在層片堆積成型時(shí),當某一樹(shù)脂層片接受紫外光照射后,將發(fā)生體積收縮。對于單一層片,由于層片的厚度尺寸很小,所以主要考慮層片面內的收縮。這與實(shí)際的成型過(guò)程也是一致的,因為在成型過(guò)程中,厚度方向的收縮是單面(朝向黏接面,即向下的)約束,不會(huì )引起變形。層片面內的收縮總是朝向層片內某一點(diǎn),定義該點(diǎn)為收縮中心,過(guò)中心的垂直面為收縮中心面。
當層片同時(shí)接受光照時(shí),其收縮中心應與其幾何中心重合,否則收縮中心將相對其幾何中心發(fā)生偏移,這與掃描順序有關(guān),收縮中心總是向先曝光的區域偏移,但總在層片所在的平面內。當一個(gè)層片由幾個(gè)獨立的區域構成時(shí),則每一個(gè)獨立區域都有一個(gè)收縮中心。
在層層堆積過(guò)程中,當前層的收縮必然受到前一層的約束,可以視作在黏接面處會(huì )產(chǎn)生一對收縮與約束收縮的力,稱(chēng)之為收縮力。收縮力是一種面分布力,總是作用在整個(gè)黏接面內,其方向總是沿黏接面朝向當前層片的收縮中心。收縮力的大小與樹(shù)脂的體積收縮量、掃描方式、掃描順序有關(guān),還與樹(shù)脂收縮的時(shí)間歷程有關(guān)。后曝光的區域收縮力大,因為層黏接時(shí)層片間的相對滑移??;層片同時(shí)曝光時(shí),在黏接面內收縮力是均勻分布的。
為減小因樹(shù)脂收縮引起的零件變形,可以考慮采用分區掃描固化工藝。分區掃描固化工藝的原理是利用樹(shù)脂的收縮時(shí)間特性,即在縫隙掃描前,保證掃描過(guò)的兩個(gè)區域應收縮全部完成。如果進(jìn)行縫隙掃描前,兩個(gè)區域的收縮并未完成,而在連成一個(gè)層片后,才開(kāi)始或者繼續收縮,那么就無(wú)法達到較為理想的效果。
具體成型時(shí),在成型零件的每一層片內,先劃分一些區域,各區域之間留有一定寬度的縫隙,然后按照一定的順序分別掃描每一個(gè)區域,掃描順序要盡可能保證相鄰區域的掃描間隔時(shí)間越長(cháng)越好,然后再掃描各區域之間的縫隙,使各區域連成一個(gè)完整的層片。
這樣的掃描工藝使得每一個(gè)區域都有一個(gè)收縮中心,收縮力朝向該中心,所以在整個(gè)層片內的收縮力分布被改變,從而減小了整個(gè)層片內的收縮力,達到減小變形、提高精度的目的。
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