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摘 要

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1前言 1

1.2 3D打印机床工作原理 1

1.3 3D打印机床的发展 2

1.3.1全球范围内发展现状 2

1.3.2国内发展现状 2

1.3.3 3D打印技术发展中的现有问题 2

本章小结 2

第二章 3D打印机床五轴打印编程与仿真总体方案 3

前言 3

2.1 三维模型的构建方式 3

2.2 3D打印的编程与仿真软件系统 3

2.3 三维模型的文件格式 3

2.3.1模型文件格式的选择 4

2.3.2 STL文件中数据格式的选择 4

2.4三维模型的数据初步处理 5

2.5三维模型的分层 6

2.5.1 分层基本过程 6

2.5.2基于几何拓扑信息的分层算法 7

2.5.3基于 STL 网格模型几何连续性的分层算法 8

2.5.4优化方案 8

2.6 打印路径规划 8

2.6.1 路径规划的重要性 8

2.6.2 现有路径规划的常见方式 9

本章小结 9

第三章 3D打印机床五轴打印具体方案 10

前言 10

3.1基于MATLAB读取STL文件模型成像 10

3.1.1风电叶片模型三角面片顶点坐标的获取 10

3.2 风电叶片STL模型的分层算法详细过程 13

3.2.1每个三角面片顶点的排序 14

3.2.2分层算法中三角形面片的筛选模块 15

3.2.3分层算法的中三角形面片与分层线求交模块 18

3.2.4交点的排序模块 21

3.3风电叶片模型的3D打印路径规划 22

3.3.1风电叶片模型路径规划中单向扫描法的算法 22

3.3.2 3D打印的路径规划优化方案及算法 23

3.4 打印路径G代码的生成 25

总结 26

第四章 编程与测试 27

前言 27

4.1 软件编程 27

4.1.1 风电叶片模型的数据读取及排序 27

4.1.2 三角形面片根据分层面高度的筛选 29

4.1.3 求三角形面片与分层面交点的算法 29

4.1.4交点排序算法 30

4.2 软件测试 31

章节总结 33

第五章 总结与展望 34

5.1 总结 34

5.2 展望 34

参考文献 35

致谢 37

3D打印机床五轴打印编程与仿真

摘要

3D打印技术仍处于发展阶段，技术不够成熟，还无法适应大规模的快速生产，所以需要对3D打印技术进一步的优化以达到工厂生产的要求。3D打印技术中在软件编程与路径规划方面有很大的提升空间，本课题针对3D打印机床中以打印风电叶片模型为例在软件实现方面进行研究分析，完成论文。第一章中主要介绍了3D打印的概念，3D打印机床的发展情况以及3D打印机床现有的问题。第二章主要完成了对3D打印的总体方案设计，通过分析比较目前现有的基于matlab软件实现3D打印的算法，对3D打印算法提出了优化方案。第三章根据总体方案要求设计了3D打印的具体方案，主要解决了具体方案中分层算法存在的难点以及在编程过程中进一步优化路径规划方案。第四章是软件编程与测试。

关键词：3D打印 matlab 软件编程 分层算法 路径规划

3D printing machine bed five - axis printing programming and simulation

Abstract

3D printing technology is still in the development stage, the technology is not mature enough, but also can not adapt to large-scale rapid production, so the need for further optimization of 3D printing technology to meet the requirements of factory production. 3D printing technology in the software programming and path planning has a lot of room for improvement, the subject for the 3D printing machine bed to print the wind blade model as an example in the software to carry out research and analysis to complete the paper. The first chapter introduces the concept of 3D printing, the development of 3D printing machine tools and the existing problems of 3D printing machine tools. The second chapter mainly completes the overall design of 3D printing, through the analysis and comparison of the existing matlab software based on the realization of 3D printing algorithm, the 3D printing algorithm proposed an optimization program. In the third chapter, the specific scheme of 3D printing is designed according to the overall program requirements, which solves the difficulty of stratifying the algorithm in the specific scheme and further optimizes the path planning scheme in the programming process. The fourth chapter is software programming and testing.

Key words: 3D printing matlab software programming hierarchical algorithm path planning

第一章 绪论

3D打印技术近年来受到国际社会的广泛关注，与之相关的话题总能引起社会的热烈讨论及研究。根据近几年的调查显示，3D打印技术已经成为美国增长最快的工业之一。由于3D打印技术发展范围十分广泛，西方国家早已在此技术中投入了大量人力、物力，这使得3D打印技术在各个领域日趋成熟，3D打印的精度有了明显提高，打印的材料更加多样，成本也逐年降低。我国近几年也开始重视3D，。

3D打印机床中五轴联动数控机床是目前世界上较先进的3D打印机床。的发展象征着一个国家目前的机床制造业占全世界机床产业发展的先进阶段，因此国际上把五轴联动数控技术作为衡量国家工业化水平的重要标志^[1]。五轴联动数控机床其制造难度大，应用范围广。它能够满足需要复杂的生产，主要应用于复杂的曲面加工和自动化加工。五轴联动数控机床它不但拥用传统的数控机床功能，还能在传统机床的基础上实现铣削功能，甚至能完成一个自动化生产线的工作，这对企业来说是一次在工作效率上的大进步。

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