本发明属于快速成型制造装置技术领域，具体涉及一种面曝光快速成型的机械运动系统及方法。
背景技术：
光固化成型工艺是一种以液态光敏树脂为原料，利用光敏树脂在光的照射下引起的聚合反应，完成固化机理而形成的一种快速成型工艺方法，由于具有成型过程自动化程度高、加工速度快、生产周期短、制作原型表面质量好、尺寸精度高以及能够实现比较精细的尺寸成型特点，近十年来已被广泛应用于多种制造领域。
dlp(digitallightprocession)全称为“数字光投影”技术，基于dlp的打印工艺与sla光固化成型方法类似，都是采用液态光敏树脂为原料。不同之处在于，dlp采用数字投影仪作为光源，而sla为激光头。其工艺过程是，首先通过cad设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，产生的许多帧图像通过数字投影仪照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化。当一层加工完毕后，就生成了打印件的一个截面，然后打印平台移动一个层厚的距离，等待固化层上覆盖另一层液态光敏树脂，再进行第二层照射，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层一层叠加而成三维原型。
dlp光固化面曝光3d打印的投影方式多为自下向上式投影。其主要存在的问题在于液态光敏树脂在固化后常与树脂液槽透明底板粘结在一起，但大量专利文献已通过在树脂液槽透明底板上表面涂覆一层不粘涂层如聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷等材料来解决此类问题，通过大量实验证实，虽然其效果非常理想，但就此引发出另一个严重的问题：因固化树脂与不沾涂层只在z向分离方式的原因常导致不粘涂层损坏而使得寿命较低，需定期更换不沾涂层，因此导致资源浪费以及快速成型成本居高不下。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服了上述现有技术中的缺点，提供一种面曝光快速成型的机械运动系统及方法，采用该面曝光快速成型的机械运动系统，可有效解决现有技术中不粘涂层使用寿命较低的问题，并有效提高面曝光快速成型的打印质量。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种面曝光快速成型的机械运动系统，主要包括升降式步进电机、升降系统(包括丝杆、导杆、旋转式步进电机)、树脂液槽、不粘涂层、dlp投影系统、旋转连接机架、打印平台，其特征在于：升降式步进电机通过升降系统带动树脂液槽作升降运动，树脂液槽内底表面上涂覆有不粘涂层，旋转连接机架底部安装有旋转式步进电机与dlp投影系统，顶部连接打印平台，旋转式步进电机通过旋转带动旋转连接机架以及dlp投影系统与打印平台作同步转动，dlp投影系统自下向上对树脂液槽底部进行投影照射。
上述面曝光快速成型的机械运动系统中，所述dlp投影系统由紫外光源、dmd芯片、透镜、反射镜组成，紫外光源采用波长为355nm的紫外光激光器，dmd芯片用于接收计算机控制系统输出的二维截图信息，紫外光源发出的紫外光通过dmd芯片产生的动态掩模图像依次通过透镜、反射镜后，自下向上照射至树脂液槽内。
上述面曝光快速成型的机械运动系统中，所述升降系统包括丝杆、导杆、升降式步进电机，升降系统安装在旋转连接机架上且不随其作旋转运动，由安装于最上端的升降式步进电机驱动，升降式步进电机的转动带动丝杆转动，导杆作z向定位，带动树脂液槽作竖直升降运动。
上述面曝光快速成型的机械运动系统中，所述树脂液槽为顶部开口、四周封闭、底部透明的圆柱抽壳结构，用以盛放打印模型所需液态光敏树脂，其透明底板为石英玻璃，可透射紫外激光器所照射的紫外光源。
上述面曝光快速成型的机械运动系统中，所述打印平台结构为同树脂液槽尺寸相匹配的圆盘形状。
上述面曝光快速成型的机械运动系统中，所述不粘涂层为镀覆于树脂液槽底部透明石英玻璃上表面的一层厚度0.8mm～1.5mm的聚四氟乙烯或聚二甲基硅氧烷材料薄膜。
上述面曝光快速成型的机械运动系统中，所述旋转连接机架形状为弓形，其上端连接的打印平台延伸至树脂液槽中，其下安装有dlp投影系统。
上述面曝光快速成型的机械运动系统中，所述旋转式步进电机利用旋转运动驱动旋转连接机架以及其上安装的dlp投影系统与打印平台同步作旋转运动。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是，该面曝光快速成型系统在树脂固化层与不粘涂层分离的情况下，使得二者分离时不仅有竖直方向的拉力，同时也有x向的旋转剪切力，以实现平滑分离彻底，不会出现紫外光源进行下一层照射时树脂固化层与树脂液槽底部透明玻璃底板仍未分离的情况；并且在树脂液槽下降时，打印平台与dlp投影系统作旋转运动，且液态光敏树脂会自动补充进固化层与不沾涂层之间的间隙区域，无需再多加装置；此外，树脂固化层与不粘涂层平滑分离还可提高不粘涂层的使用寿命，避免长期更换。与现有技术中的dlp投影面曝光成型机相比，本发明具有成型速度快、打印精度高、可实现快速连续液面制造以及无分层现象等优点。
附图说明
图1是面曝光快速成型的机械运动系统结构示意图。
图中各数字标号的名称分别是：1-升降式步进电机，2-打印平台，3-树脂液槽，4-导杆，5-丝杆，6-旋转式步进电机，7-dlp投影系统，8-不粘涂层，9-旋转连接机架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，但本发明的实际应用形式并不仅限于图示的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应被认为属于本发明保护的范围。
参见附图1，本发明所述的面曝光快速成型的机械运动系统由升降式步进电机1、打印平台2、树脂液槽3、升降系统(包括导杆4、丝杆5、旋转式步进电机6)、dlp投影系统7、不粘涂层8、旋转连接机架9组成。旋转连接机架9上端连接打印平台2，下端安装有dlp投影系统7，由旋转式步进电机6通过旋转驱动旋转连接机架9作旋转运动，同时带动打印平台2以及dlp投影系统7进行同向旋转，dlp投影系统7自下向上对树脂液槽3底部进行投影照射，升降系统(包括导杆4、丝杆5、旋转式步进电机6)安装固定于旋转连接机架9内部，不随旋转连接机架9的旋转而旋转，由升降式步进电机1驱动升降系统对安装于其上的树脂液槽3作升降运动，树脂液槽3底部为石英玻璃材料，其上镀覆一层不粘涂层8用以防止树脂固化层与石英玻璃底板相互粘结而导致打印失败，在打印过程中，树脂固化层与不粘涂层8之间的分离是靠树脂液槽3向下运动的z向拉力与旋转连接机架9驱动打印平台2作旋转运动的x向剪切力同时作用才使得二者分离平滑，从而得到高质量三维实体。
如图1所示，该面曝光快速成型的机械运动系统工作方法如下：
步骤1：开启面曝光快速成型机，向树脂液槽3中填充进打印所需液态光敏树脂；
步骤2：计算机控制系统将三维模型转换为若干二维截面轮廓，并将每层厚度、轮廓信息传给dlp投影系统7；
步骤3：计算机控制系统控制升降式步进电机1驱动升降系统(1、4、5)带动树脂液槽3上升至打印平台2与树脂液槽3底部石英玻璃内表面镀覆的不粘涂层8保持一个层厚的距离；
步骤4：dlp投影系统7经石英玻璃底板的透射对树脂液槽3中的液态光敏树脂进行第一层紫外光照射；
步骤5：升降式步进电机1驱动升降系统(1、4、5)带动树脂液槽3下降一个层厚的距离，与此同时，旋转式步进电机6驱动旋转连接机架9带动打印平台2与dlp投影系统7作旋转运动，在树脂固化层与不粘涂层8分离的同时，液态光敏树脂经旋转力与重力迅速补充至树脂固化层与不粘涂层8之间的间隙区域；
步骤6：重复步骤4、步骤5进行第二层的树脂固化，直到固化到最后一层树脂为止，模型制作完毕。