本文關(guān)鍵詞：熔融沉積掃描路徑規(guī)劃及試驗(yàn)研究

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【摘要】：快速成型技術(shù)(Rapid Prototyping,RP)是二十世紀(jì)八十年代后期發(fā)展起來的一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù),該技術(shù)發(fā)展到今天,已趨于成熟和完善。熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling,FDM)工藝作為快速成型技術(shù)的一種,具有運(yùn)行成本低、制件可打磨性好、設(shè)備輕巧、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),這種技術(shù)被大量用在新產(chǎn)品研發(fā)、快速模具制作、醫(yī)療器械的設(shè)計(jì)開發(fā)和人體器官的原型制造等方面。鑒于FDM工藝如此廣泛的應(yīng)用和眾多優(yōu)點(diǎn),自主開發(fā)一套成熟的FDM快速成型系統(tǒng),并研究限制FDM成型制件的精度和強(qiáng)度的因素顯得非常有意義。首先,從原理性誤差、成型過程中的誤差和后處理過程中的誤差三個(gè)方面分析了整個(gè)FDM成型過程中影響成型精度的各種因素,建立了成型制件的翹曲變形模型,并提出了相應(yīng)的對策,為后續(xù)的成型件精度分析提供了理論依據(jù)。其次,提出一套完整的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案并完成整個(gè)系統(tǒng)的加工、裝配以及樣機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)。采用“PC+可編程運(yùn)動(dòng)控制器”構(gòu)架的開放式FDM系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu),開發(fā)了FDM快速成型機(jī)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對FDM設(shè)備的運(yùn)動(dòng)控制。同時(shí),在分析了常見的FDM工藝路徑規(guī)劃方式以后,提出了一種新的分區(qū)域偏置復(fù)合掃描填充路徑及其規(guī)劃算法。最后,以FDM快速成型機(jī)為試驗(yàn)平臺,以成型制件的翹曲變形量為測量指標(biāo),針對成型過程主要工藝參數(shù)和路徑規(guī)劃方式進(jìn)行正交試驗(yàn)。研究了各因素對翹曲變形的影響規(guī)律及各自的影響程度。
【關(guān)鍵詞】：FDM 工藝參數(shù) 翹曲變形 掃描路徑規(guī)劃 正交試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH16
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 注釋表11-12
• 縮略詞12-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 引言13-14
• 1.2 熔融沉積快速成型技術(shù)簡介14-15
• 1.3 快速成型設(shè)備國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 國內(nèi)外快速成型掃描方式研究現(xiàn)狀16-18
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 熔融沉積成型精度分析20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 前期數(shù)據(jù)處理對成型精度的影響20-22
• 2.2.1 CAD模型STL格式擬合誤差21
• 2.2.2 分層切片誤差21-22
• 2.3 FDM成型過程對精度的影響22-31
• 2.3.1 FDM成型設(shè)備引起的誤差22
• 2.3.2 FDM成型材料引起的誤差22-24
• 2.3.3 FDM成型工藝誤差24-31
• 2.3.3.1 FDM翹曲變形模型的建立25-27
• 2.3.3.2 翹曲變形模型分析27-29
• 2.3.3.3 減小FDM制件翹曲變形的措施29-31
• 2.4 FDM制件后處理對精度的影響31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第三章 熔融沉積成型機(jī)設(shè)計(jì)32-47
• 3.1 常見FDM機(jī)械系統(tǒng)分析32-34
• 3.1.1 常見的FDM快速成型機(jī)結(jié)構(gòu)32-34
• 3.1.2 FDM機(jī)械結(jié)構(gòu)比較分析34
• 3.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)34-41
• 3.2.1 基本設(shè)計(jì)原則35
• 3.2.2 FDM快速成型機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)35
• 3.2.3 設(shè)備主要部件選型35-40
• 3.2.4 機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)40
• 3.2.5 機(jī)械系統(tǒng)裝配40-41
• 3.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)41-46
• 3.3.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)41-43
• 3.3.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)43-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 熔融沉積成型掃描路徑研究47-57
• 4.1 引言47
• 4.2 現(xiàn)有掃描方式及特點(diǎn)47-49
• 4.3 掃描方式對制件性能的影響49-50
• 4.3.1 掃描方式對制件精度的影響49-50
• 4.3.2 掃描方式對制件強(qiáng)度的影響50
• 4.3.3 掃描方式對制件成型效率的影響50
• 4.4 分區(qū)域偏置復(fù)合掃描方式研究50-56
• 4.4.1 基本概念51-52
• 4.4.2 單調(diào)區(qū)域劃分算法52-54
• 4.4.3 凸多邊形劃分算法54
• 4.4.4 偏置掃描算法54-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第五章 熔融沉積成型機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證57-67
• 5.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)57-59
• 5.1.1 試驗(yàn)設(shè)備及條件57
• 5.1.2 試驗(yàn)方法57-58
• 5.1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)58-59
• 5.2 基于正交試驗(yàn)的參數(shù)優(yōu)化和分析59-62
• 5.2.1 正交試驗(yàn)結(jié)果分析59-61
• 5.2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析61-62
• 5.3 掃描方式成型試驗(yàn)及結(jié)果分析62-66
• 5.3.1 試驗(yàn)設(shè)備及條件62
• 5.3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)62-63
• 5.3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析63-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 第六章 總結(jié)和展望67-69
• 6.1 全文總結(jié)67
• 6.2 展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-74
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文74

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本文編號：1018589