本文關(guān)鍵詞： 熔融沉積成型 分層方向 分區(qū)變層厚成型 成型質(zhì)量　出處：《山東大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：制造業(yè)全球化競爭的不斷加劇以及用戶個(gè)性化的需求體驗(yàn),迫使制造企業(yè)不僅要降低生產(chǎn)成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量,而且要以更短的時(shí)間滿足用戶個(gè)性化的需求。快速成型技術(shù)憑借其新型的制造方法、快速的產(chǎn)品制造速度縮短了產(chǎn)品交貨期,降低了制造成本,提高了企業(yè)對市場的快速反應(yīng)能力。在快速成型技術(shù)的多種工藝中,熔融沉積成型技術(shù)(FDM)是目前應(yīng)用最為廣泛的工藝之一,但是其成型精度和效率較低,成型精度和效率之間的矛盾顯著。本文提出了FDM分區(qū)變層厚的成型方法,分別從分層方向和分層厚度的角度實(shí)現(xiàn)了FDM成型精度與效率的協(xié)同優(yōu)化�；诹慵謱臃较�?qū)Τ尚途群托实挠绊懛治?建立了以體積誤差最小、工件在分層方向上的高度最小以及支撐體積最小為目標(biāo)的FDM分層方向優(yōu)化模型；設(shè)計(jì)了基于非支配排序遺傳算法的智能求解算法,通過對模型的優(yōu)化計(jì)算得到零件分層方向的Pareto解集,實(shí)現(xiàn)了FDM零件分層方向的智能優(yōu)化；最后通過實(shí)例驗(yàn)證了所建模型的正確性與算法的有效性。分層厚度是FDM中最為重要的工藝參數(shù),它直接影響成型精度和效率。提出了FDM分區(qū)變層厚的成型方法：輪廓層選用較小的層厚以保證工件的表面質(zhì)量；填充層選用較大層厚保證工件的成型效率。通過實(shí)驗(yàn)研究分區(qū)變層厚成型方法對成型精度、效率以及工件強(qiáng)度的影響規(guī)律,結(jié)果表明：分區(qū)變層厚成型方法可以在保證工件成型效率的前提下提高其表面質(zhì)量。應(yīng)用ANSYS“生死單元”功能模擬了FDM的成型過程。首先進(jìn)行溫度場分析；隨后以溫度場的結(jié)果作為載荷進(jìn)行應(yīng)力場分析。通過對FDM過程進(jìn)行熱力耦合分析,得到了不同節(jié)點(diǎn)的溫度、溫度梯度、應(yīng)力隨時(shí)間的變化趨勢,以及成型最后時(shí)刻工件的變形情況,結(jié)果表明：由于分層成型的特點(diǎn),應(yīng)力主要集中在xy方向上,分區(qū)變層厚成型方法下的工件變形略大于傳統(tǒng)的偏置掃描方式下的變形。分層方向優(yōu)化以及分區(qū)變層厚成型方法的研究,為FDM成型工藝參數(shù)的選擇提供了依據(jù),對于實(shí)現(xiàn)FDM成型精度和成型效率的協(xié)同優(yōu)化具有重要意義。
[Abstract]:With the increasing global competition of manufacturing industry and the individualized demand experience of users, manufacturing enterprises must not only reduce the cost of production, but also ensure the quality of products. Rapid prototyping technology with its new manufacturing methods, rapid product manufacturing speed shortened product delivery time, reduce manufacturing costs. The technology of melt deposition forming (FDM) is one of the most widely used technologies in the field of rapid prototyping. However, the forming accuracy and efficiency are low, and the contradiction between the forming accuracy and efficiency is obvious. In this paper, a new method of FDM zonal variable layer thickness forming is proposed. Based on the analysis of the influence of the delamination direction on the forming accuracy and efficiency, the minimum volume error is established. The FDM layered direction optimization model with the minimum height of the workpiece in the delamination direction and the minimum supporting volume; An intelligent solution algorithm based on the undominated sorting genetic algorithm is designed. The Pareto solution set of the part delamination direction is obtained through the optimization calculation of the model, and the intelligent optimization of the FDM part delamination direction is realized. Finally, an example is given to verify the correctness of the model and the validity of the algorithm. Delamination thickness is the most important process parameter in FDM. It directly affects the forming accuracy and efficiency. The forming method of FDM zonal variable layer thickness is put forward: the contour layer is selected with smaller layer thickness to ensure the surface quality of the workpiece; The filling layer is selected to ensure the forming efficiency of the workpiece. Through experiments, the influence of the zone variable layer thickness forming method on the forming accuracy, efficiency and workpiece strength is studied. The results show that the surface quality of the workpiece can be improved by using the zonal variable layer thickness forming method on the premise of ensuring the forming efficiency of the workpiece. ANSYS "birth and death Unit" is applied. The function simulates the forming process of FDM. Firstly, the temperature field is analyzed. Then the results of the temperature field are used as the load to analyze the stress field. Through the thermodynamic coupling analysis of the FDM process, the variation trend of temperature, temperature gradient and stress with time of different nodes is obtained. The results show that the stress is mainly concentrated in the XY direction because of the characteristics of delamination. The deformation of the workpiece under the zonal variable layer thickness forming method is slightly larger than that of the traditional offset scanning method. The research on the delamination direction optimization and the zonal variable layer thickness forming method. It provides a basis for the selection of FDM forming process parameters and is of great significance to realize the collaborative optimization of FDM forming precision and forming efficiency.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH16

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 曾理;鄒曉兵;盧艷平;;窄角錐束CT的改進(jìn)掃描方式[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2007年07期

2 尚曉峰,劉偉軍,王天然,王志堅(jiān);金屬粉末激光成形掃描方式[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2005年07期

3 宋麗莉,曹志清,孫建平;掃描方式對熔融擠壓快速成型影響的數(shù)值模擬[J];機(jī)械與電子;2005年06期

4 徐振華;;熱成像裝置的掃描方式、研制現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)向[J];現(xiàn)代兵器;1986年12期

5 尚鴻雁,張廣軍;基于兩種掃描方式的PSD響應(yīng)特性[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2005年11期

6 唐慶玉;現(xiàn)代醫(yī)學(xué)儀器中的光柵掃描顯示技術(shù)[J];北京生物醫(yī)學(xué)工程;1992年04期

7 李程;王偉;施龍飛;王雪松;;雷達(dá)天線掃描方式的自動(dòng)識別方法[J];國防科技大學(xué)學(xué)報(bào);2014年03期

8 ;日本1969年制造的幾種新信號設(shè)備[J];國外鐵道動(dòng)態(tài);1970年03期

9 呂紅;CT機(jī)結(jié)構(gòu)及性能的發(fā)展?fàn)顩r[J];CT理論與應(yīng)用研究;1997年01期

10 龐莎莎;崔春淑;;基于雙掃描方式的大功率燈泡矩陣屏的研究設(shè)計(jì)[J];延邊大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前7條

1 陳佩胡;傅蔡安;;SLS光柵式掃描方式優(yōu)化的研究[A];2007年中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)之第12屆全國特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

2 陳佩胡;傅蔡安;;SLS光柵式掃描方式優(yōu)化的研究[A];2007年中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2007年

3 劉洋;楊永強(qiáng);宋長輝;;激光選區(qū)熔化成形過程掃描方式研究[A];第15屆全國特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下）[C];2013年

4 王威琪;;對醫(yī)學(xué)超聲信息的思考和歸納[A];中華醫(yī)學(xué)會(huì)超聲醫(yī)學(xué)新進(jìn)展學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2004年

5 劉昌盛;;頭頸部CTA兩種掃描方式及其輻射劑量的比較分析[A];2009中華醫(yī)學(xué)會(huì)影像技術(shù)分會(huì)第十七次全國學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2009年

6 劉昌盛;;頭頸部CTA兩種掃描方式及其輻射劑量的比較分析[A];2010中華醫(yī)學(xué)會(huì)影像技術(shù)分會(huì)第十八次全國學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2010年

7 陳永明;;多層螺旋CT不同掃描方式(螺旋、斷層)在眼眶成像中的比較[A];2009中華醫(yī)學(xué)會(huì)影像技術(shù)分會(huì)第十七次全國學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 ;木馬專殺 按需而動(dòng)[N];中國電腦教育報(bào);2004年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 袁貝貝;基于分區(qū)變層厚的熔融沉積成型技術(shù)研究[D];山東大學(xué);2015年

2 陳靜;熔融沉積成形中掃描方式的研究[D];華中科技大學(xué);2009年

3 張麗;雙源CT不同雙能量掃描方式在肺動(dòng)脈成像中的臨床應(yīng)用[D];山東大學(xué);2013年

，

本文編號：1459511