發(fā)布時(shí)間：2018-11-24 08:52

【摘要】：3D打印快速成型技術(shù)是制造業(yè)領(lǐng)域正在迅速發(fā)展壯大的一項(xiàng)新興的增材制造技術(shù),被喻為具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)。3D打印憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),正在逐漸席卷全球。到目前為止,人類已經(jīng)利用3D打印技術(shù)成功制造出了很多產(chǎn)品。然而3D打印成型的工件質(zhì)量還存在很大的問(wèn)題及缺陷,例如零件的力學(xué)性能不足以滿足實(shí)際應(yīng)用等。本課題旨在研究通過(guò)改進(jìn)基于FDM成型技術(shù)的3D打印工藝提高工件的機(jī)械性能以及成型質(zhì)量。本課題具體的工作內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)分別就打印溫度、填充率、輪廓圈數(shù)、層厚、填充角度以及填充方式六個(gè)工藝參數(shù)對(duì)PLA和PA B330兩種材料的力學(xué)性能進(jìn)行分析,分析每個(gè)參數(shù)的變化對(duì)樣條力學(xué)性能的影響效果,得出每個(gè)參數(shù)最佳的打印參數(shù)取值。(2)對(duì)PLA和PA B330兩種材料在打印溫度、填充率、輪廓圈數(shù)、層厚、填充角度以及填充方式六個(gè)工藝參數(shù)下進(jìn)行了詳細(xì)的比較,對(duì)每一個(gè)參數(shù)都詳細(xì)對(duì)比了兩種材料之間的異同,并分析產(chǎn)生這種差異的內(nèi)在原因。研究表明:打印溫度越高,PLA和PA B330的極限強(qiáng)度越大,而PLA的彈性模量越小,PA B330的彈性模量越大。輪廓圈數(shù)越多,PLA和PA B330的極限強(qiáng)度和彈性模量均越大,但是斷裂伸長(zhǎng)率越小。層厚越大,PA B330的極限強(qiáng)度越小而彈性模量越大,對(duì)PLA力學(xué)性能的影響不明顯。填充率對(duì)兩種材料的性能影響非常大,填充率越高,兩種材料的極限強(qiáng)度和彈性模量越大。填充角度從0°到45°時(shí),PA B330極限強(qiáng)度越來(lái)越大而彈性模量越來(lái)越小。直線填充和蜂窩填充對(duì)PLA和PA B330的影響恰恰相反。(3)建立數(shù)學(xué)模型并計(jì)算理論結(jié)果。根據(jù)一定的假設(shè)條件對(duì)樣條建立抽象的數(shù)學(xué)模型,將樣條分割為一個(gè)個(gè)的元素,對(duì)于每一個(gè)元素分成四個(gè)部分,分別計(jì)算每一部分的力以及相鄰絲徑之間的粘結(jié)力,最終計(jì)算出樣條的極限強(qiáng)度和彈性模量。(4)試驗(yàn)結(jié)果與理論分析對(duì)比。以輪廓圈數(shù)和填充率這兩個(gè)工藝參數(shù)為例,對(duì)不同的輪廓圈數(shù)計(jì)算其極限強(qiáng)度和彈性模量,分別與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。對(duì)比分析表明該理論模型能夠較好地模擬樣條彈性變形階段過(guò)程。同時(shí)對(duì)于不同的填充率計(jì)算其樣條橫截面中材料覆蓋面積,得出了填充率越高,相鄰絲徑之間的粘結(jié)力越大的結(jié)論。
[Abstract]:3D printing rapid prototyping is a new material increasing manufacturing technology which is developing rapidly in the field of manufacturing, and it is regarded as the manufacturing technology with the significance of industrial revolution. 3D printing is sweeping the whole world with its unique advantages. Up to now, many products have been produced successfully by using 3D printing technology. However, there are still many problems and defects in the quality of 3D printing workpiece, for example, the mechanical properties of the parts are not enough to meet the practical application and so on. The purpose of this paper is to improve the mechanical properties and molding quality of workpieces by improving the 3D printing process based on FDM technology. The specific contents and conclusions of this paper are as follows: (1) the mechanical properties of PLA and PA B330 are analyzed in terms of printing temperature, filling ratio, contour circle number, layer thickness, filling angle and filling mode. The effect of the change of each parameter on the mechanical properties of spline is analyzed, and the optimum print parameter value of each parameter is obtained. (2) for PLA and PA B330, the printing temperature, filling ratio, number of contour circles, thickness of layer are obtained. The filling angle and filling mode are compared in detail under six technological parameters. The similarities and differences between the two materials are compared in detail for each parameter, and the internal reasons for the difference are analyzed. The results show that the higher the printing temperature, the greater the ultimate strength of PLA and PA B330, while the smaller the elastic modulus of PLA is, the greater the elastic modulus of PA B330 is. The higher the number of contour circles, the greater the ultimate strength and elastic modulus of PLA and PA B330, but the smaller the elongation at break. The greater the thickness of the layer, the smaller the ultimate strength and the greater the elastic modulus of PA B330, and the less the effect on the mechanical properties of PLA. The filling ratio has a great influence on the properties of the two materials. The higher the filling ratio is, the greater the ultimate strength and elastic modulus of the two materials are. When the filling angle is from 0 擄to 45 擄, the ultimate strength and elastic modulus of PA B330 become larger and smaller. The effect of linear packing and honeycomb filling on PLA and PA B330 is opposite. (3) the mathematical model is established and the theoretical results are calculated. The abstract mathematical model of spline is established according to certain assumptions, and the spline is divided into one element. For each element, the force of each part and the adhesion between adjacent wire diameters are calculated respectively for each element divided into four parts. Finally, the ultimate strength and elastic modulus of the spline are calculated. (4) the experimental results are compared with the theoretical analysis. The limit strength and elastic modulus of different contour cycles are calculated by taking the two technological parameters of contour cycle number and filling ratio as examples. The results are compared with the experimental results. The comparative analysis shows that the theoretical model can well simulate the elastic deformation process of spline. At the same time, for the different filling ratio, the material covering area in the spline cross-section is calculated, and it is concluded that the higher the filling ratio is, the greater the adhesion between the adjacent wire diameters is.
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH164

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本文編號(hào)：2353037