本文關鍵詞：熔融沉積快速成型出絲系統(tǒng)關鍵技術研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling,FDM)作為快速成型技術中一個較為成熟的技術,因其具有結構簡單、體積小、成本低和無污染等特點,得到了廣泛的應用。但是,在實際FDM成型過程中,會因為出絲系統(tǒng)工作穩(wěn)定性較差,而出現(xiàn)噴頭堵塞、漏絲和流涎等問題,這些問題都會直接關系到成型過程能否順利進行,并對成型件的表面質量有較大影響。針對以上問題,本文對FDM出絲系統(tǒng)的一些關鍵技術進行研究。論文的主要內容如下：首先,對FDM出絲系統(tǒng)的總體功能要求進行分析,根據(jù)具體的功能設計要求,分別從機械結構設計、溫度控制模塊設計和出絲控制策略這三個方面制定整體設計方案。其次,對現(xiàn)有FDM出絲系統(tǒng)機械結構的一些缺陷進行分析,并提出結構優(yōu)化方案。針對現(xiàn)有送料裝置存在的問題,提出一種彈簧自適應送料裝置；根據(jù)熔體在流道中的沿程阻力分析結果,完成加熱塊和噴嘴的結構設計；為降低噴頭堵塞的可能性,提出一種內置聚四氟乙烯管的進料喉管；為保證送絲機構對料絲進給的準確控制,給出料絲進料長度與步進電機控制步數(shù)的轉換關系。再次,針對現(xiàn)有FDM出絲系統(tǒng)溫度控制存在的一些弊端,提出采用模糊自適應PID控制方法替換原有常規(guī)PID控制方法,并對這兩種方法的實際應用結果進行比較,結果表明模糊自適應PID控制方法的的控制效果超調量更小,趨于平穩(wěn)的速度更快。最后,分析與FDM出絲系統(tǒng)密切相關的一些工藝參數(shù)對成型件表面質量的影響,提出出絲系統(tǒng)出絲控制策略的優(yōu)化方案,通過設計標準試件,進行正交試驗,得到一系列FDM成型件,分析出絲控制策略對各成型件的影響,最終得到較優(yōu)的出絲控制策略。本文所設計的FDM出絲系統(tǒng)有效地解決了FDM成型過程中經常出現(xiàn)的噴頭堵塞、漏絲和流涎等問題,保證了成型過程的順利進行,并使得成型件表面質量有了明顯地提高。
【關鍵詞】：熔融沉積成型 出絲系統(tǒng) 模糊PID 工藝參數(shù)
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH16
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究背景9
• 1.2 國內外FDM技術研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 FDM設備發(fā)展狀況9-10
• 1.2.2 FDM新工藝、新材料和新方法的研究10-11
• 1.3 FDM出絲系統(tǒng)關鍵技術研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1 出絲系統(tǒng)擠出方式研究現(xiàn)狀11
• 1.3.2 溫度控制技術研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.3 工藝參數(shù)優(yōu)化研究現(xiàn)狀13
• 1.4 論文研究內容及重難點13-15
• 1.5 論文組織結構15-17
• 第二章 FDM出絲系統(tǒng)總體方案的設計17-21
• 2.1 FDM出絲系統(tǒng)總體功能要求分析17
• 2.2 FDM出絲系統(tǒng)總體方案的設計17-20
• 2.2.1 機械結構總體方案的設計18
• 2.2.2 溫度控制模塊的方案設計18-20
• 2.2.3 出絲控制策略的優(yōu)化20
• 2.3 本章小結20-21
• 第三章 出絲系統(tǒng)機械結構的設計與實現(xiàn)21-33
• 3.1 送料裝置的設計21-25
• 3.1.1 送料裝置設計方案的制定21-22
• 3.1.2 摩擦輪驅動力分析及設計22-24
• 3.1.3 送料裝置機械結構的設計24-25
• 3.2 加熱及噴嘴的設計25-29
• 3.2.1 流道中熔體沿程阻力的分析25-27
• 3.2.2 加熱塊的設計27-28
• 3.2.3 噴嘴的結構設計28-29
• 3.2.4 進料喉管的結構設計29
• 3.3 風向轉換風道的設計29-30
• 3.4 送料裝置驅動模塊的設計與實現(xiàn)30-31
• 3.4.1 步進電機與微步控制30-31
• 3.4.2 步進電機對料絲的驅動31
• 3.5 本章小結31-33
• 第四章 基于模糊自適應PID控制的溫度控制模塊的設計與實現(xiàn)33-45
• 4.1 PID控制方法及其局限性33-35
• 4.1.1 PID控制33-34
• 4.1.2 常規(guī)PID控制在FDM出絲系統(tǒng)溫度模塊中的應用及其局限性34-35
• 4.2 模糊自適應PID控制器的設計35-39
• 4.2.1 模糊控制器35-37
• 4.2.2 模糊自適應PID控制器的設計37-39
• 4.3 基于模糊自適應PID控制的溫度控制模塊的實現(xiàn)39-44
• 4.3.1 溫度控制模塊數(shù)學模型的建立39-40
• 4.3.2 溫度控制系統(tǒng)Simulink仿真40-41
• 4.3.3 溫度控制模塊的軟件實現(xiàn)41-43
• 4.3.4 模糊自適應PID控制與常規(guī)PID控制的實際應用比較與分析43-44
• 4.4 本章小結44-45
• 第五章 出絲控制策略的分析與優(yōu)化45-55
• 5.1 影響成型件表面質量的一些工藝參數(shù)的分析45-46
• 5.2 出絲控制策略優(yōu)化方案的提出46-47
• 5.3 出絲控制策略優(yōu)化方案的驗證與分析47-53
• 5.3.1 試驗設備及條件47-48
• 5.3.2 標準試件的設計48-49
• 5.3.3 試驗方法49-50
• 5.3.4 試驗結果及分析50-53
• 5.4 本章小結53-55
• 第六章 總結與展望55-57
• 6.1 總結55
• 6.2 展望55-57
• 致謝57-59
• 參考文獻59-62

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