本文關(guān)鍵詞： 激光選區(qū)熔化 尺寸精度 工藝參數(shù) 免組裝機(jī)構(gòu)　出處：《華南理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：激光選區(qū)熔化(Selective Laser Melting,SLM)能夠直接成型致密度高、機(jī)械性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的金屬構(gòu)件,具有傳統(tǒng)加工方法無(wú)法比擬的很多優(yōu)點(diǎn),但是其成型件尺寸精度不高是該技術(shù)的一大缺陷。為了改善SLM成型件的尺寸精度,本文首先分析了SLM成型的尺寸誤差來(lái)源,然后研究了工藝參數(shù)對(duì)成型件尺寸精度的影響,最后采用優(yōu)化的工藝參數(shù)成型了尺寸精度良好的免組裝機(jī)構(gòu)。全文研究?jī)?nèi)容和成果如下:1)系統(tǒng)分析了SLM成型的尺寸誤差來(lái)源。主要包括前期數(shù)據(jù)處理誤差、SLM加工成型誤差、后處理誤差。前期數(shù)據(jù)處理主要有以下誤差來(lái)源:CAD模型轉(zhuǎn)換成STL文件格式、支撐添加不當(dāng)、分層處理。SLM成型加工過(guò)程中主要有以下誤差來(lái)源:機(jī)器誤差、激光深穿透、光斑直徑、材料收縮變形、粉末粘附、加工參數(shù)、材料性能以及一些其他的細(xì)節(jié)因素。后處理過(guò)程中主要有以下誤差來(lái)源:支撐去除、零件環(huán)境的改變、打磨、拋光、修補(bǔ)、涂覆等。2)研究了工藝參數(shù)對(duì)SLM成型件尺寸精度的影響。在光斑補(bǔ)償為0時(shí),尺寸精度隨激光功率、體能量密度的增大而降低;隨掃描速度、掃描間距的增大而升高。在掃描策略方面,S形單方向掃描要好于Z形單方向掃描;層錯(cuò)掃描和正交掃描要好于單方向掃描;勾邊操作會(huì)降低成型件尺寸精度;S形正交層錯(cuò)掃描要好于輪廓偏移掃描。建立了光斑補(bǔ)償與掃描誤差、體能量密度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系式,采用該關(guān)系式優(yōu)化光斑補(bǔ)償值,改善了SLM成型件的尺寸精度。3)研究了SLM成型典型幾何結(jié)構(gòu)和間隙結(jié)構(gòu)的成型能力與尺寸精度。獲得了厚度為0.15mm的方板,直徑為0.1mm的圓柱,直徑為0.4mm的豎直圓孔,直徑為0.5mm的懸垂圓孔,邊長(zhǎng)為0.5mm的懸垂方孔,跨度為3mm的水平懸垂結(jié)構(gòu),極限尺寸為0.2mm的間隙特征。方板、尖角、圓柱的尺寸誤差隨尺寸增大而增大;豎直圓孔的尺寸誤差隨尺寸增大從負(fù)誤差變?yōu)檎`差后繼續(xù)增大;懸垂圓孔的圓度誤差隨尺寸增大而增大;間隙特征的尺寸精度隨傾斜角度的增大而升高,隨能量密度的增大而降低。4)成型了高精度免組裝機(jī)構(gòu)——蘭花手鏈和雙曲柄連桿傳動(dòng)式自行車(chē)。優(yōu)化了免組裝機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征,改善了組裝形態(tài)、擺放方式、支撐結(jié)構(gòu),成型的免組裝機(jī)構(gòu)尺寸精度保持在±0.1mm范圍之內(nèi)。
[Abstract]:Laser selective Laser melting (SLM) can directly form metal components with high density, excellent mechanical properties and complex structure, which have many advantages that can not be compared with traditional processing methods. In order to improve the dimensional accuracy of SLM, this paper first analyzes the source of dimensional error of SLM forming, and then studies the influence of process parameters on the dimensional accuracy of forming parts. Finally, an assembly free mechanism with good dimensional accuracy is formed by optimizing process parameters. The main contents and results of this paper are as follows: 1) the source of dimension error of SLM molding is analyzed systematically, which mainly includes the error of pre-processing data processing and the forming error of SLM machining. The error of post-processing. There are the following error sources: STL model converted into STL file format, improper support addition, and the following error sources in the process of delamination processing: machine error, laser penetration, Spot diameter, material shrinkage and deformation, powder adhesion, processing parameters, material properties, and some other detail factors. The main error sources in the post-processing process are: support removal, part environment change, polishing, mending, mending, The effect of process parameters on the dimensional accuracy of SLM molded parts is studied. When the spot compensation is 0:00, the dimensional accuracy decreases with the increase of laser power and bulk energy density, and with the scanning speed, the dimension accuracy decreases with the increase of laser power and bulk energy density. In terms of scanning strategy, the scanning strategy of S shape is better than that of Z type single direction scan, and that of slice fault scan and orthogonal scan is better than that of single direction scan. The trimming operation can reduce the dimension accuracy of the forming parts and the S-shape orthogonal lamination fault scanning is better than the contour offset scan. The corresponding relationship between spot compensation and scanning error, volume energy density is established, and the compensation value of light spot is optimized by the formula. The forming ability and dimensional accuracy of typical geometric structure and clearance structure of SLM forming were studied. The square plate with thickness of 0.15 mm, the cylinder with diameter of 0.1 mm and the vertical hole with diameter of 0.4 mm were obtained. The diameter of the circular hole is 0.5 mm, the side length of the hole is 0.5 mm, the span of the horizontal drape structure is 3 mm, the clearance characteristic of the limit size is 0.2 mm. The dimension error of the square plate, the sharp angle and the cylinder increases with the increase of the size. The dimension error of vertical circular hole increases with the increase of size from negative error to positive error, the roundness error of vertical circular hole increases with the increase of size, and the dimensional accuracy of clearance characteristic increases with the increase of inclined angle. With the increase of energy density, a high-precision no-assembly mechanism, orchid bracelet and double-crank linkage drive bicycle is formed. The structural characteristics of the no-assembly mechanism are optimized, and the assembly form, arrangement, and supporting structure are improved. The dimensional accuracy of the moulded non-assembly mechanism is kept in the range of 鹵0.1 mm.
【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】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG665

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1519274