【摘要】： 快速成形技術(shù)是20世紀(jì)80年代中后期發(fā)展起來的、觀念全新的現(xiàn)代制造技術(shù),它能以最快的速度將設(shè)計(jì)思想物化為具有一定結(jié)構(gòu)和功能的三維實(shí)體,低成本制作產(chǎn)品原型甚至零件,非常適合當(dāng)代市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。而對(duì)于其中的光固化(SLA)和熔融沉積(FDM)快速成形工藝,支撐結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生是一項(xiàng)必不可少的工藝規(guī)程,支撐結(jié)構(gòu)在固定零件、保持零件形狀、減少翹曲變形方面有著重要作用。為了開發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的熔融沉積快速成形系統(tǒng),本論文展開了支撐智能化設(shè)計(jì)研究工作。 首先,支撐數(shù)量的多少直接影響到零件與支撐相接觸面的表面質(zhì)量、增加加工廢料和去除的難度,針對(duì)此問題本文進(jìn)行了分層方向優(yōu)化,減少了支撐生成數(shù)量;基于STL模型分層后的層片文件,論文采用了先填充后比較的支撐設(shè)計(jì)方法將復(fù)雜的輪廓環(huán)布爾運(yùn)算轉(zhuǎn)化為二維線段的邏輯比較運(yùn)算,提高了支撐生成效率;為優(yōu)化掃描路徑、縮短零件制造周期,對(duì)生成的支撐線段進(jìn)行了分區(qū)域規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)CLI格式輸出;最后以Visual C++為編程語言、OpenGL為圖形工具,開發(fā)了一個(gè)支撐自動(dòng)生成的可視化軟件,并將該軟件模擬產(chǎn)生的CLI格式零件在快速成型機(jī)上進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:文中支撐結(jié)構(gòu)自動(dòng)生成方案正確、可靠、實(shí)用,具備投入實(shí)際生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。同時(shí)在本文的工作中,還在以下方面加入了新的設(shè)計(jì)方法和思想: 首先,將分層方向優(yōu)化物化為三個(gè)直接的數(shù)學(xué)模型指標(biāo),通過零件的可視化將經(jīng)驗(yàn)優(yōu)選與目標(biāo)定量計(jì)算相結(jié)合。對(duì)于特定的成型物件,根據(jù)制作者對(duì)各指標(biāo)的側(cè)重程度(即既權(quán)重系數(shù))就可以選擇相應(yīng)的最佳制作方向,簡便實(shí)用。 其次,將各層面輪廓填充轉(zhuǎn)化為二維線段后,在進(jìn)行上下層面二維線段的求差、并運(yùn)算時(shí)不是直接進(jìn)行各端點(diǎn)坐標(biāo)浮點(diǎn)數(shù)的邏輯判斷比較,而是對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行合并排序并附加狀態(tài)標(biāo)志,然后根據(jù)一條線段中首末兩點(diǎn)的狀態(tài)位就可直接實(shí)現(xiàn)該線段的去除或保留,大大簡化了邏輯判斷的復(fù)雜程度。 最后,基于層片掃描線比較產(chǎn)生的各層支撐線均為同一方向,為實(shí)現(xiàn)上下兩層支撐線的十字交叉填充、增加支撐強(qiáng)度,本文提出了層片分別沿水平和垂直方向填充、進(jìn)行兩次支撐運(yùn)算,然后奇數(shù)層輸出相應(yīng)的水平支撐線、偶數(shù)層輸出相應(yīng)的垂直支撐線,即實(shí)現(xiàn)了隔層交叉填充。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TH16
【圖文】：

，如圖1.3所示。FDM成型機(jī)控制系統(tǒng)采用3軸步進(jìn)電機(jī)測(cè)，并控制輸出，采用兩通道D/A控制卡控制卡有各自獨(dú)立的3個(gè)通道，每個(gè)通道都有干擾的運(yùn)動(dòng)。D/A控制卡輸出電壓經(jīng)過功率動(dòng)支撐、實(shí)體絲材進(jìn)入噴頭。兩個(gè)噴頭可以從噴頭噴嘴噴出，在每次工作中每個(gè)噴頭的型時(shí)，根據(jù)要求可以改變D/A控制卡的輸出七‘仲通掛林陽

其主要作用是為上層零件特征提供基礎(chǔ)支撐并且便于工件成形完畢后能方便的從工作臺(tái)上取下來�；A(chǔ)支撐的形狀有矩形支撐、三角形支撐和圓形支撐。實(shí)際上基本采用矩形支撐。如圖3.1所示:(2)傾斜面的支撐當(dāng)零件自底層往上制作的過程中，如果上一層的零件有凸出的部分，零件不能依靠下一層的零件實(shí)體支撐，則必須加支撐�？梢圆捎眯敝位蛘弑诎逯闻浜现敝谓Y(jié)構(gòu)。如果凸出的部分較小，在SLA中則不會(huì)發(fā)生翹曲現(xiàn)象，在FDM中則由于融絲材料本身的粘力也可以自己則對(duì)這一部分可以不用設(shè)計(jì)支撐，如下圖3.2所示:(3)懸吊面、邊和懸吊點(diǎn)的支撐懸吊面的支撐和傾斜面的支撐設(shè)計(jì)類似懸吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)，可以采用壁板結(jié)構(gòu)和直支撐結(jié)構(gòu)。懸吊邊應(yīng)采用單壁板或者十字支撐，懸吊點(diǎn)采用十字支撐結(jié)構(gòu)。如下圖3.3所示:承吊面l!懸一邊工作臺(tái)圖3.1基礎(chǔ)面圖3.2傾斜面和懸壁面圖3.3懸吊面懸吊邊面向支撐區(qū)域類的各個(gè)子類

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 紀(jì)良波;熔融沉積成型有限元模擬與工藝優(yōu)化研究[D];南昌大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2716828