發(fā)布時間：2017-07-05 01:08

  本文關鍵詞：基于FDM工藝的雙噴頭設備開發(fā)及工藝參數(shù)研究

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【摘要】：快速成型(RP: Rapid Prototype)是一類利用增材原則從CAD數(shù)據(jù)直接制造實體零件技術的總稱。熔融沉積制造(FDM: Fused Deposition Modeling)使用具有熱塑性的絲狀材料來進行實體零件的逐層沉積制造,具有成本低、設備輕巧、環(huán)境友好等諸多優(yōu)點。但是FDM有其自身的缺點,例如制件速度不高、需要打印支撐導致后處理困難以及制件精度低。 本文設計了一款具有高速打印,支撐容易去除的雙噴頭FDM設備。雙噴頭FDM的開發(fā)主要包括：機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、成型材料的開發(fā)。本文主要針對設備的機械結構設計以及優(yōu)化進行詳細的介紹,并對設計出的設備進行工藝參數(shù)優(yōu)化以提高制件的最終精度。 首先,分析傳統(tǒng)設備的結構,設計了X-Y平面內(nèi)的同步帶十字傳動方式,降低了光桿導軸的受力載荷以及運動過程中的變形。將一體式的噴頭拆分為擠絲裝置與高溫噴頭兩部分,進行模塊化的設計,進一步降低了運動部件的質(zhì)量。通過三維實體設計軟件對結構設計中各零部件進行設計和虛擬裝配。 其次,在對FDM工藝制件誤差進行了詳細的研究后,設計了特有的實驗樣品,以所設計的雙噴頭FDM設備為實驗平臺,進行了田口實驗,研究不同參數(shù)組合下樣品五個重要尺寸的變化。為了獲得提高制件整體精度的最佳工藝參數(shù),又對試驗數(shù)據(jù)進行了灰色關聯(lián)分析,獲得整體尺寸最優(yōu)的工藝參數(shù)組合,取得了理想的效果。 本文的內(nèi)容具有一定的工程實用價值,對于同類結構的設計和優(yōu)化具有重要的參考作用。參數(shù)優(yōu)化的方法在進一步提升FDM工藝或者開發(fā)其他工藝方法上都能使用,同時也能在航空、汽車、制藥等行業(yè)的過程控制中廣泛運用。
【關鍵詞】：雙噴頭FDM 結構設計 誤差分析 參數(shù)優(yōu)化
【學位授予單位】：南京師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH16;TP391.72
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 快速成型技術概述8-12
• 1.1.1 快速成型技術發(fā)展8-9
• 1.1.2 快速成型技術分類9-10
• 1.1.3 快速成型技術應用10-12
• 1.2 熔融沉積制造12-14
• 1.2.1 熔融沉積制造的特點12-13
• 1.2.2 國內(nèi)外FDM工藝的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文研究內(nèi)容及意義14-15
• 1.4 本文結構15-16
• 第2章 雙噴頭FDM設備總體設計16-24
• 2.1 雙噴頭FDM工藝成型工藝16-17
• 2.2 雙噴頭FDM系統(tǒng)概述17-18
• 2.3 雙噴頭FDM系統(tǒng)機械系統(tǒng)18-20
• 2.4 雙噴頭FDM系統(tǒng)控制系統(tǒng)20-21
• 2.5 雙噴頭FDM系統(tǒng)軟件系統(tǒng)21-22
• 2.6 成型材料22-23
• 2.7 本章總結23-24
• 第3章 FDM工藝雙噴頭設備機械設計24-40
• 3.1 三軸運動方式設計25-36
• 3.1.1 常用三軸運動方式分析25-27
• 3.1.2 三軸傳動方式的設計27-28
• 3.1.3 雙噴頭FDM設備三軸運動設計28-36
• 3.2 噴頭設計36-38
• 3.2.1 噴頭結構的優(yōu)化設計36-37
• 3.2.2 噴頭滑動裝置設計37-38
• 3.3 整機的虛擬設計38-39
• 3.3.1 整機系統(tǒng)的虛擬裝配38-39
• 3.4 本章小結39-40
• 第4章 FDM工藝制件誤差分析40-50
• 4.1 快速成型的精度40
• 4.1.1 快速成型系統(tǒng)的精度40
• 4.1.2 FDM工藝制件的精度40
• 4.2 影響FDM零件精度的因素40-49
• 4.2.1 制件誤差產(chǎn)生原因分類41
• 4.2.2 成型機理產(chǎn)生的誤差41-44
• 4.2.3 前期數(shù)據(jù)處理誤差44-47
• 4.2.4 成型材料誤差47
• 4.2.5 成型設備誤差47-48
• 4.2.6 成型工藝產(chǎn)生的誤差48
• 4.2.7 后處理產(chǎn)生的誤差48-49
• 4.3 本章小結49-50
• 第5章 基于田口實驗與灰色關聯(lián)分析的參數(shù)優(yōu)化50-68
• 5.1 工藝參數(shù)介紹50-53
• 5.1.1 成型溫度參數(shù)51
• 5.1.2 出絲參數(shù)51-52
• 5.1.3 層片沉積參數(shù)52-53
• 5.2 實驗介紹53-57
• 5.2.1 待測樣品設計54-55
• 5.2.2 工藝參數(shù)的選擇55
• 5.2.3 直交表的制定55-56
• 5.2.4 成型試驗以及數(shù)據(jù)記錄56-57
• 5.3 數(shù)據(jù)分析方法57-67
• 5.3.1 數(shù)據(jù)無量綱處理58-59
• 5.3.2 灰色關聯(lián)系數(shù)計算59
• 5.3.3 灰色關聯(lián)度計算59
• 5.3.4 數(shù)據(jù)分析結果59-67
• 5.4 本章小結67-68
• 第6章 總結與展望68-69
• 6.1 論文總結68
• 6.2 研究展望68-69
• 參考文獻69-73
• 在讀期間發(fā)表的學術論文及研究成果73-74
• 致謝74

【參考文獻】

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本文編號：519964