本文關(guān)鍵詞：FDM快速成型過(guò)程熔體及噴頭的研究

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【摘要】：隨著社會(huì)需求的增長(zhǎng)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，全球統(tǒng)一市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)全球化的逐步形成，產(chǎn)品生產(chǎn)與銷售的競(jìng)爭(zhēng)愈來(lái)愈激烈。產(chǎn)品的上市時(shí)間是制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)之一，因此要求有更短的產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，并按照客戶的個(gè)性化需求獲得具備一定性能的樣品，最終形成市場(chǎng)需要的定型產(chǎn)品。當(dāng)前，對(duì)應(yīng)新的需求制造業(yè)需要不斷取得新的進(jìn)展和突破性革命，在這樣的社會(huì)背景下促進(jìn)了快速成型這種新的技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展。熔融沉積快速成型（FDM）在先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用并在不斷的發(fā)展過(guò)程中。目前，它已成為快速成型技術(shù)研究的熱點(diǎn)，并在相關(guān)領(lǐng)域得到應(yīng)用。 文中以熔融沉積成型（FDM）的螺桿對(duì)高聚物熔體的擠出過(guò)程為研究路線，首先對(duì)熔體在螺桿擠出過(guò)程中的流變行為及影響因素進(jìn)行了理論研究及模擬分析，在此基礎(chǔ)上改進(jìn)擠出螺桿的相關(guān)參數(shù)，以此提供更加優(yōu)化的螺桿擠出方案。 本文主要研究工作如下： 1.恒定的溫度是保證快速成型的重要條件，成型系統(tǒng)的溫控裝置設(shè)計(jì)與熱平衡密切相關(guān)。開(kāi)發(fā)和利用更先進(jìn)的測(cè)溫裝置和溫控器是提高測(cè)溫精度，，減小溫度波動(dòng)，更好的實(shí)現(xiàn)熔體擠出過(guò)程的熱平衡。文中借用MATLAB工具箱中的相關(guān)模塊驗(yàn)證了模糊PID新型溫控系統(tǒng)的穩(wěn)定性 2.對(duì)熔融沉積螺桿式噴頭內(nèi)熔體形態(tài)和流變行為的分析，其主要研究?jī)?nèi)容包括：一是采用本構(gòu)方程來(lái)描述聚合物的流動(dòng)性質(zhì)；二是在復(fù)雜邊界條件下，根據(jù)本構(gòu)方程，求解在高度的非局域、非線性條件下，與流體動(dòng)力學(xué)力學(xué)及機(jī)械相關(guān)的控制方程。 3.根據(jù)已取得數(shù)據(jù)，用Pro/e三維軟件建立幾何模型，借助相關(guān)流體模擬軟件（FLOTRAN CFD）模擬螺桿擠出的過(guò)程，驗(yàn)證數(shù)值分析的結(jié)果，并得到聚合物熔體在流動(dòng)過(guò)程中的壓力、流速、流動(dòng)方向、剪切速率和粘度等的分布情況。 4.熔融沉積螺桿的參數(shù)研究及優(yōu)化，螺桿是熔融沉積螺桿式噴頭中最主要部件，它直接關(guān)系到擠出噴頭的質(zhì)量和生產(chǎn)率。在優(yōu)化的基礎(chǔ)上，分析螺桿各參數(shù)對(duì)出料的穩(wěn)定性和產(chǎn)量的影響情況，以使物料達(dá)到最好的擠出，根據(jù)影響擠出穩(wěn)定性和擠出效率的因素，優(yōu)化擠出裝置。
【關(guān)鍵詞】：快速成型 熔體 模糊PID控制系統(tǒng) 螺桿
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH16
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-19
• 1.1 快速成型技術(shù)概述8-11
• 1.1.1 快速成型概念8-9
• 1.1.2 快速成型工藝原理及過(guò)程9-10
• 1.1.3 快速成型技術(shù)的特點(diǎn)10-11
• 1.2 快速成型在國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用11
• 1.3 熔融沉積快速成型技術(shù)11-15
• 1.3.1 熔融沉積概述11-13
• 1.3.2 熔融沉積的工作原理13-14
• 1.3.3 螺桿式噴頭的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 塑料熔體的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4.1 塑料熔體在螺桿中流變行為15-16
• 1.4.2 塑料熔體微型擠出形態(tài)演變16
• 1.5 本課題研究的內(nèi)容、目的和意義16-19
• 1.5.1 課題的研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.5.2 課題的研究目的和意義17-19
• 2 噴頭內(nèi)熔體熱平衡及溫度控制系統(tǒng)的研究19-34
• 2.1 噴頭內(nèi)熔體的熱平衡分析19-21
• 2.2 熔體溫度的控制方法21
• 2.3 新型溫度控制系統(tǒng)的研究21-33
• 2.3.1 PID 控制原理22-23
• 2.3.2 模糊控制基礎(chǔ)23-24
• 2.3.3 模糊 PID 控制系統(tǒng)的建立24
• 2.3.4 模糊 PID 控制系統(tǒng)的參數(shù)選擇24-29
• 2.3.5 模糊 PID 系統(tǒng)的仿真及運(yùn)行結(jié)果29-33
• 2.4 本章總結(jié)33-34
• 3 熔融沉積螺桿式擠出熔體的分析34-50
• 3.1 熔體流變分析及本構(gòu)方程的建立34-36
• 3.1.1 熔體的流變行為分析34-35
• 3.1.2 本構(gòu)方程的建立35-36
• 3.2 熔體的流動(dòng)性分析36-44
• 3.2.1 熔體在密閉容腔內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程36-43
• 3.2.2 熔體在噴嘴內(nèi)的流動(dòng)分析43-44
• 3.3 噴頭內(nèi)螺桿擠出模擬及結(jié)果分析44-49
• 3.3.1 幾何模型的建立及網(wǎng)格劃分45-46
• 3.3.2 螺桿擠出的模擬結(jié)果46-49
• 3.4 本章總結(jié)49-50
• 4 螺桿的參數(shù)分析及優(yōu)化50-58
• 4.1 影響螺桿擠出的參數(shù)分析50-51
• 4.1.1 影響螺桿擠出的因素50
• 4.1.2 螺桿的幾何參數(shù)對(duì)擠出過(guò)程的影響50-51
• 4.2 螺桿幾何參數(shù)的優(yōu)化及對(duì)比51-57
• 4.2.1 螺桿幾何參數(shù)的優(yōu)化51-55
• 4.2.2 螺桿優(yōu)化前后對(duì)擠出影響的對(duì)比分析55-57
• 4.3 本章總結(jié)57-58
• 結(jié)論58-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 附錄 A 模糊控制的運(yùn)算程序63-66
• 在學(xué)研究成果66-67
• 致謝67

【參考文獻(xiàn)】

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