基于選擇性激光熔化技術(shù)的金屬3D打印機(jī)可制造高精度、高致密度、力學(xué)性能優(yōu)良的零件,關(guān)鍵結(jié)構(gòu)是指成型室及其相連的協(xié)同工作部分,按功能可劃分為光路組件、鋪粉組件、氣路組件。目前存在的主要問(wèn)題為:激光振鏡的調(diào)節(jié)及定位精度低、機(jī)架質(zhì)量大、電機(jī)軸易發(fā)生疲勞損壞、鋪粉裝置振動(dòng)嚴(yán)重、成型室內(nèi)的黑煙顆粒無(wú)法有效清除,為了解決這些問(wèn)題,結(jié)合可拓創(chuàng)新方法對(duì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析與優(yōu)化。對(duì)于光路組件,設(shè)計(jì)了振鏡調(diào)節(jié)裝置,運(yùn)用可拓創(chuàng)新方法建立了振鏡調(diào)節(jié)裝置的可拓模型,經(jīng)可拓變換后得到了三種設(shè)計(jì)方案,對(duì)每種方案的機(jī)架進(jìn)行了靜力學(xué)分析,得到了對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力與最大形變,使用優(yōu)度評(píng)價(jià)方法對(duì)各方案進(jìn)行優(yōu)度評(píng)價(jià),得到方案三最優(yōu)。使用ANSYS的響應(yīng)面優(yōu)化工具對(duì)橫架,振鏡固定架進(jìn)行分析與優(yōu)化,經(jīng)優(yōu)化后橫架減重69.6%,振鏡固定架減重68.9%。設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,定位精度高的振鏡定位裝置。對(duì)于鋪粉組件,設(shè)計(jì)了傳動(dòng)方式分別為絲杠傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)的三種動(dòng)力裝置方案,并使用優(yōu)度評(píng)價(jià)方法對(duì)各方案進(jìn)行優(yōu)度評(píng)價(jià),得到帶傳動(dòng)方案最優(yōu)。對(duì)電機(jī)軸進(jìn)行疲勞分析,結(jié)果顯示其最小安全因子僅為1.2,達(dá)不到安全要求,設(shè)計(jì)了一種電機(jī)軸保護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)...

【文章頁(yè)數(shù)】：102 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 SLM技術(shù)研究進(jìn)展
        1.2.1 SLM工藝研究進(jìn)展
        1.2.2 SLM設(shè)備研究進(jìn)展
        1.2.3 SLM技術(shù)存在的問(wèn)題
    1.3 本文的主要工作
第二章 創(chuàng)新設(shè)計(jì)與優(yōu)化的基本理論
    2.1 可拓創(chuàng)新方法概述
        2.1.1 可拓創(chuàng)新方法基本概念
        2.1.2 可拓模型的建立方法
        2.1.3 拓展分析方法
        2.1.4 可拓變換方法
        2.1.5 優(yōu)度評(píng)價(jià)方法
    2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
    2.3 本章小結(jié)
第三章 光路組件的設(shè)計(jì)與優(yōu)化
    3.1 光路組件的構(gòu)成
        3.1.1 激光器
        3.1.2 擴(kuò)束鏡
        3.1.3 掃描振鏡
        3.1.4 其它元件
    3.2 振鏡調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.2.1 豎向調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
        3.2.2 橫向調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
        3.2.3 縱向調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
    3.3 建立振鏡調(diào)節(jié)裝置的可拓模型
    3.4 機(jī)架的靜力學(xué)分析
        3.4.1 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性分析
        3.4.2 其它方案分析結(jié)果
    3.5 機(jī)架的優(yōu)度評(píng)價(jià)
    3.6 橫架與振鏡固定架的優(yōu)化
        3.6.1 橫架的優(yōu)化
        3.6.2 振鏡固定架的優(yōu)化
    3.7 優(yōu)化后的振鏡調(diào)節(jié)裝置
    3.8 振鏡定位裝置的設(shè)計(jì)
    3.9 本章小結(jié)
第四章 鋪粉組件的設(shè)計(jì)與優(yōu)化
    4.1 鋪粉原理
    4.2 動(dòng)力裝置的方案設(shè)計(jì)
    4.3 動(dòng)力裝置的優(yōu)度評(píng)價(jià)
    4.4 電機(jī)軸的疲勞分析與優(yōu)化
        4.4.1 電機(jī)軸的疲勞分析
        4.4.2 電機(jī)軸的優(yōu)化
    4.5 隔離裝置的設(shè)計(jì)
    4.6 鋪粉裝置的設(shè)計(jì)與優(yōu)化
        4.6.1 鋪粉裝置的設(shè)計(jì)
        4.6.2 鋪粉裝置的模態(tài)分析
        4.6.3 鋪粉裝置的優(yōu)化
    4.7 本章小結(jié)
第五章 氣路組件的設(shè)計(jì)與優(yōu)化
    5.1 氣路的除煙原理
    5.2 氣路組件的設(shè)計(jì)
        5.2.1 進(jìn)氣罩的設(shè)計(jì)
        5.2.2 排氣罩的設(shè)計(jì)
        5.2.3 金屬3D打印機(jī)成型室結(jié)構(gòu)
    5.3 黑煙顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡仿真
        5.3.1 建立流場(chǎng)模型并劃分網(wǎng)格
        5.3.2 仿真條件設(shè)置
        5.3.3 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性分析
        5.3.4 仿真分析結(jié)果
    5.4 氣路的優(yōu)化
        5.4.1 進(jìn)氣罩的優(yōu)化
        5.4.2 建立優(yōu)化后的流場(chǎng)模型并劃分網(wǎng)格
        5.4.3 優(yōu)化后仿真分析結(jié)果
    5.5 氣路的二次優(yōu)化
        5.5.1 設(shè)計(jì)二次優(yōu)化方案
        5.5.2 建立二次優(yōu)化后的流場(chǎng)模型并劃分網(wǎng)格
        5.5.3 二次優(yōu)化后仿真條件設(shè)置
        5.5.4 二次優(yōu)化后仿真分析結(jié)果
    5.6 二次優(yōu)化方案的優(yōu)度評(píng)價(jià)
    5.7 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 設(shè)計(jì)結(jié)果
    6.2 全文總結(jié)
    6.3 本文創(chuàng)新點(diǎn)
    6.4 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間的研究成果



本文編號(hào)：3924190