發(fā)布時(shí)間：2017-10-23 09:00

  本文關(guān)鍵詞：3D打印設(shè)備散熱片結(jié)構(gòu)熱分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：熔融沉積3D成形工藝是目前全世界應(yīng)用最廣泛的快速成形工藝,近幾年國(guó)內(nèi)消費(fèi)級(jí)與桌面級(jí)FDM打印設(shè)備發(fā)展非常迅速。主要原因是熔融沉積成形技術(shù)已經(jīng)非常成熟,普及范圍大;其次是因?yàn)镕DM類型打印機(jī)制造成本相對(duì)低廉,制造門框低。現(xiàn)階段,國(guó)內(nèi)外大多數(shù)FDM類型成形產(chǎn)品在打印過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)送絲不穩(wěn)定、出絲不均勻等現(xiàn)象,導(dǎo)致打印質(zhì)量明顯下降。因此,研究分析導(dǎo)絲、熔融等機(jī)構(gòu)對(duì)熔材擠出驅(qū)動(dòng)力的影響,對(duì)提高FDM打印機(jī)的打印速度和打印穩(wěn)定性具有重要的意義。熔材擠出過(guò)程的完成需要經(jīng)過(guò)導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)、加熱系統(tǒng)、噴嘴系統(tǒng)完成,其熔材擠出驅(qū)動(dòng)力與這些結(jié)構(gòu)都有密切關(guān)聯(lián)。本文首先對(duì)短程送絲FDM打印機(jī)的缺陷進(jìn)行分析研究,設(shè)計(jì)了一新型自散熱短程送絲機(jī)構(gòu);通過(guò)有限元軟件HYPERWORKS對(duì)其進(jìn)行了熱-結(jié)構(gòu)耦合分析,驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性。然后,基于正交試驗(yàn)分析方法與有限元試驗(yàn)分析,對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中導(dǎo)絲散熱片進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)第一次正交試驗(yàn),利用方差分析方法對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)因子進(jìn)行顯著性分析,并對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證;在第一次正交分析基礎(chǔ)上,對(duì)顯著性高的3個(gè)尺寸參數(shù)進(jìn)行了3水平的二次正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),通過(guò)極差分析得到一組最優(yōu)解。最后,利用三維CAD軟件對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)進(jìn)行建模,導(dǎo)入有限元軟件進(jìn)行傳熱分析,分析了送絲管溫度分布,在保證散熱性能下散熱結(jié)構(gòu)空間尺寸與體積明顯減小。通過(guò)與最初設(shè)計(jì)模型對(duì)比,優(yōu)化后體積下降1/4,空間所占總體積下降1/3以上,因此本文的研究對(duì)散熱片結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供理論基礎(chǔ),并具有為3D打印設(shè)備噴頭散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：FDM 導(dǎo)絲機(jī)構(gòu) 熱設(shè)計(jì) 正交試驗(yàn) 方差分析 極差分析 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：廣西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP334.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 3D打印技術(shù)概述9-11
• 1.2.1 打印技術(shù)的發(fā)展9-10
• 1.2.2 快速成型技術(shù)的分類10-11
• 1.3 FDM快速成形技術(shù)11-13
• 1.3.1 國(guó)內(nèi)外FDM研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 FDM快速成形技術(shù)加熱擠出噴頭裝置12-13
• 1.3.3 FDM快速成形技術(shù)特點(diǎn)13
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容及意義13-14
• 1.5 本文結(jié)構(gòu)14-15
• 第二章 加熱擠出噴頭散熱裝置設(shè)計(jì)15-28
• 2.1 熱設(shè)計(jì)理論15-22
• 2.1.1 熱傳導(dǎo)導(dǎo)熱基礎(chǔ)16-19
• 2.1.2 對(duì)流換熱基礎(chǔ)19-21
• 2.1.3 輻射傳熱基礎(chǔ)21-22
• 2.2 加熱擠出噴頭裝置熱設(shè)計(jì)基本要求22-24
• 2.3 FDM打印設(shè)備加熱擠出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)24-27
• 2.3.1 冷卻方式的選擇24
• 2.3.2 自然對(duì)流冷卻基本理論24-25
• 2.3.3 自然對(duì)流流態(tài)判據(jù)Ra準(zhǔn)數(shù)25
• 2.3.4 計(jì)算散熱翹片傳熱效率相關(guān)假設(shè)25-26
• 2.3.5 導(dǎo)絲噴頭裝置結(jié)構(gòu)26-27
• 2.4 小結(jié)27-28
• 第三章 加熱擠出噴頭裝置熱分析28-35
• 3.1 熱分析有限元基本理論28-29
• 3.1.1 線性穩(wěn)態(tài)熱分析理論28-29
• 3.1.2 線性瞬態(tài)熱分析理論29
• 3.2 打印噴頭有限元模型的建立29-30
• 3.3 3D打印機(jī)噴頭熱源和邊界條件計(jì)算；30-31
• 3.4 3D打印機(jī)噴頭散熱機(jī)構(gòu)熱特性有限元仿真分析；31-34
• 3.4.1 擠出噴頭散熱裝置有限元模型的建立31
• 3.4.2 擠出噴頭散熱裝置熱分析邊界條件及載荷的加載31-33
• 3.4.3 擠出噴頭散熱裝置結(jié)構(gòu)有限元結(jié)構(gòu)及分析33-34
• 3.5 小結(jié)34-35
• 第四章 加熱噴頭裝置散熱片結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型的建立35-44
• 4.1 前言35
• 4.2 定義評(píng)價(jià)指標(biāo)及優(yōu)化模型目標(biāo)函數(shù)的的建立35-37
• 4.2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的定義36
• 4.2.2 優(yōu)化模型的建立36-37
• 4.2.3 目標(biāo)函數(shù)的構(gòu)建37
• 4.3 設(shè)計(jì)變量的選取37-43
• 4.3.1 散熱片片數(shù)38-39
• 4.3.2 散熱片翹片厚度39-40
• 4.3.3 散熱片底座厚度40-41
• 4.3.4 散熱片翹片間間隔41-42
• 4.3.5 散熱片高度42-43
• 4.4 小結(jié)43-44
• 第五章 基于正交試驗(yàn)的散熱片結(jié)構(gòu)優(yōu)化44-59
• 5.1 正交試驗(yàn)方法的提出44-45
• 5.2 用正交表安排試驗(yàn)的基本理論45-50
• 5.2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)、因素和水平45
• 5.2.2 正交表的使用45-46
• 5.2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果分析46-50
• 5.3 試驗(yàn)算例50-58
• 5.3.1 試驗(yàn)指標(biāo)50
• 5.3.2 制定因素水平表50-51
• 5.3.3 利用正交試驗(yàn)表確定試驗(yàn)方案51-52
• 5.3.4 試驗(yàn)結(jié)果分析52-56
• 5.3.5 優(yōu)化分析56-58
• 5.4 小結(jié)58-59
• 第六章 總結(jié)與展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 發(fā)布論文和參加科研情況說(shuō)明64-65
• 致謝65

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本文編號(hào)：1082526