增材制造的零件會(huì)在傾斜或凹凸表面出明顯臺(tái)階效應(yīng),不能滿足實(shí)際成型零件的表面精度要求,而減材加工的精度高,但加工柔性較差。增減材復(fù)合加工充分利用了二者的優(yōu)缺點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了有效互補(bǔ),將數(shù)控加工與增材制造有機(jī)集成,既有增材制造的柔性與速度,又有減材制造的尺寸和表面加工精度,不僅能夠提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本。拓寬產(chǎn)品原料加工范圍,還可以減少生產(chǎn)過(guò)程中切削液的使用,保護(hù)環(huán)境,具有廣闊的應(yīng)用前景。但目前,增減材復(fù)合加工工藝仍不成熟,尤其在獲得增減材復(fù)合加工代碼時(shí),通過(guò)手動(dòng)方式將增材代碼與減材代碼進(jìn)行集成,自動(dòng)化程度較低。本文研究基于STL數(shù)據(jù)模型的自適應(yīng)分層方法、基于STL數(shù)擬模型的刀位軌跡規(guī)劃、進(jìn)行增減材復(fù)合軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)軟件系統(tǒng)中可自動(dòng)生成加工模型的增材加工代碼、減彩加工代碼、增減材加工代碼。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）基于截面積變化梯度的自適應(yīng)分層算法。利用VC++6.0軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)STL模型的讀取顯示,并利用三角面片之間的性質(zhì)與分層平面之間的位置關(guān)系對(duì)STL模型進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,對(duì)模型進(jìn)行分層厚度調(diào)整時(shí),利用三角形分割法進(jìn)行截平面輪廓面積計(jì)算并進(jìn)行分層厚度調(diào)整,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自適應(yīng)分層... 

【文章來(lái)源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1臺(tái)階效應(yīng)Figure1-1stepeffect

FDM沉積成型Figure1-2FDMdepositionmolding

??鳩DM技術(shù)不但具有成型設(shè)備成本低、操作簡(jiǎn)單，而且成型材料較為廣泛，成為一種發(fā)展前景較好的增材制造技術(shù)。熔融沉積成型（FDM）的基本原理：是絲材在高溫噴頭的作用下，由固態(tài)轉(zhuǎn)化為熔融狀態(tài)，從噴嘴擠出后按照每一層的掃描路徑，以一定的速度進(jìn)行熔融沉積，一層加工完成后，工作臺(tái)下降或噴頭升高一個(gè)分層厚度的距離，不斷堆積直到整個(gè)工件成型完畢。其成型原理如1-2所示[2]。FDM成型的核心工藝過(guò)程主要有：產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)、模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、模型離散化處理（分層切片）、路徑填充、材料逐層堆積制造、產(chǎn)品這六個(gè)步驟，如圖1-3所示。FDM成型技術(shù)比較適用于中小型、批量少工件或者個(gè)性化工件的成型打印，成型材料主要選用ABS、PLA絲材，其成型件的性能類似于工程塑料，主要用于制作樣件或模型，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的桌面型打印機(jī)大多數(shù)采用FDM成型技術(shù)。1.2.1FDM成型技術(shù)的優(yōu)勢(shì)相比于其他成型工藝，F(xiàn)DM沉積成型制造有以下優(yōu)勢(shì)[4][5][6]：（1）FDM成型工藝采用非激光的成型系統(tǒng)，因此成型設(shè)備的使用與維護(hù)成本相對(duì)較低。并且成型所需要的材料較為廣泛，低熔點(diǎn)的固體絲狀材料均可作為成型材料，目前市面上主要以PLA、ABS材料為主，對(duì)于塑料零件的制造，F(xiàn)DM沉積成型方式是非常合適的選擇。（2）原材料的利用率高，廢料可回收再處理，實(shí)現(xiàn)材料的循環(huán)利用。（3）材料清潔，對(duì)環(huán)境友好。FDM成型所用到的PLA、ABS等高分子材料不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，適合在辦公環(huán)境下使用。送絲輪絲材加熱裝置成型平臺(tái)噴嘴圖1-2FDM沉積成型Figure1-2FDMdepositionmolding產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換分層處理路徑填充成型工件逐層堆積制造G代碼轉(zhuǎn)換圖1-3熔融沉積成型過(guò)程Figure1-3meltingdepositionprocess2

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]熔融沉積成型有限元模擬與工藝優(yōu)化研究[D]. 紀(jì)良波.南昌大學(xué) 2011

碩士論文
[1]FDM成型過(guò)程有限元模擬及工藝參數(shù)優(yōu)化研究[D]. 張森.華北電力大學(xué) 2018
[2]金屬激光增減材復(fù)合工藝及整機(jī)結(jié)構(gòu)CAE分析[D]. 郭觀林.湖南大學(xué) 2017
[3]基于STL模型的快速成型分層方法研究[D]. 姜化凱.山東理工大學(xué) 2017
[4]熔融沉積成型過(guò)程傳熱研究及其數(shù)值模擬[D]. 王靖.昆明理工大學(xué) 2017
[5]熔融沉積成型過(guò)程溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)研究[D]. 祁冬杰.昆明理工大學(xué) 2017
[6]熔融沉積成型的自適應(yīng)分層算法研究及成型過(guò)程數(shù)值模擬[D]. 孫建.天津大學(xué) 2017
[7]基于熔融沉積成型零件的精度及溫度場(chǎng)有限元分析研究[D]. 李驍健.蘭州理工大學(xué) 2016
[8]三角網(wǎng)格模型的等殘留高度刀具軌跡規(guī)劃及擬合[D]. 蔡光輝.湘潭大學(xué) 2015
[9]基于分區(qū)變層厚的熔融沉積成型技術(shù)研究[D]. 袁貝貝.山東大學(xué) 2015
[10]飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工的工序間模型構(gòu)建[D]. 王斌.華中科技大學(xué) 2015



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