增材制造的零件會在傾斜或凹凸表面出明顯臺階效應,不能滿足實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。增減材復合加工充分利用了二者的優(yōu)缺點實現(xiàn)了有效互補,將數(shù)控加工與增材制造有機集成,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)過程中切削液的使用,保護環(huán)境,具有廣闊的應用前景。但目前,增減材復合加工工藝仍不成熟,尤其在獲得增減材復合加工代碼時,通過手動方式將增材代碼與減材代碼進行集成,自動化程度較低。本文研究基于STL數(shù)據(jù)模型的自適應分層方法、基于STL數(shù)擬模型的刀位軌跡規(guī)劃、進行增減材復合軟件系統(tǒng)開發(fā),實現(xiàn)了在一個軟件系統(tǒng)中可自動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。本文主要研究內(nèi)容如下:（1）基于截面積變化梯度的自適應分層算法。利用VC++6.0軟件平臺實現(xiàn)對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系對STL模型進行數(shù)據(jù)處理,對模型進行分層厚度調(diào)整時,利用三角形分割法進行截平面輪廓面積計算并進行分層厚度調(diào)整,設計實驗驗證自適應分層... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1臺階效應Figure1-1stepeffect

FDM沉積成型Figure1-2FDMdepositionmolding

??鳩DM技術不但具有成型設備成本低、操作簡單，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。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，以一定的速度進行熔融沉積，一層加工完成后，工作臺下降或噴頭升高一個分層厚度的距離，不斷堆積直到整個工件成型完畢。其成型原理如1-2所示[2]。FDM成型的核心工藝過程主要有：產(chǎn)品模型設計、模型數(shù)據(jù)轉化、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)品這六個步驟，如圖1-3所示。FDM成型技術比較適用于中小型、批量少工件或者個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)在國內(nèi)的桌面型打印機大多數(shù)采用FDM成型技術。1.2.1FDM成型技術的優(yōu)勢相比于其他成型工藝，F(xiàn)DM沉積成型制造有以下優(yōu)勢[4][5][6]：（1）FDM成型工藝采用非激光的成型系統(tǒng)，因此成型設備的使用與維護成本相對較低。并且成型所需要的材料較為廣泛，低熔點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，實現(xiàn)材料的循環(huán)利用。（3）材料清潔，對環(huán)境友好。FDM成型所用到的PLA、ABS等高分子材料不會對環(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噴嘴圖1-2FDM沉積成型Figure1-2FDMdepositionmolding產(chǎn)品模型設計模型數(shù)據(jù)轉換分層處理路徑填充成型工件逐層堆積制造G代碼轉換圖1-3熔融沉積成型過程Figure1-3meltingdepositionprocess2

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于5+1軸的增減材混合加工驗證平臺設計與研制[J]. 李仲宇,李迎光,劉長青.  航空制造技術. 2018(08)
[2]基于CAD模型外輪廓線的3D打印自適應分層算法[J]. 陳松茂,白石根.  華南理工大學學報(自然科學版). 2018(02)
[3]多功能高速高效五軸金屬增減材復合智能裝備研制[J]. 張宇,吳天明,唐鴻雁,萬齊訪,劉濤,張玉冰.  內(nèi)燃機與配件. 2018(03)
[4]一種增材與減材復合制造機研究[J]. 劉肖肖,呂福順,劉原勇,程祥,楊先海.  制造技術與機床. 2017(06)
[5]基于STL模型的輪廓線自適應分層方法研究[J]. 周惠群,吳建軍.  機械與電子. 2015(08)
[6]增材制造(3D打印)技術發(fā)展[J]. 盧秉恒,李滌塵.  機械制造與自動化. 2013(04)
[7]RE/RP集成系統(tǒng)中基于STL的精確分層方法[J]. 鐘山,楊永強.  計算機集成制造系統(tǒng). 2012(06)
[8]PLA熱性能參數(shù)的研究[J]. 張來,張文霞,蔡廣楠,付曉蓉.  塑料工業(yè). 2012(01)
[9]熔融沉積快速成型工藝過程分析及應用[J]. 余東滿,李曉靜,王笛.  機械設計與制造. 2011(08)
[10]快速成型臺階誤差分析及其降低措施[J]. 穆存遠,宋祥波.  機械設計與制造. 2011(04)

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]. 紀良波.南昌大學 2011

碩士論文
[1]FDM成型過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 2018
[2]金屬激光增減材復合工藝及整機結構CAE分析[D]. 郭觀林.湖南大學 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 2017
[4]熔融沉積成型過程傳熱研究及其數(shù)值模擬[D]. 王靖.昆明理工大學 2017
[5]熔融沉積成型過程溫度場和應力場研究[D]. 祁冬杰.昆明理工大學 2017
[6]熔融沉積成型的自適應分層算法研究及成型過程數(shù)值模擬[D]. 孫建.天津大學 2017
[7]基于熔融沉積成型零件的精度及溫度場有限元分析研究[D]. 李驍健.蘭州理工大學 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 2015
[9]基于分區(qū)變層厚的熔融沉積成型技術研究[D]. 袁貝貝.山東大學 2015
[10]飛機結構件數(shù)控加工的工序間模型構建[D]. 王斌.華中科技大學 2015



本文編號：2916491