3D打印技術(shù)綜合了計(jì)算機(jī)、材料、機(jī)械及控制等多個(gè)學(xué)科的專業(yè)知識(shí),特別適合復(fù)雜曲面的實(shí)體和空腔結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的單件小批量試制和加工。擠出式3D打印作為3D打印技術(shù)的典型之一,具有材料利用率高、工序簡單、操作簡便等優(yōu)點(diǎn),其中制約其應(yīng)用的關(guān)鍵是供料裝置的設(shè)計(jì)。綜合現(xiàn)有擠出式3D打印機(jī)和螺桿泵的優(yōu)點(diǎn),提出了一種適合于粘稠物料3D打印的螺旋擠出式3D打印裝置新結(jié)構(gòu),開展新型3D打印裝置的理論設(shè)計(jì)和控制策略研究。本文的研究主要包括:1)提出了一種螺旋擠出式3D打印裝置的新結(jié)構(gòu),建立了螺旋供給泵和3D打印頭的數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)了打印效率、驅(qū)動(dòng)功率等的計(jì)算方程;給出了螺旋供給泵和3D打印頭的內(nèi)部流場(chǎng)的理論計(jì)算公式,研究了3D打印機(jī)的內(nèi)部流場(chǎng)的分布規(guī)律。2)針對(duì)某型蛋糕的3D打印要求,設(shè)計(jì)了螺旋擠出式3D打印裝置的具體結(jié)構(gòu),利用UG軟件建立了螺旋供給泵和3D打印頭的三維實(shí)體模型,并將模型導(dǎo)入Fluent軟件中進(jìn)行流場(chǎng)和流固耦合分析,得到了接近預(yù)設(shè)值的出口壓力值,使剪切力值降低了25.7%,保證物料在泵中流動(dòng)平穩(wěn),速度梯度較小;對(duì)螺旋供給泵和3D打印頭進(jìn)行流固耦合分析,控制其最大變形量為各自最小尺寸參數(shù)的0.07%...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 課題研究意義
    1.3 3D打印技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
        1.3.1 3D打印技術(shù)的現(xiàn)狀
        1.3.2 3D打印技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
    1.4 螺桿擠出式3D打印設(shè)備
        1.4.1 螺桿擠出式3D打印設(shè)備的現(xiàn)狀
        1.4.2 螺桿擠出式3D打印設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)
    1.5 本課題主要研究內(nèi)容
第2章 螺旋擠出式3D打印裝置的總體設(shè)計(jì)
    2.1 螺旋擠出式3D打印裝置的總體方案
    2.2 螺旋供給泵的理論分析與計(jì)算
        2.2.1 螺旋供給泵的工作原理
        2.2.2 螺旋供給泵的工作參數(shù)確定及內(nèi)部流場(chǎng)分析
        2.2.3 螺旋供給泵的內(nèi)部流場(chǎng)計(jì)算
        2.2.4 螺旋供給泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)分析
    2.3 螺旋供給泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.3.1 螺旋供料裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.3.2 3D打印頭的設(shè)計(jì)
        2.3.3 其它打印元件的設(shè)計(jì)
    2.4 螺旋擠出式3D打印裝置的其它部件的設(shè)計(jì)
        2.4.1 驅(qū)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)
        2.4.2 打印機(jī)架的設(shè)計(jì)
        2.4.3 打印平臺(tái)的設(shè)計(jì)
        2.4.4 其它連接件的設(shè)計(jì)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 螺旋擠出式3D打印裝置的仿真分析
    3.1 ANSYS-FLUENT的簡介
    3.2 螺旋供給泵的參數(shù)化仿真分析
        3.2.1 模型參數(shù)化建立
        3.2.2 網(wǎng)格劃分與流場(chǎng)分析
        3.2.3 結(jié)果參數(shù)對(duì)比及最優(yōu)參數(shù)分析
        3.2.4 螺旋供給泵的流固耦合分析
    3.3 3D打印頭的擠出穩(wěn)定性分析
        3.3.1 模型建立與力學(xué)計(jì)算
        3.3.2 網(wǎng)格劃分與流場(chǎng)分析
        3.3.3 3D打印頭流固耦合分析
    3.4 轉(zhuǎn)速與壓力參數(shù)的影響
        3.4.1 轉(zhuǎn)速變化的影響
        3.4.2 進(jìn)口壓力變化的影響
    3.5 螺旋擠出式3D打印裝置的穩(wěn)定性分析
        3.5.1 螺旋擠出式3D打印裝置的整體穩(wěn)定性分析
        3.5.2 其它連接件的穩(wěn)定性分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 螺旋擠出式3D打印裝置控制策略及樣機(jī)設(shè)計(jì)
    4.1 螺旋供給式3D打印控制流程
        4.1.1 3D打印過程運(yùn)動(dòng)控制方式
        4.1.2 3D打印控制元器件選型
    4.2 螺旋擠出式3D打印裝置的運(yùn)動(dòng)控制
        4.2.1 螺旋供給泵的控制理論
        4.2.2 3D打印機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制
    4.3 螺旋擠出式3D打印裝置的設(shè)計(jì)
        4.3.1 螺旋供給泵的設(shè)計(jì)
        4.3.2 驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)組件的設(shè)計(jì)
        4.3.3 其它連接件的設(shè)計(jì)
        4.3.4 螺旋擠出式3D打印裝置的搭建
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    結(jié)論
    展望
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果
致謝



本文編號(hào)：3771019