基于FDM技術(shù)的快速成型機(jī)設(shè)計(jì)及工藝參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、3D打印技術(shù)已廣泛應(yīng)用在許多領(lǐng)域，包括建筑、工業(yè)設(shè)計(jì)、珠寶設(shè)計(jì)、土木工程等。3D打印提高了產(chǎn)品創(chuàng)新速度，降低了創(chuàng)新成本。3D打印技術(shù)由于其數(shù)字化制造，快速成型的工藝特點(diǎn)，可以大量節(jié)省研發(fā)者制造的時(shí)間，加速設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)的速度，有望創(chuàng)造以“個(gè)體創(chuàng)意+社區(qū)共建+云制造”為代表的新的商業(yè)模式。盡管3D打印技術(shù)有著廣闊的發(fā)展空間，但現(xiàn)階段依然存在著一定的技術(shù)局限和缺點(diǎn)，如簡單結(jié)構(gòu)部件制造速度較慢、制造精度相對較低、表面加工質(zhì)量相對粗糙以及使用材料

2、范圍和性能相對局限等不足，這些還需要我們進(jìn)一步探索和研究。
　　本文設(shè)計(jì)了一款單噴頭的FDM成型設(shè)備，制作出了第一臺試驗(yàn)樣機(jī)，并以此樣機(jī)為實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行成型過程中的工藝參數(shù)優(yōu)化探究。論文主要完成的工作如下:
　　(1)在研究FDM成型工藝的基礎(chǔ)上，完成了FDM工藝設(shè)備的機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，主要包括XYZ軸運(yùn)動(dòng)方式的設(shè)計(jì)，擠出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及整體設(shè)備的虛擬裝配，同時(shí)制作出試驗(yàn)樣機(jī)一臺并完成了調(diào)試和正常的打印工作。
　　(2)

3、完成了FDM快速成型機(jī)的控制系統(tǒng)的搭建，針對主要的電路模塊進(jìn)行了電路分析，主要包括Arduino Mega2560微控制器電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、噴頭溫度控制電路、通信接口電路、電源模塊電路以及行程開關(guān)電路，完成了電路組裝調(diào)試以及固件的修改完善。
　　(3)從硬件和軟件參數(shù)設(shè)置兩方面分析了Q-01型快速成型機(jī)影響成型精度的誤差來源、誤差形成機(jī)理及其影響因素分析。針對硬件因素而產(chǎn)生的誤差，提出了改進(jìn)方法與優(yōu)化方向;針對實(shí)際打印過程中

4、存在的五個(gè)主要問題，從軟件參數(shù)設(shè)置角度分析了其形成機(jī)理，并提供了相應(yīng)的解決方案，為進(jìn)一步提高該設(shè)備的打印精度提供了重要參考依據(jù)。
　　(4)針對快速成型工藝中的尺寸精度，確定出影響成型件質(zhì)量的主要工藝參數(shù)，運(yùn)用田口方法，通過正交試驗(yàn)法進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn)，得出單目標(biāo)下的參數(shù)優(yōu)化組合，然后運(yùn)用灰色理論的相關(guān)知識在田口方法的基礎(chǔ)上對多目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，給出了參數(shù)優(yōu)化組合，并形成一套完整的基于參數(shù)優(yōu)化設(shè)置的成型工藝規(guī)程，對成型精度和相關(guān)工藝參