熔融沉積成型零件變形機(jī)理及工藝優(yōu)化研究.pdf

1、在增材制造過(guò)程中，零件模型的成型質(zhì)量，受模型幾何結(jié)構(gòu)、成型過(guò)程中的參數(shù)設(shè)置和成型設(shè)備等多種因素的影響。本文以熔融沉積成型零件為研究對(duì)象，基于固化層片的材料力學(xué)性能差異、模型的幾何設(shè)計(jì)以及制造工藝參數(shù)，研究零件的翹曲變形機(jī)理及工藝優(yōu)化。課題建立了熔融沉積成型零件變形的描述模型，研究了材料熔覆、沉積成型機(jī)理及打印過(guò)程中的熱量、應(yīng)力、應(yīng)變對(duì)零件變形的交互作用；研究針對(duì)FDM工藝的設(shè)計(jì)模型對(duì)變形的抑制作用；利用實(shí)驗(yàn)分析確定影響變形的主要因素以及

2、研究各因素對(duì)翹曲變形的影響程度。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)FDM零件的變形機(jī)理研究。課題研究了3D打印零件成型過(guò)程中的應(yīng)力產(chǎn)生和翹曲變形問(wèn)題，建立了翹曲變形的數(shù)學(xué)模型，分析了FDM工藝中制件的層間應(yīng)力和翹曲變形的關(guān)系。分析成型層的應(yīng)力變化規(guī)律，根據(jù)成型過(guò)程中的熱量、應(yīng)力和應(yīng)變等參數(shù)，計(jì)算零件變形量。
　　(2)零件結(jié)構(gòu)對(duì)翹曲變形的影響研究。研究設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)零件形狀，研究測(cè)試成型過(guò)程中產(chǎn)生的翹曲變形，以確定適合FDM制造的

3、參數(shù)尺寸及結(jié)構(gòu)特征。研究結(jié)論是，低填充密度、圓角外形結(jié)構(gòu)以及相鄰兩表面夾角較大的表面結(jié)構(gòu)，翹曲變形最小，適合3D成型制造。
　　(3)成型工藝參數(shù)對(duì)翹曲變形的影響研究。研究FDM工藝中填充材料的溫度、零件的布局方式、成型速度等工藝參數(shù)對(duì)翹曲變形的影響。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)，測(cè)試不同工藝參數(shù)下的制件的翹曲變形值，定量分析各參數(shù)對(duì)翹曲變形的影響。
　　(4)基于參數(shù)優(yōu)化的零件工程設(shè)計(jì)應(yīng)用研究。影響FDM成型制件翹曲變形的因素多而復(fù)雜，不