熔融沉積成型零件變形機理及工藝優(yōu)化研究.pdf

1、在增材制造過程中，零件模型的成型質(zhì)量，受模型幾何結(jié)構(gòu)、成型過程中的參數(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)計以及制造工藝參數(shù)，研究零件的翹曲變形機理及工藝優(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、沉積成型機理及打印過程中的熱量、應(yīng)力、應(yīng)變對零件變形的交互作用；研究針對FDM工藝的設(shè)計模型對變形的抑制作用；利用實驗分析確定影響變形的主要因素以及

2、研究各因素對翹曲變形的影響程度。具體研究內(nèi)容如下：
　　(1)FDM零件的變形機理研究。課題研究了3D打印零件成型過程中的應(yīng)力產(chǎn)生和翹曲變形問題，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)成型過程中的熱量、應(yīng)力和應(yīng)變等參數(shù)，計算零件變形量。
　　(2)零件結(jié)構(gòu)對翹曲變形的影響研究。研究設(shè)計不同結(jié)構(gòu)零件形狀，研究測試成型過程中產(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)對翹曲變形的影響。通過正交實驗，測試不同工藝參數(shù)下的制件的翹曲變形值，定量分析各參數(shù)對翹曲變形的影響。
　　(4)基于參數(shù)優(yōu)化的零件工程設(shè)計應(yīng)用研究。影響FDM成型制件翹曲變形的因素多而復(fù)雜，不