基于FDM的快速成型质量分析与研究

发布时间：2017-12-03 08:24

本文关键词：基于FDM的快速成型质量分析与研究

【摘要】：进入21世纪以来,快速成型技术得到不断发展与进步,该技术已经成为了加工制造业中一项不可缺少的加工手段。快速成型技术能够节省生产成本、缩短产品的研发周期、提高材料的利用率。熔融沉积快速成型工艺(FDM)作为快速成型技术的重要组成部分之一,具有制造成本低、设备体积小、操作系统简便、耗材毒性低等特点。但是FDM工艺仍然有许多不足之处,例如加工质量较差、成型效率较低等问题,造成这些问题的原因有很多种,主要包括FDM设备组织结构精密度不高,加工系统导致的原理性误差,多种工艺参数的相互影响、相互制约,成型耗材物理性能不稳定等因素,所以要想使FDM能够有更高一层的发展,就必须着力研究并解决这些问题。本文主要是以FDM工艺参数对制件成型质量影响的分析与研究为重点,目的在于探究工艺参数的匹配设置对制件加工质量的影响,分析研究导致成型质量降低的原因,并结合大量实验找出工艺参数对加工质量影响的变化规律,并以此为据提出解决成型质量较低的方法,最终达到提高FDM加工质量、提升成型效率、方便使用的效果。论文采用文献资料分析法与单因素实验法等研究方法对工艺参数中的速度因子、网格填充宽度等进行了深入研究。在对FDM工艺参数进行大量的文献理论分析研究的基础上,对多种工艺参数有了深刻的了解,并从中理清论文研究思路方法,找到研究突破点;在实验方面,研究使用了FDM成型机、粗糙度仪、电子万能机等设备仪器。首先进行送料速度与挤料速度的匹配试验,在将送料速度分别设置为20rpm、30rpm、40rpm时得出与其分别匹配的挤料速度取值范围,并最终得到当V送/V挤∈[0.46,0.54]时,加工系统方可正常工作并且能够得到有效的制件,此时设备的送料器不会出现堵塞、缺料等现象。其次进行挤料速度与填充速度的匹配试验,将挤料速度设定为60mm/s,得出与其能够相互良好的匹配的填充速度范围,最终确定当V填/V挤∈[0.43,0.56]时,设备能够顺利加工模型。根据以上结论进行A组成型质量的实验,恒定挤料速度为60mm/s时,将填充速度分别设定为26mm/s、28mm/s、30mm/s、32mm/s、34mm/s,计算出丝宽补偿量的实际取值的平均数为0.249mm,根据这些参数的设定来加工试件,对试件进行尺寸精度、表面粗糙度、抗压强度的测量,得出随着填充速度的逐渐升高,制件的尺寸误差与表面粗糙度逐渐升高,粗糙度变化范围在10.41-11.98μm之间;抗压强度逐渐降低,当V填=26mm/s时制件的抗压强度最高为11.007Mpa。可知当挤料速度一定时,填充速度越小,成型质量越好。B组实验旨在研究网格填充宽度对制件抗压强度的影响,恒定其他参数不变,分别将网格宽度设定为0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm,对所得制件进行抗压强度检测,得到网格填充宽度越小,相应的制件抗压强度也就高,其中当网格宽度为0.2mm时制件抗压强度为15.553Mpa;当网格宽度为1.0mm时制件抗压强度为6.969Mpa。
【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB49

【参考文献】

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