熔融沉积扫描路径规划及试验研究

发布时间：2017-10-12 12:04

  本文关键词：熔融沉积扫描路径规划及试验研究

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【摘要】：快速成型技术(Rapid Prototyping,RP)是二十世纪八十年代后期发展起来的一项先进制造技术,该技术发展到今天,已趋于成熟和完善。熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)工艺作为快速成型技术的一种,具有运行成本低、制件可打磨性好、设备轻巧、环保等优点,这种技术被大量用在新产品研发、快速模具制作、医疗器械的设计开发和人体器官的原型制造等方面。鉴于FDM工艺如此广泛的应用和众多优点,自主开发一套成熟的FDM快速成型系统,并研究限制FDM成型制件的精度和强度的因素显得非常有意义。首先,从原理性误差、成型过程中的误差和后处理过程中的误差三个方面分析了整个FDM成型过程中影响成型精度的各种因素,建立了成型制件的翘曲变形模型,并提出了相应的对策,为后续的成型件精度分析提供了理论依据。其次,提出一套完整的结构设计方案并完成整个系统的加工、装配以及样机的实际生产。采用“PC+可编程运动控制器”构架的开放式FDM系统硬件体系结构,开发了FDM快速成型机控制系统,实现对FDM设备的运动控制。同时,在分析了常见的FDM工艺路径规划方式以后,提出了一种新的分区域偏置复合扫描填充路径及其规划算法。最后,以FDM快速成型机为试验平台,以成型制件的翘曲变形量为测量指标,针对成型过程主要工艺参数和路径规划方式进行正交试验。研究了各因素对翘曲变形的影响规律及各自的影响程度。
【关键词】：FDM 工艺参数 翘曲变形 扫描路径规划 正交试验
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH16
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 注释表11-12
• 缩略词12-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 引言13-14
• 1.2 熔融沉积快速成型技术简介14-15
• 1.3 快速成型设备国内外研究现状15-16
• 1.4 国内外快速成型扫描方式研究现状16-18
• 1.5 本文主要研究内容18-20
• 第二章 熔融沉积成型精度分析20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 前期数据处理对成型精度的影响20-22
• 2.2.1 CAD模型STL格式拟合误差21
• 2.2.2 分层切片误差21-22
• 2.3 FDM成型过程对精度的影响22-31
• 2.3.1 FDM成型设备引起的误差22
• 2.3.2 FDM成型材料引起的误差22-24
• 2.3.3 FDM成型工艺误差24-31
• 2.3.3.1 FDM翘曲变形模型的建立25-27
• 2.3.3.2 翘曲变形模型分析27-29
• 2.3.3.3 减小FDM制件翘曲变形的措施29-31
• 2.4 FDM制件后处理对精度的影响31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 熔融沉积成型机设计32-47
• 3.1 常见FDM机械系统分析32-34
• 3.1.1 常见的FDM快速成型机结构32-34
• 3.1.2 FDM机械结构比较分析34
• 3.2 机械结构总体设计34-41
• 3.2.1 基本设计原则35
• 3.2.2 FDM快速成型机主要技术指标35
• 3.2.3 设备主要部件选型35-40
• 3.2.4 机身结构设计40
• 3.2.5 机械系统装配40-41
• 3.3 控制系统设计41-46
• 3.3.1 硬件系统设计41-43
• 3.3.2 软件系统设计43-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 熔融沉积成型扫描路径研究47-57
• 4.1 引言47
• 4.2 现有扫描方式及特点47-49
• 4.3 扫描方式对制件性能的影响49-50
• 4.3.1 扫描方式对制件精度的影响49-50
• 4.3.2 扫描方式对制件强度的影响50
• 4.3.3 扫描方式对制件成型效率的影响50
• 4.4 分区域偏置复合扫描方式研究50-56
• 4.4.1 基本概念51-52
• 4.4.2 单调区域划分算法52-54
• 4.4.3 凸多边形划分算法54
• 4.4.4 偏置扫描算法54-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 熔融沉积成型机试验验证57-67
• 5.1 正交试验设计57-59
• 5.1.1 试验设备及条件57
• 5.1.2 试验方法57-58
• 5.1.3 试验设计58-59
• 5.2 基于正交试验的参数优化和分析59-62
• 5.2.1 正交试验结果分析59-61
• 5.2.2 试验结果分析61-62
• 5.3 扫描方式成型试验及结果分析62-66
• 5.3.1 试验设备及条件62
• 5.3.2 试验设计62-63
• 5.3.3 试验结果分析63-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第六章 总结和展望67-69
• 6.1 全文总结67
• 6.2 展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文74

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本文编号：1018589