面向熔融沉积的设计制造一体化关键技术研究

发布时间：2020-03-23 20:52

【摘要】：随着增材制造技术研究的不断发展,其加工零件的成型精度和机械性能不断提升,也推动增材制造技术从设计方案验证的模型制造,发展到直接应用的功能零件制造。相对于传统减材制造技术,针对增材制造技术的设计方法和体系的尚不完善,不能满足约束条件下的功能零件设计、制造最优,从而限制了增材制造功制件的应用与发展。本课题根据工程设计的发展趋势,结合增材制造的数字化加工特点,开展面向增材制造技术的设计制造一体化技术(DFM)研究。课题分析熔融沉积技术(FDM)工艺特点,建立设计模型宏观几何结构和制造工艺参数和成型质量的映射关系,建立面向熔融沉积技术的设计制造一体化方法;采用正向设计对宏观几何结构与介观晶胞填充进行优化,并通过具体加工零件试验,验证设计方法的有效性,具体内容如下:(1)课题分析熔融沉积成型技术分层制造、逐层累加的工艺特点,结合传统加工方法的设计制造一体化理论,提出面向熔融沉积的设计制造一体化方法;(2)从成型工艺角度出发,分析设计模型几何结构和工艺参数对制件成型质量的影响,并建立相应的数学模型,同时采用正交实验方式,针对设计模型中常见的悬臂结构、棱角特征进行理论分析和试验验证;(3)针对所提出的设计制造一体化方法,不影响功能制件使用性能的基础上,结合有限元方法,对影响制件成型质量的宏观几何结构进行优化设计,并以双烟管架为例,通过实验验证设计制造一体化方法在宏观结构优化上有效性。(4)建立介观晶胞结构的数字化模型,采用有限元方法对其力学特性进行分析,得到介观晶胞结构力学特性,在功能制件有限元分析模型的基础上,完成对功能制件介观晶胞结构的设计填充,完成对不同晶胞类型进行力学测试,验证设计制造一体化方法对于介观几何优化的正确性。
【图文】：

图1-1 FDM工作原理示意图Fig.1-1 FDM working principle型制件是由点到线，由线到面，由面到体的，将模型存储为 STL 文件等三角面片格式相应的 G 代码文件，使用存储卡或者其他方

图 2-1 部件结构简化喷嘴Fig2-1 component structure simplified nozzle者将根据设计所需对模型进行理论计算、力同制件设计领域对制件的特别要求。如航空及轻量化，如图 2-1 所示，为 GE 公司做的 个零件做结构简化成一个零件，重量可以减制件成型的制造工艺，节约了制造和装配成好的结合，使得植入体或者其他外置型可以同，增材制造可加工结构复杂的制件，，但这旧受到加工工艺以及设备所限制的狭义的“需要根据加工工艺特性进行一定优化设计。计用基本几何元素或其布尔运算得到零件的外的几何结构设计有两种方式：正向设计——
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH122;TH16

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本文编号：2597250