光固化增材制造过程中无支撑孤岛区域的变形研究

发布时间：2020-03-30 01:33

【摘要】：光固化增材制造工艺诞生于上世纪80年代末期,近几年在智能制造和工业4.0大背景的推动下,光固化增材制造工艺已经成为工业生产中值得关注的一项产业技术。该技术更是国内外公认的一种应用前景广阔、工艺成熟、发展迅速、研究深入的成型方法,尤其应用于产品的样机制造以及功能性试验,可以缩短研发时间和提高市场竞争力。但用该技术制成零件的精度却一直难以提高,严重困扰着整个制造业,限制了该技术的实际应用和推广。在光固化增材制造工艺过程中工件模型的支撑处理环节会极大地影响模型的制作精度和加工成本,甚至直接决定模型制作的成功与否,而其中各种形态的孤岛区域对支撑的存在形式要求更加严格。为提高工件的制作效率和精度,保证制作环节的顺利进行,本文将针对光固化增材制造工艺过程中具有规则形状的孤岛区域在无支撑情况下的变形展开详细研究,主要涉及内容有以下几点:(1)分析无支撑圆形孤岛区域在内径不变的情况下,壁厚与变形量之间的数值关系;在壁厚不变的情况下,内径与变形量之间的数值关系;(2)分析无支撑普通悬臂型孤岛区域与双边悬臂型孤岛区域的伸出长度和变形量之间的数值关系;(3)分析无支撑倾斜型孤岛区域的倾斜角度和变形量之间的数值关系。结果表明:光固化增材制造过程中无支撑圆形孤岛区域的变形量由模型的壁厚与内径的数值决定,增加壁厚或减小内径能降低圆形孤岛区域的变形量,当内部直径小于等于24mm或壁厚大于等于3mm时,模型的变形量基本保持在0.02mm左右;无支撑悬臂型孤岛区域的变形量由模型的悬臂长度决定,模型壁厚与连接悬臂区域的本体厚度对变形量没有影响,单边悬臂型孤岛区域的悬臂长度小于等于3.5mm,双边悬臂型孤岛区域的悬臂长度小于等于7mm时,悬臂型孤岛区域的变形量基本保持不变;无支撑倾斜型孤岛区域的变形量由模型的倾斜角度及伸出长度决定,增加倾斜角度或减小伸出长度能降低倾斜型孤岛区域的变形量,模型的倾斜角度为100°时能制作的最大伸出长度为4mm,倾斜角度为110°时最大伸出长度为8mm,倾斜角度为120°时最大伸出长度为10mm①,倾斜角度为130°时最大伸出长度为14mm,倾斜角度大于等于135°时伸出长度对变形量基本没有影响。
【图文】：

扬州大学硕士学位论文；逡逑保护：博物馆常常会用很多逼真的复制品来保护原作品不复制品也能将艺术或文物的美传递给观众；逡逑化定制：很多工艺品特别是珠宝类工艺品讲究的是独一无无数人拥有了属于自己的私人定制礼物；逡逑产业：人们可借助食品打印机以巧克力或其他食材为原料艺成型原理及优缺点逡逑

缺少客观的数据作标准，大多数支撑生成软件只会硬性的生成区域支撑，如果支撑逡逑软件由于程序问题未生成支撑而设计者缺少经验而判断错误的话，很容易造成打印的失逡逑败。图１．２为实际生产制作过程中，支撑添加的优劣对产品特征区域精度的影响１１８］。逡逑悬臂面无支撑逦悬臂面支撑不足逦悬臂面有支撑逡逑图１．邋２支撑结构设计对制作质量的影响逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｓｕｐｐｏｒｔ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｑｕａｌｉｔｙ逡逑在增材制造过程中，原型的制作时间直接决定了制作成本，尤其是支撑在制作过程中逡逑扫描的速度比较慢（为保证支撑的强度）的情况下。因此在设计支撑结构时，在保证制作逡逑质量的前提下，应尽可能地减少支撑的数量与支撑的线长度。在原型零件的制作过程中，逡逑根据模型本身的具体特征，支撑形态分为三类：完全支撑、部分支撑、不添加支撑。通常逡逑复杂造型的产品不需要全部使用完全支撑。很多情况下，支撑的生成方式和存在形式都逡逑只凭工程师的个人经验和对结果的预估，缺少必须的理论依据。目前孤岛区域中的圆形孤逡逑岛区域、悬臂型孤岛Ｅ域、倾斜型孤岛区域在何种情况下必须生成支撑，，有些孤岛区域面逡逑生成支撑后会对模型本身产生何种影响
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH16

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