面曝光快速成形技术的制件强度研究

发布时间：2017-04-15 12:24

  本文关键词：面曝光快速成形技术的制件强度研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：快速成形技术(Rapid Prototyping,简称RP)是一种基于离散/堆积原理的先进制造技术,该技术能快速将零件的CAD模型转换为实体原型,是产品研发阶段必不可少的重要技术。面曝光快速成形技术是近几年才提出的一种新型快速成形技术,其原理是:零件的CAD模型经专业计算机软件切层之后,切层数据被保存成能够生成层片截面形状的视图文件,由该文件驱动视图发生器在树脂表面生成视图掩模,从而实现对光敏树脂的选择性固化,层层堆积,形成零件原型。面曝光快速成形技术主要用于小尺寸零件的制作,要求零件具有足够的强度以应用于工程实际。针对小尺寸零件存在的强度不足问题,通过试验对影响制件强度的主要制作参数和制件的放置方式进行研究。按照国家标准设计了测试件,在不同的制作参数和制件放置方式条件下制作了拉伸测试件,并对其进行了拉伸试验,研究了不同制作参数和制件的放置方式对制件拉伸强度的影响。结果表明:曝光时间在60-360s范围时,随曝光时间的延长,拉伸强度由2.21MPa逐渐增大到15.94MPa;切层厚度在0.05-0.5 mm范围时,随切层厚度的增大,拉伸强度由17.33MPa逐渐减小到1.90MPa;放置方式对制件的拉伸强度有显著影响,沿长度方向放置制件时的拉伸强度最高;树脂温度在30-70℃范围时,随树脂温度的升高,拉伸强度由3.04MPa逐渐增大到13.35MPa;而液面等待时间对制件拉伸强度影响不明显。在成形过程中,由于层间残余应力所引起的收缩变形会影响到制件的强度,因此,本文通过试验研究了新型曝光模式对制件拉伸强度的影响。结果表明,利用横向交错曝光模式(即栅格长度方向与制件长度方向平行)制作的制件拉伸强度比利用纵向交错曝光模式大;曝光时间在60-360s范围时,随曝光时间的延长,利用横向、纵向、双向交错曝光模式制作的制件的拉伸强度均逐渐增大;而交错间隔、交错时间间隔、液面等待时间对制件拉伸强度影响不明显。为提高制件的强度,利用田口方法对影响制件强度的主要因子(曝光时间、切层厚度、树脂温度、曝光模式、制件的放置方式),进行了优化试验研究。通过对试验结果进行直观分析和方差分析,得出曝光时间、切层厚度、曝光模式及制件的放置方式对制件拉伸强度有显著影响。曝光时间与切层厚度的交互作用、曝光时间与树脂温度的交互作用、曝光时间与曝光模式的交互作用,以及树脂温度对制件的拉伸强度影响不显著。针对面曝光快速成形系统,得出了以制件拉伸强度为优化目标的制作参数的最佳组合为33313EDCBA,显著提高了制件的拉伸强度。最后,为了在制作零件前预测出其强度,采用正交多项式回归建模方法,建立了制件拉伸强度与其影响因子之间的多项式回归模型,利用该模型能够较准确的预测制件的拉伸强度。
【关键词】：面曝光 快速成形 拉伸强度 工艺优化 多项式建模
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH16
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 快速成形技术概述11-15
• 1.1.1 快速成形技术原理及特点11-12
• 1.1.2 快速成形技术的分类12-15
• 1.2 面曝光快速成形技术原理及发展现状15-18
• 1.2.1 面曝光快速成形技术原理及特点15-16
• 1.2.2 面曝光快速成形技术制件强度的研究现状16-17
• 1.2.3 面曝光快速成形技术新型曝光模式的研究现状17-18
• 1.2.4 制件强度优化方法的研究现状18
• 1.3 课题来源、研究内容及意义18-19
• 1.3.1 课题来源18
• 1.3.2 课题研究内容及意义18-19
• 1.4 本文章节安排19-21
• 2 面曝光快速成形系统工艺参数对制件强度的影响研究21-33
• 2.1 面曝光快速成形工艺中树脂固化机理21
• 2.2 拉伸测试件21-23
• 2.2.1 拉伸测试件的设计21-22
• 2.2.2 拉伸测试件合理性的实验验证22-23
• 2.3 曝光时间对制件拉伸强度的影响研究23-24
• 2.3.1 制件拉伸强度试验方法23-24
• 2.3.2 试验结果与分析24
• 2.4 切层厚度对制件拉伸强度的影响研究24-25
• 2.4.1 制件拉伸强度试验方法24-25
• 2.4.2 试验结果与分析25
• 2.5 不同放置方式对制件拉伸强度的影响研究25-30
• 2.5.1 制件制作过程中的过固化现象25-27
• 2.5.2 沿宽度方向放置时制件支撑结构的设计27
• 2.5.3 沿宽度方向放置时的制作试验27-28
• 2.5.4 沿长度方向放置时的制作试验28
• 2.5.5 制件拉伸强度试验方法28-29
• 2.5.6 试验结果与分析29-30
• 2.6 树脂温度对制件拉伸强度的影响研究30-31
• 2.6.1 制件拉伸强度试验方法30
• 2.6.2 试验结果与分析30-31
• 2.7 液面等待时间对制件拉伸强度的影响研究31-32
• 2.7.1 制件拉伸强度试验方法31
• 2.7.2 试验结果与分析31-32
• 2.8 结论32
• 2.9 本章小结32-33
• 3 新型曝光模式下的制件强度研究33-45
• 3.1 新型曝光模式下的强度研究的必要性33
• 3.2 交错曝光模式33-34
• 3.3 交错间隔对拉伸强度的影响研究34-37
• 3.3.1 制件拉伸强度试验方法34-36
• 3.3.2 试验结果与分析36-37
• 3.4 液面等待时间对拉伸强度的影响研究37-39
• 3.4.1 制件拉伸强度试验方法37-38
• 3.4.2 试验结果与分析38-39
• 3.5 交错时间间隔对拉伸强度的影响研究39-41
• 3.5.1 制件拉伸强度试验方法39-40
• 3.5.2 试验结果与分析40-41
• 3.6 曝光时间对拉伸强度的影响研究41-43
• 3.6.1 制件拉伸强度试验方法41-42
• 3.6.2 试验结果与分析42-43
• 3.7 本章小结43-45
• 4 面曝光快速成形制件强度的工艺参数优化45-57
• 4.1 影响面曝光快速成形制件强度的主要因素分析45
• 4.2 制作参数的优化方法45-46
• 4.3 面曝光快速成形制件强度的工艺参数优化46-52
• 4.3.1 试验因素46-47
• 4.3.2 试验方法及其结果47-48
• 4.3.3 直观分析48-50
• 4.3.4 方差分析50-52
• 4.4 制件拉伸强度正交多项式回归建模52-56
• 4.4.1 多项式回归建模的必要性52
• 4.4.2 多项式回归建模方法52-53
• 4.4.3 制件拉伸强度多项式回归建模53-56
• 4.5 本章小结56-57
• 5 总结与展望57-59
• 5.1 总结57
• 5.2 展望57-59
• 参考文献59-63
• 附录63-69
• 攻读学位期间发表文章69-71
• 致谢71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 黄笔武;黄伯芬;谌伟庆;吴立传;;光固化快速成形光敏树脂临界曝光量和透射深度的测试研究[J];信息记录材料;2007年01期

2 曾凤章 ,赵霞;田口方法及其标准化设计[J];机械工业标准化与质量;2003年11期

  本文关键词：面曝光快速成形技术的制件强度研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：308412