熔融沉积成型零件精度及机械性能研究

发布时间：2017-05-12 21:03

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【摘要】：熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)工艺是国内外应用最为广泛的快速成型技术之一,在制造业中起着日益重要的作用。在熔融沉积成型过程中,工艺参数的选择直接影响成型零件的精度和机械性能,进而影响了该工艺的适用范围。本文在理论分析的基础上,通过大量的工艺试验研究和分析,优化成型工艺参数配置,以提高零件的精度和机械性能。论文完成的主要工作及取得的成果如下:(1)分析了熔融沉积成型原理性误差、工艺性误差及后期处理误差的形成机理及主要影响因素,为后续优化成型工艺参数以提高成型零件精度和机械性能的试验研究提供了理论基础和指导性准则。(2)以成型零件的表面粗糙度和尺寸精度作为精度指标,建立了成型零件表面粗糙度的理论计算模型,通过实验,研究了成型方向和分层厚度对成型零件表面粗糙度的影响规律;建立了PLA丝材在成型方向上的理想轮廓线宽补偿模型,通过实验,研究了成型方向对零件尺寸精度的影响规律。(3)以熔融沉积成型零件的翘曲变形为研究对象,推导出成型过程中温度载荷与力学载荷的等效关系,建立了成型零件翘曲变形的理论计算模型,并分析了工艺参数对翘曲变形的影响规律;在理论分析的基础上,设计了特殊试验样件,并进行了五因素三水平正交试验,运用统计分析方法研究了所选工艺参数对翘曲变形的影响规律及各自影响程度,得出了使零件翘曲变形最小的工艺参数组合。(4)以成型零件的抗拉强度、抗弯强度和冲击强度作为表征其机械性能的评价指标,设计并进行了五因素三水平正交试验,利用信噪比分析和方差分析方法,研究了各工艺参数对三项性能指标的影响规律,得出了使三项性能指标单目标最优的工艺参数组合;基于灰色关联分析方法和正交试验结果,建立了成型零件机械性能多目标优化模型,得到了使成型零件综合机械性能最优的工艺参数组合。
【关键词】：熔融沉积成型 零件精度 翘曲变形 机械性能 正交试验
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH16
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-18
• 变量注释表18-20
• 1 绪论20-35
• 1.1 研究背景20
• 1.2 快速成型技术概述20-27
• 1.3 国内外研究现状27-31
• 1.4 研究中存在的问题31-32
• 1.5 主要研究内容32-34
• 1.6 本章小结34-35
• 2 熔融沉积成型零件误差形成机理及影响因素分析35-49
• 2.1 引言35-36
• 2.2 熔融沉积成型原理性误差分析36-41
• 2.3 熔融沉积成型工艺性误差分析41-47
• 2.4 熔融沉积成型后期处理误差分析47-48
• 2.5 本章小结48-49
• 3 熔融沉积成型零件精度工艺实验研究49-61
• 3.1 引言49-50
• 3.2 熔融沉积成型零件表面粗糙度实验研究50-55
• 3.3 熔融沉积成型零件尺寸精度优化研究55-60
• 3.4 本章小结60-61
• 4 熔融沉积成型零件翘曲变形机理研究61-77
• 4.1 引言61
• 4.2 熔融沉积成型零件翘曲变形的理论模型61-68
• 4.3 基于正交试验方法的成型零件翘曲变形试验研究68-76
• 4.4 本章小结76-77
• 5 熔融沉积成型零件机械性能研究77-94
• 5.1 引言77
• 5.2 试验准备77-81
• 5.3 拉伸试验81-83
• 5.4 弯曲试验83-86
• 5.5 冲击试验86-88
• 5.6 试验结果分析与讨论88-89
• 5.7 基于灰色关联分析的成型零件机械性能多目标优化研究89-93
• 5.8 本章小结93-94
• 6 结论与展望94-96
• 6.1 结论94-95
• 6.2 展望95-96
• 参考文献96-102
• 作者简历102-105
• 学位论文数据集105

【参考文献】

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本文编号：360840