熔融挤压快速成型机机构与挤出的研究

发布时间：2017-06-16 12:04

  本文关键词：熔融挤压快速成型机机构与挤出的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于快速挤压快速成型技术拥有很实际的应用价值,在工作生活中应用的很普遍,这种技术的研究价值不言而喻,所以需要独立的研发一台自己拥有知识产权的熔融挤压快速成型(FDM)设备,并为了这些设备满足市场需求,促进设备的产业化和市场化。而且,本校跟企业合作共同从国外购买一台Rostock-kossel熔融快速成型机,基于这台设备,对快速成型设备和熔融快速成型技术进行研究,改善快速成型设备以及推广快速成型设备市场化。本文主要针对快速成形设备的并联臂机械结构和喷嘴中物料的挤出过程进行了深入全面的研究。其主要工作内容如下：首先,总结出了影响FDM打印机设备机械结构的主要性能参数,对比几种FDM快速成形设备,大致确定了FDM打印机机械系统整体设计方案。然后,介绍了类Delta打印机的并联机构构型以及计算了此并联机构的自由度,并且根据实验情况得出此并联机构有三个移动的自由度,没有转动自由度。在此基础上建立了类delta并联臂机构的位置方程,并推出等效动平台的位置正解方程和位置反解方程,根据正反解方程,利用MATLAB软件通过快速极坐标搜索法寻找类Delta并联臂结构的工作空间,并且利用截面法分别分析了机构的轨道长度、等效半径大小、连杆长度以及铰链的极限夹角对该机构的工作空间的影响规律。最后,本文对熔融快速成形机的物料挤出过程进行分析研究,并根据物料的在不同区域具有不同的状态分成加料段、融化段和熔融段。在加料段中主要对物料进行了压力分析、速度分析、温度分析和固体输送段长度计算。在融化段中分析简化了过程,并利用固液质量平衡和固液相分界面上的热量平衡建立了模型,最后利用Fluent软件对喷嘴模型进行仿真模拟,并研究分析机构尺寸对结果的影响。在熔融段中,通过对流场的分析和速度场的分析并建立模型,然后利用Fluent软件模拟仿真,文中给出了Fluent计算所得的速度和压力图,进而分析物料在熔融状态下流变特性。
【关键词】：熔融挤压快速成型技术 并联臂机构 工作空间 熔融特性 流变特性
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP334.8
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 课题研究的背景及意义12
• 1.2 熔融快速成形技术简介12-16
• 1.2.1 熔融快速成形技术的原理12-13
• 1.2.2 熔融快速成形机的分类与特点13-16
• 1.3 熔融快速成形技术的研究现状及主要问题16-18
• 1.3.1 熔融快速成形技术的国内外研究现状16-17
• 1.3.2 熔融快速成形技术存在的主要问题17-18
• 1.4 课题研究主要内容18-19
• 第2章 机械系统整体设计19-26
• 2.1 FDM打印机设备的机械结构分析19-21
• 2.1.1 HTS-450L熔融挤压快速成型机19-20
• 2.1.2 类Delta并联臂设备20-21
• 2.2 机械传动结构设计方案21-23
• 2.2.1 工作原理及其特点21-22
• 2.2.2 问题的分析22-23
• 2.3 加热挤出机构设计方案23-25
• 2.3.1 加热挤出机构设计要求23
• 2.3.2 加热挤出机构分类23-24
• 2.3.3 加热挤出机构设计24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 喷嘴的工作平台尺度综合26-47
• 3.1 打印机的结构描述26-27
• 3.1.1 打印机的机构组成26-27
• 3.1.2 自由度计算27
• 3.2 运动学分析27-32
• 3.2.1 机构的位置方程27-30
• 3.2.2 运动学反解30
• 3.2.3 运动学正解30-31
• 3.2.4 位置正反解数值算例31-32
• 3.3 工作空间分析32-38
• 3.3.1 工作空间的定义32-33
• 3.3.2 工作空间的约束33-34
• 3.3.3 搜索算法与程序编写34-36
• 3.3.4 工作空间求解结果36-38
• 3.4 尺寸参数对工作空间的影响38-46
• 3.4.1 导轨长度H的影响38-40
• 3.4.2 半径R_1的影响40-42
• 3.4.3 连杆长度l的影响42-44
• 3.4.4 铰链的极限夹角θ_(bmax)的影响44-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 挤出过程固体熔融研究47-64
• 4.1 挤出过程分段47
• 4.2 加料段分析47-50
• 4.2.1 压力分析48-49
• 4.2.2 速度分析49
• 4.2.3 温度分析49-50
• 4.2.4 固体输送段长度50
• 4.3 融化段分析50-56
• 4.3.1 分析简化51
• 4.3.2 固液相质量平衡51-52
• 4.3.3 固液相分界面上的热量平衡52
• 4.3.4 模型的建立与结构参数52-53
• 4.3.5 fluent仿真结果53-54
• 4.3.6 尺寸影响分析54-56
• 4.4 熔融段分析56-63
• 4.4.1 流场56-57
• 4.4.2 高聚物熔体流动的基本方程57-58
• 4.4.3 速度场分析58-59
• 4.4.4 模型的建立与参数59-60
• 4.4.5 仿真结果60-63
• 4.5 本章小结63-64
• 结论与展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文69

【参考文献】

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本文编号：455309