熔融挤压快速成形的质量控制

发布时间：2020-05-24 05:11

【摘要】： 快速成形技术(Rapid Prototyping,简称RP)经过了十多年的发展历程,出现了十几种工艺方法。随着在该领域研究工作的不断深入,人们已经越来越不满足于仅仅利用RP技术制作概念模型。改善成形质量、提高原型的使用性能,已成为RP技术发展的必然趋势。熔融挤压堆积成形(FDM)是RP技术中最典型的工艺方法之一。影响FDM成形质量的因素非常的复杂,牵涉到传热学、粘弹性理论、高分子材料等一系列问题。本文首先围绕FDM成形过程中出现的喷头启停响应滞后问题,在理论和试验分析的基础上提出了启停补偿及喷头和扫描运动机构的协调控制方案,并对启停补偿可能存在的失败现象进行分析和有效的预防。其次,从理论上分析了FDM的成形质量控制问题包括成形精度、翘曲变形、粘结质量几个方面。1)FDM工艺原型尺寸的正确补偿应该包括理想轮廓线补偿和材料收缩补偿两部分,并综合挤出丝的截面形状和材料收缩给出补偿量计算公式;2)根据FDM区别于其他分层制造工艺所具有的特点分析翘曲变形产生的原因,翘曲变形是层间以及填充层内部积聚丝材变形的叠加,影响原型翘曲变形的参数有堆积层数n、堆积断面长度L、材料的线收缩率α以及成形室的环境温度θe和丝材的玻璃化温度θg,可以从工艺和材料两个方面来对翘曲变形进行控制;3)要获得理想的粘结强度应控制在一定的温度范围内,喷嘴孔径和层厚也对粘结强度有一定影响,层厚减小,粘结强度上升,喷嘴孔径减小,材料流动易于控制。最后,结合喷头启停滞后分析和粘结质量分析,提出喷头结构改进方案,从硬件结构上改进质量控制。
【图文】：

快速成形,基本流程图,熔融堆积成形

6图1.1 快速成形基本流程图1.2 熔融堆积成形工艺熔融堆积成形工艺的基本特征是用热熔融性材料（蜡、ABS塑料和尼龙等）在其熔融温度下靠自身的粘结性逐层的堆积成形。如图1.2所示，在熔融堆积成形中，材料是以较低的速度连续地挤出喷嘴，零件是由丝状材料的受控积聚逐步堆积成形的。这类工艺常见有FDM、MJS和MEM等。本文采用FDM称谓。熔融堆积成形工艺同其它快速成形工艺一样，也是在成形平台上一层层的堆积材料的方法来成形零件，但它构成零件的每个片层是由材料丝的积聚形成的。FDM型快速成形机构如图1.2 所示,成形机的加热喷头受计算机控制, 根据水平分层切片数据在XY平面上运动。丝状原材料由送丝机构送至喷头,经过加热、熔化

成形原理

图1.2 FDM成形原理成形工艺中，可以有不同的挤压方式，也的方式，如丝材送进、泵送和活塞送进（1.3 熔融挤压工艺材料的不同送进方式定压力将材料送进喷嘴并将其连续挤出喷尺寸的材料堆积路径。图1.3（a）所示为性材料，经驱动机构送入液化器，，并在其
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH16

【引证文献】