FDM快速成型中工艺支撑的智能化设计

发布时间：2020-06-17 00:44

【摘要】： 快速成形技术是20世纪80年代中后期发展起来的、观念全新的现代制造技术,它能以最快的速度将设计思想物化为具有一定结构和功能的三维实体,低成本制作产品原型甚至零件,非常适合当代市场竞争的需要。而对于其中的光固化(SLA)和熔融沉积(FDM)快速成形工艺,支撑结构的产生是一项必不可少的工艺规程,支撑结构在固定零件、保持零件形状、减少翘曲变形方面有着重要作用。为了开发出拥有自主知识产权的熔融沉积快速成形系统,本论文展开了支撑智能化设计研究工作。首先,支撑数量的多少直接影响到零件与支撑相接触面的表面质量、增加加工废料和去除的难度,针对此问题本文进行了分层方向优化,减少了支撑生成数量;基于STL模型分层后的层片文件,论文采用了先填充后比较的支撑设计方法将复杂的轮廓环布尔运算转化为二维线段的逻辑比较运算,提高了支撑生成效率;为优化扫描路径、缩短零件制造周期,对生成的支撑线段进行了分区域规划和标准CLI格式输出;最后以Visual C++为编程语言、OpenGL为图形工具,开发了一个支撑自动生成的可视化软件,并将该软件模拟产生的CLI格式零件在快速成型机上进行了生产实验,实验结果表明:文中支撑结构自动生成方案正确、可靠、实用,具备投入实际生产的经济价值。同时在本文的工作中,还在以下方面加入了新的设计方法和思想: 首先,将分层方向优化物化为三个直接的数学模型指标,通过零件的可视化将经验优选与目标定量计算相结合。对于特定的成型物件,根据制作者对各指标的侧重程度(即既权重系数)就可以选择相应的最佳制作方向,简便实用。其次,将各层面轮廓填充转化为二维线段后,在进行上下层面二维线段的求差、并运算时不是直接进行各端点坐标浮点数的逻辑判断比较,而是对各点进行合并排序并附加状态标志,然后根据一条线段中首末两点的状态位就可直接实现该线段的去除或保留,大大简化了逻辑判断的复杂程度。最后,基于层片扫描线比较产生的各层支撑线均为同一方向,为实现上下两层支撑线的十字交叉填充、增加支撑强度,本文提出了层片分别沿水平和垂直方向填充、进行两次支撑运算,然后奇数层输出相应的水平支撑线、偶数层输出相应的垂直支撑线,即实现了隔层交叉填充。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH16
【图文】：

控制卡,喷头,通道,丝材

，如图1.3所示。FDM成型机控制系统采用3轴步进电机测，并控制输出，采用两通道D/A控制卡控制卡有各自独立的3个通道，每个通道都有干扰的运动。D/A控制卡输出电压经过功率动支撑、实体丝材进入喷头。两个喷头可以从喷头喷嘴喷出，在每次工作中每个喷头的型时，根据要求可以改变D/A控制卡的输出七‘仲通挂林阳

基础面

其主要作用是为上层零件特征提供基础支撑并且便于工件成形完毕后能方便的从工作台上取下来。基础支撑的形状有矩形支撑、三角形支撑和圆形支撑。实际上基本采用矩形支撑。如图3.1所示:(2)倾斜面的支撑当零件自底层往上制作的过程中，如果上一层的零件有凸出的部分，零件不能依靠下一层的零件实体支撑，则必须加支撑。可以采用斜支撑或者壁板支撑配合直支撑结构。如果凸出的部分较小，在SLA中则不会发生翘曲现象，在FDM中则由于融丝材料本身的粘力也可以自己则对这一部分可以不用设计支撑，如下图3.2所示:(3)悬吊面、边和悬吊点的支撑悬吊面的支撑和倾斜面的支撑设计类似悬吊点结构，可以采用壁板结构和直支撑结构。悬吊边应采用单壁板或者十字支撑，悬吊点采用十字支撑结构。如下图3.3所示:承吊面l!悬一边工作台图3.1基础面图3.2倾斜面和悬壁面图3.3悬吊面悬吊边面向支撑区域类的各个子类

【引证文献】