基于TRIZ理论的熔融沉积快速成型技术优化研究

发布时间：2017-08-07 04:09

  本文关键词：基于TRIZ理论的熔融沉积快速成型技术优化研究

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【摘要】：随着制造业市场的全球化形成和人们对产品的需求变得越来越高，所以企业赖以生存的关键是缩短产品开发设计周期和减少新产品的投资风险，从而不断满足人们对产品的要求。快速成型技术就是在这种情况下产生的，目前FDM工艺技术是快速成型技术中应用最广泛的一种。因此，为了满足制造业的需求，利用TRIZ理论的工具和方法，对FDM工艺技术进行优化具有十分重大意义。 本文是以FDM工艺技术的优化设计为主线，通过将TRIZ理论应用技术优化中获得优化设计方案，并对这个优化方案进行分析研究，得到了优化设计的效果。 本文主要研究的工作如下： 1.在FDM工艺技术中提出了成型精度和成型效率的问题，确定了制约FDM工艺技术进化的矛盾问题。由于TRIZ理论中对不同问题具有不同解决理论，因此对其分析研究，确定应用创新原理来解决FDM工艺技术存在的问题；以及对技术矛盾和物体矛盾进行分析，最终确定为成型精度和成型效率这对矛盾问题为技术矛盾。 2.首先将成型精度和成型效率转化为构成矛盾矩阵中的通用工程参数，然后利用技术矛盾问题的求解工具Pro-Techniques5.0软件进行求解，找到解决这对技术矛盾的创新原理；根据对相应的创新原理进行分析确定优化设计方案。 3.根据提出的优化设计方案进行研究，提出了以零件的表面平均台阶效应和成型时间来对成型精度和成型效率目标来建立数学模型，列出函数表达式；并且针对连杆零件为研究对象，采用VC++和MATLAB软件分别对两个数学模型进行分析，得出了成型方向和分层厚度是影响成型精度和成型效率的两个重要的因素。 4.提出了对成型精度和成型效率进行多目标优化，建立了多目标优化的数学模型；并对智能优化算法进行分析讨论，最终采用粒子群优化算法(PSO)对多目标优化问题进行求解，，得出连杆零件成型时的最优成型方向和分层厚度。通过优化，零件的成型精度和成型效率得到了很大的提高。 通过研究发现：将TRIZ理论应用到FDM工艺技术优化中，能快速、高质量地得出优化方案，以此来提高零件的成型精度和成型效率，从而最终实现技术优化的目标。
【关键词】：TRIZ理论 快速成型 Pro-Techniques5.0 成型方向 分层厚度
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH164
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题背景和意义9
• 1.2 熔融沉积快速成型技术及发展现状9-11
• 1.2.1 熔融沉积快速成型技术国外研究及发展现状9-10
• 1.2.2 熔融沉积快速成型技术国内研究及发展现状10-11
• 1.3 快速成型技术简介11-12
• 1.4 熔融沉积快速成型技术概述12-15
• 1.4.1 熔融沉积快速成型技术工艺原理及过程13-14
• 1.4.2 熔融沉积快速成型技术的特点14-15
• 1.5 本课题的研究主要思路、目标和内容15-16
• 1.5.1 本课题的研究主要思路15-16
• 1.5.2 本课题的研究主要目标和内容16
• 1.6 本章小结16-17
• 2 基于 TRIZ 理论的 FDM 工艺技术优化设计17-30
• 2.1 TRIZ 理论概述17-19
• 2.1.1 TRIZ 理论的发展历程18
• 2.1.2 TRIZ 理论的产生及内容18-19
• 2.2 TRIZ 理论解决问题方法19-21
• 2.3 成型精度和成型效率问题提出21
• 2.4 问题解决理论的选择21-22
• 2.5 基于矛盾矩阵的 FDM 工艺技术优化22-27
• 2.5.1 TRIZ 矛盾研究22
• 2.5.2 技术矛盾解决流程22-23
• 2.5.3 通用工程参数确定23-24
• 2.5.4 ProTechniques 软件概述24-25
• 2.5.5 基于 ProTechniques5.0 成型精度和效率的研究25-27
• 2.6 FDM 工艺技术优化设计方案27-29
• 2.7 本章小结29-30
• 3 基于成型方向和分层厚度的成型精度和成型效率优化研究30-50
• 3.1 建立成型精度和成型效率数学模型30-39
• 3.1.1 以成型精度为目标建立数学模型30-35
• 3.1.2 以成型效率为目标建立数学模型35-39
• 3.2 相关软件介绍39-40
• 3.2.1 SolidWorks 软件介绍39
• 3.2.2 VC++软件介绍39
• 3.2.3 MATLAB 软件介绍39-40
• 3.3 STL 文件格式分析40-43
• 3.3.1 STL 文件格式结构40-41
• 3.3.2 STL 文件转化研究41-43
• 3.4 成型精度和成型效率数学模型分析43-49
• 3.4.1 程序设计44-48
• 3.4.2 仿真及结果分析48-49
• 3.5 本章小结49-50
• 4 基于 PSO 算法的成型精度和成型效率多目标优化50-66
• 4.1 成型精度和成型效率多目标优化问题建立50-52
• 4.2 PSO 算法52-55
• 4.2.1 PSO 算法概述52-53
• 4.2.2 PSO 算法原理53-55
• 4.2.3 PSO 算法参数55
• 4.3 成型精度和成型效率多目标优化软件设计55-61
• 4.3.1 加权系数设置图形用户界面的 GUIDE 设计56-57
• 4.3.2 基于 MATLAB 的编程57-61
• 4.4 软件运行结果及分析61-65
• 4.4.1 软件运行结果61-64
• 4.4.2 运行结果分析64-65
• 4.5 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-72
• 附录A72-74
• 在学研究成果74-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李占利;快速成型技术中分层参数的优化与决策[J];复旦学报(自然科学版);1999年04期

2 杨维,李歧强;粒子群优化算法综述[J];中国工程科学;2004年05期

3 刘厚才;储爱民;;三维打印快速成型零件制作方向的优化研究[J];工程图学学报;2009年03期

4 陈挺;俞子荣;;基于OpenGL技术的STL数据格式的显示[J];光盘技术;2009年09期

5 朱季平;;快速成型技术在现代制造业中的应用研究[J];装备制造技术;2011年08期

6 邱金蕙;王w藁

本文编号：632753