选择性激光烧结PS成型收缩率预测研究
发布时间：2021-10-15 22:48
选择性激光烧结（SLS）作为一种具有高成型效率、高精度、高成型质量的增材制造方法,具有可制造复杂零件、无需支撑、工艺简单、选材广泛等优点,已成为增材制造行业的研究重点之一。本论文针对SLS成型过程中成型件收缩变形而引起成型件精度急剧下降的问题,以减小选择性激光烧结制备的聚苯乙烯（PS）成型件收缩变形为目的,通过有限元数值模拟与实验相结合的研究方法,建立尺寸收缩率预测模型,并进行工艺参数优化,提出降低尺寸收缩率的有效途径与方法。首先,围绕SLS工艺的成型过程,系统地分析SLS成型件误差的来源,对主要误差来源“成型收缩”的组成及原因进行具体探讨与分析,在此基础上定性分析影响烧结收缩的工艺参数。其次,以成型件尺寸收缩率作为预测对象,将PS粉末材料的热物性参数作为工艺参数与尺寸收缩率之间的中间参数,使用ANSYS仿真软件对不同工艺参数下的温度场分布实施仿真分析,根据温度对PS粉末材料热物性参数的影响,从理论上对尺寸收缩率做出预测,并通过SLS烧结实验对其准确性做出验证。最后,以降低成型件尺寸收缩率为目的,采用单因素分析方法就激光功率,分层厚度和扫描速度对尺寸收缩率的影响规律进行具体分析。基于预...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.1.1 选题背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外发展研究现状
1.2.1 SLS技术研究现状
1.2.2 SLS成型件精度及预测研究现状
1.3 研究内容及章节安排
1.3.1 研究内容
1.3.2 章节安排
2 影响SLS成型件精度因素分析
2.1 SLS成型件误差来源
2.2 SLS成型收缩的组成及原因
2.2.1 温致收缩
2.2.2 烧结收缩
2.3 影响成型收缩的工艺参数
2.3.1 预热温度
2.3.2 分层厚度
2.3.3 激光功率
2.3.4 扫描速度
2.3.5 扫描间距
2.3.6 扫描方式
2.4 本章小结
3 SLS成型件尺寸收缩率预测模型
3.1 尺寸收缩率预测模型的建立
3.1.1 尺寸收缩率预测模型
3.1.2 影响模型的主要因素
3.2 PS粉末激光烧结温度场有限元模拟
3.2.1 有限元模型建立
3.2.2 温度场材料参数
3.2.3 不同工艺参数下的模拟结果分析
3.3 收缩率预测结果及实验验证
3.3.1 收缩率预测结果
3.3.2 实验验证
3.4 本章小结
4 基于预测结果的SLS工艺参数优化
4.1 单工艺参数对尺寸收缩率的影响
4.1.1 单工艺参数实验设计
4.1.2 激光功率对收缩率的影响
4.1.3 扫描速度对收缩率的影响
4.1.4 分层厚度对收缩率的影响
4.2 工艺参数优化
4.2.1 正交实验设计
4.2.2 信噪比与灰色关联度分析
4.3 本章小结
5 尺寸误差补偿及实验验证
5.1 基于收缩因子补偿模型的尺寸误差补偿
5.1.1 基于收缩因子补偿模型的可行性分析
5.1.2 实验设计及结果分析
5.2 基于增加温度的尺寸误差补偿
5.2.1 实验设计
5.2.2 实验结果分析
5.3 基于材料性能改善的尺寸误差补偿
5.3.2 实验设计
5.3.3 实验结果分析
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]PS粉选择性激光烧结成型工艺优化[J]. 薄夫祥,何冰,刘亚洁. 激光杂志. 2019(10)
[2]基于PSO-BP算法的3D打印制件精度预测模型[J]. 王丹妮,周敏,高强,段现银. 机床与液压. 2019(16)
[3]基于满意度函数的新型逃生管道多目标稳健性设计[J]. 黄羽鹏,张家波,雷正保. 工程设计学报. 2019(01)
[4]基于响应面法的聚苯乙烯粉末选择性激光烧结成型工艺参数优化[J]. 鄢然,李浩,李军超,朱丽. 中国激光. 2019(03)
[5]基于灰色关联分析的35CrMoV钢活塞杆激光熔覆工艺参数优化[J]. 赵丹丹,焦锋. 兵工学报. 2018(10)
[6]基于收缩补偿的面曝光成型零件尺寸精度的改善[J]. 宗学文,权坤,张斌,熊聪. 工程塑料应用. 2018(09)
[7]基于灰色关联分析与回归分析WC-12Co涂层工艺参数的多目标优化[J]. 梁存光,李新梅. 材料导报. 2018(10)
[8]金属增材制造技术的研究现状[J]. 周宸宇,罗岚,刘勇,吴进. 热加工工艺. 2018(06)
[9]激光选区烧结技术的研究现状及应用进展[J]. 文世峰,季羡泰. 苏州市职业大学学报. 2018(01)
[10]基于支持向量回归机的SLS制件收缩率预测与分析[J]. 胡华清,贺可太. 铸造. 2018(03)
博士论文
[1]激光选区熔化成型机理和结构特征直接制造研究[D]. 刘洋.华南理工大学 2015
[2]细长杆多腔模注塑成型工艺多因素多目标集成优化[D]. 谭小红.江苏大学 2013
[3]聚合物及其复合粉末的制备与选择性激光烧结成形研究[D]. 闫春泽.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]覆膜砂增减材复合制造方法及工艺[D]. 孙传圣.大连理工大学 2019
[2]选择性激光烧结成型质量关键影响因素研究[D]. 李书廷.湖北工业大学 2019
[3]选择性激光烧结PS/ABS复合粉末多指标成型工艺参数优化研究[D]. 周文明.西安科技大学 2018
[4]基于投影式光固化的生物支架数字掩膜研究[D]. 李鸣珂.华南理工大学 2018
[5]选择性激光熔化AlSi10Mg合金组织与性能研究[D]. 王学才.安徽工业大学 2017
[6]基于选区激光烧结的聚苯乙烯成型工艺及改性研究[D]. 刘旭.西安科技大学 2016
[7]覆膜砂选区激光烧结工艺参数研究[D]. 张昕.中北大学 2016
[8]基于温度场的选择性激光烧结成型变强度研究[D]. 周子裕.浙江工业大学 2010
本文编号：3438755
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.1.1 选题背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外发展研究现状
1.2.1 SLS技术研究现状
1.2.2 SLS成型件精度及预测研究现状
1.3 研究内容及章节安排
1.3.1 研究内容
1.3.2 章节安排
2 影响SLS成型件精度因素分析
2.1 SLS成型件误差来源
2.2 SLS成型收缩的组成及原因
2.2.1 温致收缩
2.2.2 烧结收缩
2.3 影响成型收缩的工艺参数
2.3.1 预热温度
2.3.2 分层厚度
2.3.3 激光功率
2.3.4 扫描速度
2.3.5 扫描间距
2.3.6 扫描方式
2.4 本章小结
3 SLS成型件尺寸收缩率预测模型
3.1 尺寸收缩率预测模型的建立
3.1.1 尺寸收缩率预测模型
3.1.2 影响模型的主要因素
3.2 PS粉末激光烧结温度场有限元模拟
3.2.1 有限元模型建立
3.2.2 温度场材料参数
3.2.3 不同工艺参数下的模拟结果分析
3.3 收缩率预测结果及实验验证
3.3.1 收缩率预测结果
3.3.2 实验验证
3.4 本章小结
4 基于预测结果的SLS工艺参数优化
4.1 单工艺参数对尺寸收缩率的影响
4.1.1 单工艺参数实验设计
4.1.2 激光功率对收缩率的影响
4.1.3 扫描速度对收缩率的影响
4.1.4 分层厚度对收缩率的影响
4.2 工艺参数优化
4.2.1 正交实验设计
4.2.2 信噪比与灰色关联度分析
4.3 本章小结
5 尺寸误差补偿及实验验证
5.1 基于收缩因子补偿模型的尺寸误差补偿
5.1.1 基于收缩因子补偿模型的可行性分析
5.1.2 实验设计及结果分析
5.2 基于增加温度的尺寸误差补偿
5.2.1 实验设计
5.2.2 实验结果分析
5.3 基于材料性能改善的尺寸误差补偿
5.3.2 实验设计
5.3.3 实验结果分析
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]PS粉选择性激光烧结成型工艺优化[J]. 薄夫祥,何冰,刘亚洁. 激光杂志. 2019(10)
[2]基于PSO-BP算法的3D打印制件精度预测模型[J]. 王丹妮,周敏,高强,段现银. 机床与液压. 2019(16)
[3]基于满意度函数的新型逃生管道多目标稳健性设计[J]. 黄羽鹏,张家波,雷正保. 工程设计学报. 2019(01)
[4]基于响应面法的聚苯乙烯粉末选择性激光烧结成型工艺参数优化[J]. 鄢然,李浩,李军超,朱丽. 中国激光. 2019(03)
[5]基于灰色关联分析的35CrMoV钢活塞杆激光熔覆工艺参数优化[J]. 赵丹丹,焦锋. 兵工学报. 2018(10)
[6]基于收缩补偿的面曝光成型零件尺寸精度的改善[J]. 宗学文,权坤,张斌,熊聪. 工程塑料应用. 2018(09)
[7]基于灰色关联分析与回归分析WC-12Co涂层工艺参数的多目标优化[J]. 梁存光,李新梅. 材料导报. 2018(10)
[8]金属增材制造技术的研究现状[J]. 周宸宇,罗岚,刘勇,吴进. 热加工工艺. 2018(06)
[9]激光选区烧结技术的研究现状及应用进展[J]. 文世峰,季羡泰. 苏州市职业大学学报. 2018(01)
[10]基于支持向量回归机的SLS制件收缩率预测与分析[J]. 胡华清,贺可太. 铸造. 2018(03)
博士论文
[1]激光选区熔化成型机理和结构特征直接制造研究[D]. 刘洋.华南理工大学 2015
[2]细长杆多腔模注塑成型工艺多因素多目标集成优化[D]. 谭小红.江苏大学 2013
[3]聚合物及其复合粉末的制备与选择性激光烧结成形研究[D]. 闫春泽.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]覆膜砂增减材复合制造方法及工艺[D]. 孙传圣.大连理工大学 2019
[2]选择性激光烧结成型质量关键影响因素研究[D]. 李书廷.湖北工业大学 2019
[3]选择性激光烧结PS/ABS复合粉末多指标成型工艺参数优化研究[D]. 周文明.西安科技大学 2018
[4]基于投影式光固化的生物支架数字掩膜研究[D]. 李鸣珂.华南理工大学 2018
[5]选择性激光熔化AlSi10Mg合金组织与性能研究[D]. 王学才.安徽工业大学 2017
[6]基于选区激光烧结的聚苯乙烯成型工艺及改性研究[D]. 刘旭.西安科技大学 2016
[7]覆膜砂选区激光烧结工艺参数研究[D]. 张昕.中北大学 2016
[8]基于温度场的选择性激光烧结成型变强度研究[D]. 周子裕.浙江工业大学 2010
本文编号：3438755
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