基于FDM工艺的多材料数字化制造技术研究

发布时间：2017-04-11 22:17

  本文关键词：基于FDM工艺的多材料数字化制造技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着航天工程、生物工程、工业工程以及微机电系统等科学技术的日益迅猛发展,当今社会对产品零件的性能要求愈来愈高,由单相或均质材料构成的普通零件已常常难以满足产品对零件的功能要求,这使得基于快速成型技术的多材料零件的设计与制造成为先进制造技术领域的前沿课题之一。 本文以基于FDM工艺的多材料零件数字化设计制造展开探索研究,针对多材料零件内部的材料无序分布难以表达的问题,提出了一种基于多色距离场的多材料零件模型的建模方法,采用基于多色距离场的建模方法将模型的材料信息映射成模型的色彩信息,阐述了多材料模型的材料信息与结构信息的表示方法。 重点针对多材料零件难以制造的问题,本文构建了基于熔融沉积快速成形工艺的多材料零件的成形系统装置。对多材料零件成形系统的机械系统、控制系统、软件系统等展开研究。并对多材料零件成形装置的控制系统进行重点研究,完成了基于FDM工艺的多材料零件成型装置的控制系统设计开发工作。 基于搭建好的成形装置,本文对多材料零件模型进行了大量的成形测试与数据分析,运用正交实验法分析研究成形过程中各影响因素及其相互组合对多材料零件成形质量的综合影响,并在此基础上对多材料零件成形的工艺参数进行优化。基于优化的工艺参数对多材料零件进行加工成形,实验结果表明成形系统各项指标和性能都已达到了设计目标。本文所设计搭建的多材料零件的成形系统平台为多材料零件的集成化设计与快速制造奠定了基础。
【关键词】：多材料零件 快速成形 数字化设计制造 熔融沉积制造
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH16
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 课题背景8-10
• 1.1.1 多材料零件的相关研究的起源8-9
• 1.1.2 多材料零件概述9
• 1.1.3 多材料零件应用9-10
• 1.2 多材料零件制造技术相关研究现状及发展趋势10-14
• 1.2.1 多材料零件的制造研究现状10-14
• 1.2.2 多材料零件的发展趋势14
• 1.3 本文主要研究工作及意义14-17
• 1.3.1 本文研究工作的意义15
• 1.3.2 本文主要研究工作15-17
• 第2章 多材料零件制造基础研究17-24
• 2.1 多材料零件的建模方法研究17-22
• 2.1.1 异质材料零件建模技术的现状17-19
• 2.1.2 多色距离场建模19-22
• 2.2 基于FDM工艺多材料零件的成形方法研究22-23
• 2.2.1 多材料零件成形工艺的过程22
• 2.2.2 基于FDM工艺的多材料零件成形方法22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第3章 多材料零件成形系统总体设计24-30
• 3.1 总体设计原则24
• 3.2 多材料成形系统的运行流程24-25
• 3.3 机械系统的设计25-26
• 3.3.1 成形装置运动构架设计25-26
• 3.3.2 喷头挤丝机构的设计26
• 3.4 控制系统的设计26-29
• 3.4.1 控制系统的硬件设计27
• 3.4.2 控制系统软件设计27-29
• 3.5 本章小结29-30
• 第4章 多材料零件成形装置控制系统开发30-40
• 4.1 硬件总体设计30
• 4.2 主控单元30-31
• 4.3 运动控制单元31-32
• 4.4 喷头控制单元32-35
• 4.4.1 喷头挤丝控制部分33
• 4.4.2 喷头加热部分33-34
• 4.4.3 喷头温度控制34-35
• 4.5 USB数据传输单元35-37
• 4.5.1 USB接口芯片35-36
• 4.5.2 USB接口硬件实现36-37
• 4.5.3 功能描述37
• 4.6 PCB电路设计与调试37-39
• 4.6.1 电路板布线37-38
• 4.6.2 抗干扰设计38
• 4.6.3 电路调试38-39
• 4.7 本章小结39-40
• 第5章 多材料成形工艺参数优化及成形实验40-54
• 5.1 成形工艺参数40-44
• 5.1.1 喷头的直径40-41
• 5.1.2 每层的成形厚度41
• 5.1.3 挤丝速度41-42
• 5.1.4 温度42-43
• 5.1.5 每层的成形时间43-44
• 5.2 零件尺寸精度工艺参数优化44-48
• 5.2.1 试验方法44-45
• 5.2.2 试验件设计45-46
• 5.2.3 基于正交试验的参数优化及分析46-48
• 5.2.4 实验结果分析48
• 5.3 多材料零件成形实验48-53
• 5.3.1 实验过程49-52
• 5.3.2 成形结果分析52-53
• 5.4 本章小结53-54
• 第6章 总结与展望54-56
• 6.1 论文总结54
• 6.2 研究展望54-56
• 参考文献56-60
• 攻读硕士学位期间取得的学术研究成果60-61
• 致谢61

【共引文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李静波;异质材料零件的CAD建模理论与技术研究[D];南京师范大学;2013年

  本文关键词：基于FDM工艺的多材料数字化制造技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：300119