基于FDM的3D打印表面成型机理分析及表面质量优化研究
发布时间：2023-08-10 20:15
本文在研究分析3MF文件组成、数据结构分析和提取的基础上,对3MF模型实体和平面颜色进行三维重构,并推导出3MF模型旋转、缩放和平移理论,为上位机软件的开发提供了基础。本文研究分析了打印参数对于表面质量的影响,并在观察挤出丝材断面形貌的基础上,提出了鼓形变形假设和均匀扩展变形假设,并以此提出各成型面的的表面粗糙度计算模型。通过对比两种假设下的表面粗糙度计算模型结果,表明均匀扩展变形假设表面粗糙度计算模型在保持精度不变的前提下,简化了计算过程。本文利用遗传算法,对打印参数进行优化。利用权值系数法,赋予各平面不同的粗糙度权值构建适应度函数。基于C#Winform平台开发遗传算法运算框架并编写遗传算法初始化、计算求解以及结果输出等各项功能。本文基于C#Winform和SharpGL图形库,开发了上位机软件。设计了 3MF模型旋转、缩放、平移等空间操作功能。设计了遗传算法优化和权值设置功能,将开源切片软件Slice3r嵌入到处理软件中,实现了切片分层、路径填充以及生成Gcode代码的功能。设计了 Gcode代码读取功能,能够在USB模式下与打印机通讯,并实现在线打印。通过对比优化前与优化后的模...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 3D打印技术概述
1.2 熔融沉积表面质量优化现状
1.3 课题提出及研究意义
1.4 本课题主要研究内容
1.5 章节安排
2 3MF模型分析与处理
2.1 3MF文件分析
2.1.1 3MF文件组成
2.1.2 3D模型文件分析
2.1.3 3MF文件数据提取
2.2 3MF模型旋转理论计算
2.2.1 3MF模型绕X轴旋转理论计算
2.2.2 3MF模型绕Y轴旋转理论计算
2.2.3 3MF模型绕Z轴旋转理论计算
2.3 3MF模型其它空间理论计算
2.3.1 3MF模型缩放理论计算
2.3.2 3MF模型平移理论计算
2.4 本章小结
3 打印参数对FDM制件影响分析
3.1 打印参数对于FDM制件表面质量影响分析
3.2 鼓形变形假设的粗糙度理论计算
3.2.1 表面粗糙度概念及计算方法
3.2.2 鼓形变形假设中成型角度对粗糙度形成的理论分析
3.2.3 水平成型面的表面粗糙度计算
3.2.4 垂直成型面的表面粗糙度计算
3.2.5 倾斜成型面的表面粗糙度计算
3.3 均匀扩展变形的粗糙度理论计算
3.3.1 均匀扩展变形假设中成型角度对粗糙度形成的理论分析
3.3.2 水平成型面的表面粗糙度计算
3.3.3 垂直成型面的表面粗糙度计算
3.3.4 倾斜成型面的表面粗糙度计算
3.4 鼓形变形假设与均匀扩展变形假设计算精度对比
3.5 本章小结
4 基于遗传算法的打印工艺参数优化算法
4.1 遗传算法
4.1.1 遗传算法初始化
4.1.2 遗传运算
4.2 考虑平面权重的3D打印工艺参数优化
4.2.1 平面粗糙度的计算
4.2.2 适应度函数的构建
4.3 基于遗传算法的工艺参数计算
4.3.1 构建遗传算法的计算框架
4.3.2 计算结果输出
4.4 本章小结
5 上位机软件开发
5.1 上位机程序界面
5.1.1 C#Winform平台
5.1.2 上位机界面各功能模块
5.2 处理软件各功能实现
5.2.1 3D模型放大缩小功能实现
5.2.2 3D模型旋转平移功能实现
5.2.3 3D模型工艺参数优化计算功能
5.2.4 优化后的3D模型再生功能
5.3 与3D打印机连机打印功能
5.3.1 基于Slic3r软件的3D模型处理
5.3.2 Gcode代码读取及显示
5.3.3 基于USB串口的在线打印
5.3.4 界面Gcode代码与打印同步功能实现
5.4 本章小结
6 实验验证与分析
6.1 实验对象与方法
6.1.1 实验对象
6.1.2 实验方法
6.2 实验过程
6.3 优化算法验证
6.3.1 粗糙度计算
6.3.2 计算结果分析
6.4 本章小结
7 总结与展望
7.1 课题总结
7.2 课题展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果
本文编号：3841150
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 3D打印技术概述
1.2 熔融沉积表面质量优化现状
1.3 课题提出及研究意义
1.4 本课题主要研究内容
1.5 章节安排
2 3MF模型分析与处理
2.1 3MF文件分析
2.1.1 3MF文件组成
2.1.2 3D模型文件分析
2.1.3 3MF文件数据提取
2.2 3MF模型旋转理论计算
2.2.1 3MF模型绕X轴旋转理论计算
2.2.2 3MF模型绕Y轴旋转理论计算
2.2.3 3MF模型绕Z轴旋转理论计算
2.3 3MF模型其它空间理论计算
2.3.1 3MF模型缩放理论计算
2.3.2 3MF模型平移理论计算
2.4 本章小结
3 打印参数对FDM制件影响分析
3.1 打印参数对于FDM制件表面质量影响分析
3.2 鼓形变形假设的粗糙度理论计算
3.2.1 表面粗糙度概念及计算方法
3.2.2 鼓形变形假设中成型角度对粗糙度形成的理论分析
3.2.3 水平成型面的表面粗糙度计算
3.2.4 垂直成型面的表面粗糙度计算
3.2.5 倾斜成型面的表面粗糙度计算
3.3 均匀扩展变形的粗糙度理论计算
3.3.1 均匀扩展变形假设中成型角度对粗糙度形成的理论分析
3.3.2 水平成型面的表面粗糙度计算
3.3.3 垂直成型面的表面粗糙度计算
3.3.4 倾斜成型面的表面粗糙度计算
3.4 鼓形变形假设与均匀扩展变形假设计算精度对比
3.5 本章小结
4 基于遗传算法的打印工艺参数优化算法
4.1 遗传算法
4.1.1 遗传算法初始化
4.1.2 遗传运算
4.2 考虑平面权重的3D打印工艺参数优化
4.2.1 平面粗糙度的计算
4.2.2 适应度函数的构建
4.3 基于遗传算法的工艺参数计算
4.3.1 构建遗传算法的计算框架
4.3.2 计算结果输出
4.4 本章小结
5 上位机软件开发
5.1 上位机程序界面
5.1.1 C#Winform平台
5.1.2 上位机界面各功能模块
5.2 处理软件各功能实现
5.2.1 3D模型放大缩小功能实现
5.2.2 3D模型旋转平移功能实现
5.2.3 3D模型工艺参数优化计算功能
5.2.4 优化后的3D模型再生功能
5.3 与3D打印机连机打印功能
5.3.1 基于Slic3r软件的3D模型处理
5.3.2 Gcode代码读取及显示
5.3.3 基于USB串口的在线打印
5.3.4 界面Gcode代码与打印同步功能实现
5.4 本章小结
6 实验验证与分析
6.1 实验对象与方法
6.1.1 实验对象
6.1.2 实验方法
6.2 实验过程
6.3 优化算法验证
6.3.1 粗糙度计算
6.3.2 计算结果分析
6.4 本章小结
7 总结与展望
7.1 课题总结
7.2 课题展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果
本文编号：3841150
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xixikjs/3841150.html