基于UV光固化微滴喷射工艺的异质材料数字化制造技术研究

摘要

近年来，随着科学技术的发展，对各类零件的性能要求越来越高，在这种情况下，传统制造中用单一的材料构成的普通零件已难以满足各类近乎苛刻的使用条件。这使得异质材料零件成型的数字化微滴喷射控制技术研究成为先进制造技术领域的前沿课题之一。 本文以基于光固化3DP印刷工艺的异质材料零件数字化设计制造展开探索研究。 1)分析了微滴喷射与UV光固化的研究与发展现状以及现在这两领域的热点问题，阐述了常规的光固化工艺的优缺点，为了优化工艺，将微滴喷射与UV光固化相结合，为异质材料零件成形提供了可能。 2)重点针对异质材料零件难以制造的问题，本文构建了基于光固化3DP印刷工艺的异质材料零件的成形系统装置。对异质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，并对异质材料零件成形装置的控制系统进行重点研究。 3)基于搭建好的成形装置，本文对异质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影响UV固化图层品质的主要工艺参数，以成形精度和光泽度等为评价指标，通过试验对工艺参数进行优化。使用优化后的工艺参数对异质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。 本文所设计搭建的异质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。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 UV固化技术的基础理论

1．1．1 UV(紫外光)简介

1．1．2 UV(紫外光)固化的基本原理

1．2 微滴喷射技术领域的相关研究现状及特点

1．2．1 微滴喷射技术的研究现状

1．2．2 微滴喷射技术的特点

1．3 异质材料零件制造技术的应用及发展现状

1．3．1 异质材料零件制造技术的应用

1．3．2 异质材料零件制造技术的发展现状

1．4 本文主要研究工作及意义

1．4．1 本文研究工作的意义

1．4．2 本文主要研究工作

第2章 UV光固化微滴喷射技术基础研究

2．1 UV光固化微滴喷射技术的理论研究

2．1．1 UV光固化机理

2．1．2 液滴微喷射三维实体微打印基础理论

2．1．3 异质材料零件成形工艺的过程

2．2 UV光固化微滴喷射技术概述

2．2．1 早期的UV光固化成型技术原理

2．2．2 UV光固化微滴喷射成型技术原理及优点

2．3 本章小结

第3章 UV光固化微滴喷射系统总体设计

3．1 总体设计原则

3．2 UV光固化微滴喷射成形系统的运行流程

3．3 机械系统的设计

3．3．1 成形装置运动构架设计

3．3．2 微滴喷射喷头的工作原理及优势

3．4 控制系统的设计

3．4．1 控制系统的硬件设计

3．4．2 控制系统软件设计

3．5 本章小结

第4章 异质材料零件成形装置控制系统开发

4．1 硬件总体设计

4．2 主控制模块

4．3 运动控制模块

4．4 喷墨控制模块

4．4．1 喷头喷射控制

4．4．2 UV灯及冷却装置

4．4．3 供墨负压装置

4．5 接口及数据传输模块

4．6 PCB电路设计与调试

4．6．1 电路板布线

4．6．2 抗干扰设计

4．6．3 电路调试

4．7 本章小结

第5章 异质材料成型装置试验调试及结果分析

5．1 系统调试

5．2 系统工艺参数的确定

5．3 实验结果分析

5．3．1 实验过程

5．3．2 成形结果分析

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术研究成果

致谢