熔融挤太堆积快速成形的质量控制原理研究

摘要

该文选择多种聚合物材料为研究对象,以理论分析为基础,结合系统的工艺实验,探 索MEM的成形质量控制原理.首先,围绕MEM的工艺特征,对新型成形材料,包括尼龙、聚丙烯、ABS、AS的热学性、流变行为作了系统的测试.在此基础上,分析了合种聚合物的加工 特性,指出在成形过程中应当注意的问题.其次,从理论的高度分析MAM的成形质量控制问 题.1)建立了材料丝在液化管中的熔融模型,采用数值解方法求出材料丝在液化管中的等温面;2)建立了堆积路径时瞬时温度分布模型,通过数值模拟,直观地显示了新层与旧层上的路径在不同时刻、不同几何位置的温度分布情况.MEM成形件精度受多因素的综合影响,该 文在理论分析的基础上,包括由成形机理决定的原理性误差、聚合物的粘弹态下的可逆形变和不可逆形变与加工参数的关系、基于分子扩散的粘结机理等,建立了一套适合于开展MEM 成形质量实验工作的分析方法.进行了成形精度、表同粗糙度、翘曲变形、粘结质量几个方面的实验研究工作.由于结晶型聚合物具有较大的线收缩率,导致零件出现严重的尺寸误差与几何形状不稳定.为此,该文以聚丙烯为例,试探性开展了成形材料的改性研究,并取得了一定的效果.最后,该文开发分别基于STL文件的实体分层软件和基于CAD数据的直接分层软件,对RP技术中的CAD数据前置处理问题作了必要的分析.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1引言

§1.2快速成形技术

§1.2.1快速成形技术的基本原理

§1.2.2快速成形技术的典型工艺方法

§1.3 RP技术的发展趋势与研究现状

§1.3.1发展趋势

§1.3.2 MEM工艺的发展前景与研究现状

§1.4本文的主要研究内容和研究目标

第二章成形材料的物性分析

§2.1与MEM相关的几个关键物性参数分析

§2.2几种聚合物的物性分析

§2.2.1尼龙的物性分析及加工工艺特性

§2.2.2聚丙烯的物性分析及加工工艺特性

§2.2.3聚丙烯的改性研究

§2.2.4 ABS/AS的物性分析及加工工艺性分析

§2.3本章小结

第三章MEM的传热学控制模型

§3.1成形材料丝在喷头液化管内的熔融模型

§3.1.1问题的提出

§3.1.2理论建模

§3.1.3模型的数值解与结果分析

§3.2成形过程中堆积路径的瞬时温度分布模型

§3.2.1问题的提出

§3.2.2物理模型的简化与数学建模

§3.2.3模型的数值解与结果分析

§3.3本章小结

第四章熔融挤压堆积成形质量问题研究

§4.1影响MEM成形质量的关键因素分析

§4.1.1分层实体制造的原理性误差

§4.1.2成形材料的加工性质对成形质量的影响

§4.1.3熔融挤压堆积成形的粘结机理分析

§4.2成形质量分析

§4.2.1成形设备的工作原理与性能分析

§4.2.2成形精度分析

§4.2.3零件表面粗糙度分析

§4.2.4翘曲变形实验分析

§4.2.5粘结质量分析

§4.3本章小结

第五章实体分层技术研究与分层软件开发

§5.1快速成形技术中常用的文件格式

§5.1.1 STL文件格式

§5.1.2 DXF文件格式

§5.1.3 CLI层片文件格式

§5.2基于STL文件的实体分层算法与层片文件的生成

§5.2.1实体分层算法

§5.2.2通用层片接口(CLI)文件的生成

§5.2.3 STL三维面片模型与CLI层片文件模拟显示

§5.3基于CAD数据模型的直接分层软件设计

§5.3.1问题的提出

§5.3.2直接分层软件开发环境

§5.3.3直接分层软件开发

§5.4本章小结

第六章全文总结

参考文献

作者在攻读博士期间发表的论文

附录本文所做的部分实物照片

致谢