高性能特种工程塑料聚苯硫醚汽车零件增材制造研究

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1、分类号：TH16单位代码：10183研究生学号：2015414051密级：公开吉林大学硕士学位论文（专业学位）高性能特种工程塑料聚苯硫醚汽车零件增材制造研究ResearchonAdditiveManufacturingofAutomobilePartswithHighPerformanceSpecialEngineeringPlasticsPolyphenyleneSulfide作者姓名：王玉磊类别：工程硕士领域（方向）：机械工程指导教师：吴文征副教授企业导师：邢飞高级工程师培养单位：机械科学与工程学院2018年6月

2、高性能特种工程塑料聚苯硫醚汽车零件增材制造研宄ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＡｄｄｉｔｉｖｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｏｆＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＰａｒｔｓｇｉｔｈＨｉｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＳｅｃｉａｉｗｇｐｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｌａｓｔｃｓＰｏｌｈｅｎｅｎｅＳｕｆｙｐｙｌｌｉｄｅ作者姓名：王玉磊．领域（方向）：机械工程指导教师：吴文征副教授企业导师：邢飞高级工程师类别：工程硕士答辩曰期：如／ｆ年６月厶曰未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版

3、本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则应承担侵权的法律责任。，吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本

4、人承担。学位论文作者签名：曰期：〇ｋ客年义月＾日摘要随着社会对保护环境与可持续发展的重视，节能减排已经成为汽车工业发展的重要使命，汽车轻量化则是实现节约资源和降低废气排放的重要方式之一。聚苯硫醚（Polyphenylenesulfide，PPS）材料比强度高，性能优异，是汽车轻量化的理想材料。但传统PPS制造方法受到自身加工工艺的限制，已经不能满足现在社会对于汽车减重、追求个性化定制的需求。本研究通过控制双螺杆挤出工艺参数和调节挤出丝材冷却条件，提高了PPS3D打印丝材的韧性，避免丝材的断裂，成功制备了适

5、合3D打印的PPS丝材，并自主研发了PPS3D打印系统。为提升PPS3D打印样件填充密度、减少内部空隙，通过单因素实验，研究边界重复率与挤出倍率对PPS3D打印样件拉伸强度的影响。在本实验条件下结果显示边界重复率与挤出倍率对PPS3D打印样件的拉伸性能有明显影响，当边界重复率为60%、挤出倍率为1.2时打印样件的拉伸强度与弹性模量相对较高，样件内部空隙明显减少，填充密度增加。为得到PPS3D打印最佳打印参数，通过单因素实验研究填充角度、外圈圈数、打印层厚对PPS3D打印样件的拉伸、压缩、冲击三个方面力学性能的影响。在

6、本实验条件下结果表明填充角度为0o、外圈圈数为3圈、打印层厚为0.2mm时，拉伸强度较高；外圈圈数为3圈、打印层厚为0.4mm时，压缩强度较高；填充角度为45o、外圈圈数为1圈、打印层厚为0.2mm时冲击强度较高。为提升PPS3D打印样件的综合性能，通过改变3D打印成形过程的热环境，降低PPS在打印过程中因结晶不均匀导致的样件翘曲变形，并通过热处理提升PPS3D打印样件的力学性能。在本实验条件下实验结果表明，3D打印PPS样件在风冷条件下，相较于无风冷条件下力学性能有所下降，但样件的成形尺寸精度有明显提升。对比不同热

7、处理温度的PPS打印样件的力学性能，热处理温度为240oC的打印样件的拉伸强度与压缩强度最大；根据高分子物理学理论，随着热处理温度的升高，样件的结晶度不断升高，PPS3D打印样件的刚性增大，韧性降低，引起经过热处理的打印样件冲击性能有明显的降低。利用自主开发的PPS3D打印系统成功打印出复杂结构汽车零件。以逆向工程为基础分析了IPPS3D打印件汽车零件的尺寸偏差，在本实验条件下结果显示89.81%的数据点的偏差处于-0.15~0.1mm范围内，表明采用3D打印技术制备PPS汽车零部件具有较高的尺寸精度。关键词：增材制

8、造，聚苯硫醚，熔融沉积成形，3D打印，特种工程塑料IIAbstractAssocietyattachesimportancetoenvironmentalprotectionandsustainabledevelopment,energyconservationandemissionreductionhasbecomeanimportantmi