半固态成型基本理论熔融沉积制造大作业

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1、研究生课程考试答题册考试课程近净成型工艺基础与新技术题目半固态成型基本理论目录前言41熔融沉积制造工艺原理51.1快速成形技术基本原理51.2　FDM的工艺原理52熔融沉积制造系统简介52.1硬件系统62.2软件系统62.3供料系统63熔融沉积制造系统设备简介74FDM快速成型工艺过程94.1产品三维建模94.2三维模型分层处理104.3FDM造型104.3.1支撑制作104.3.2实体制作104.4后处理105FDM工艺过程影响因素115.1材料性能115.2喷头温度和成型室温度125.3挤出速度和填充速度1

2、25.4分层厚度125.5延迟时间135.6扫描方式136FDM工艺特点及应用13英文文献一15英文文献二17近净成形现有技术及新进展20Ø橡胶等静压净成型技术(rubberisostaticpressingRIP)20Ø溶液沉积制造技术(Liquid-FrozenDepositionManufacturingL-FDM)20Ø增塑粉末挤压成形(PEM)21Ø热静液挤压(HothydrostaticExtrusion)22Ø消失模铸造技术(LFC)23•真空低压消失模铸造技术23•压力消失模铸造技术23•振动消

3、失模铸造技术24•消失模壳型铸造技术24参考文献25前言快速成型技术(RapidPrototyping)是20世纪80年代中后期发展起来的一项新型的造型技术。RP技术是将计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机数控技术(CNC)、材料学和激光结合起来的综合性造型技术。RP经过十多年的发展,已经形成了几种比较成熟的快速成型工艺光固化立体造型(SL-Stereolithography)、分层物体制造(LOM-LaminatedObjectManufacturing)选择性激光烧结(SLS-Sele

4、ctedLaserSintering)和熔融沉积造型(FDM-FusedDepositionModeling)等。这四种典型的快速成型工艺的基本原理都是一样的,但各种方法各有其特点。FDM（FusedDepositionModeling）工艺是由美国学者ScottCrump于1988年研制成功，其后由Stratasys公司推出商品化的3DModeler1000、1100和FDM1600、1650等系列产品。后来清华大学研究开发出了与其工艺原理相近的MEM（MeltedExtrusionModeling）工艺及系

5、列产品。[1]目前，FDM工艺已经广泛应用于汽车领域，如车型设计的检验设计、空气动力评估和功能测试；也被广泛应用于机械、航空航天、家电、通信、电子、建筑、医学、办公用品、玩具等产品的设计开打过程，如产品外观评估、方案选择、装配检查、功能测试、用户看样订货、塑料件开模前检验设计以及少量产品制造等。用传统方法需机几个星期、几个月才能制造的复杂产品原型，用FDM成型法无需任何道具和模具，可快速完成。1熔融沉积制造工艺原理1.1快速成形技术基本原理快速成型技术是对零件的三维CAD实体模型,按照一定的厚度进行分层切片处理

6、,生成二维的截面信息,然后根据每一层的截面信息,利用不同的方法生成截面的形状。这一过程反复进行,各截面层层叠加,最终形成三维实体。分层的厚度可以相等,也可以不等。分层越薄,生成的零件精度越高,采用不等厚度分层的目的在于加快成型速度。1.2　FDM的工艺原理如图1所示。成形时，丝状的成形材料和支撑材料由送丝机构送至各自对应的图1FDM工艺原理图（来自百度图片）微细喷头，在喷头的挤出部位被加热至熔融或半熔融状态。喷头在计算机控制下，按照模型的CAD分层数据控制的零件截面轮廓和填充轨迹作X-Y平面运动；同时在恒定压力

7、下，将融化的材料以较低的速度连续的挤出并控制其流量。材料被选择性的沉积在层面指定位置后迅速凝固，形成截面轮廓，并与周围的材料凝结。一层截面完成后，工作台下降一层的高度（0.25-0.75mm），再继续进行下一层的沉积。如此重复，直至完成整个实体的造型[3]。2熔融沉积制造系统简介2.1硬件系统图2FDM快速成型系统喷头结构示意图[8]一般熔融沉积制造机械系统包括运动、喷头、成型室、材料室、控制室和电源室等单元，喷头是该系统的关键部件[7]。以上海富力奇公司推出的TSJ系列快速成型机为例介绍一下喷头结构[8]。如

8、图2，喷头内的螺杆和送丝机构可用同一步进电机驱动，当外部计算机发出指令后，步进电机驱动螺杆，同时通过同步齿形带传动与送料辊将塑料丝送人成型头，在喷头中熔融，并在螺杆挤压作用下通过喷嘴涂覆在工作台上。2.2软件系统几何建模单元是由设计人员借助CAD软件，如PRO/E、Auto-CAD等构造产品的实体模型或由三维测量仪（CT、MRI等）获取的数据重构产品的实体模型，最后以STL格式输出原型