基于FDM快速成型技术工艺参数优化分析与研究

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1、分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文基于FDM快速成型技术工艺参数优化分析与研究作者姓名：朱岩入学年份：2014年9月指导教师：穆存远教授学科专业：机械工程申请学位：工程硕士所在单位：机械工程学院论文提交日期：2017年3月论文答辩日期：2017年3月学位授予日期：2017年3月答辩委员会主席：舒启林答辩委员会组成：舒启林侯祥林郑夕健费烨韩泽光论文评阅人：硕士研究生学位论文摘要I摘要熔融沉积成型(FusedDepositionModeling，FDM)是快速成型技术中应用比较广泛的一种工艺，具有

2、加工范围广、制造成本低、设备体积紧凑、成型耗材利用率高等优点。但FDM快速成型技术有许多不足之处，如成型件精度低、强度较差、成型速度慢等问题。本文在理论分析基础上，通过大量工艺实验研究与分析，优化成型工艺参数配置，使成型件的尺寸精度、强度、成型速度得到提高。本文分析了FDM快速成型技术成型前数据处理误差、成型加工过程中误差及成型后期处理误差的形成机理及影响因素，并提出相应的解决办法，为后续的工艺参数优化实验研究提供了理论依据。本文使用单因素实验法安排大量工艺试验，研究FDM成型工艺参数中填充间隔、填充线宽对成型件抗拉

3、强度的影响。在研究填充间隔对成型件抗拉强度的影响实验中，其他参数保持恒定，分别将填充间隔参数设置为1、2、3、4、5、6、7，对所得成型件进行抗拉强度检测，得出填充间隔参数越小越密实，相应成型件的抗拉强度越高，其中当填充间隔参数为“1”时成型件抗拉强度为15.097MPa；当填充间隔参数为“7”时成型件抗拉强度为11.039MPa。但填充间隔参数值越小，成型件的成型速度越慢，在实际加工过程中应根据加工需求对填充间隔参数进行合理设置。在研究填充线宽对成型件抗拉强度影响实验中，其他参数保持恒定，分别将填充线宽参数设置为0

4、.51mm、0.52mm、0.53mm、0.54mm、0.55mm、0.56mm、0.57mm，对所得成型件进行抗拉强度检测，得出填充线宽越大成型件抗拉强度越大，其中填充线宽为0.57mm时成型件抗拉强度为13.445MPa；当填充线宽为0.51mm时成型件抗拉强度为11.612MPa，填充线宽过大时会导致成型件表面填充线过度堆积，影响表面质量，应根据实际加工需求合理设置填充线宽参数。针对FDM成型工艺参数对成型件质量的影响，以成型件的X、Y、Z方向尺寸精度、成型时间、抗拉强度作为试验优化指标，依据正交表安排大量工艺

5、试验，利用信噪比分析和方差分析方法研究各工艺参数对成型件的各项试验指标影响规律，在成型件X、Y、Z方向上尺寸精度最优的工艺参数组合分别为A2B3C3D3E3F1、A2B2C2D2E3F2、A1B1C3D3E1F2，成型时间最优的工艺参数组合为A1B3C3D3E2F3、抗拉强度最优的工艺参数组合为A2B2C1D3E2F3。基于正交实验结果和灰色关联分析法，得到综合目标最优的工艺参数组合为A2B3C1D3E2F1，并通过实验验证了优化后工艺参数的有效性。优化后的工艺参数具有广泛的适用性，对用户合理设置工艺参数值提供重要参

6、考价值。关键词：FDM；参数优化；尺寸精度；抗拉强度；成型时间II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractFuseddepositionmodeling(FDM)isawidelyusedtechnologyintherapidprototypingtechnology,withawiderangeofprocessing,lowmanufacturingcost,compactequipment,highmoldingmaterialutilizationadvantages.

7、However,FDMrapidprototypingtechnologyhasmanyshortcomings,suchaslowprecisionformingparts,poorstrength,slowformingspeedandsoon.Basedonthetheoreticalanalysisandalargenumberofprocessexperiments,themoldingprocessparameterswereoptimizedtoachievehighdimensionprecision

8、,strength,moldingspeed.Inthisthesis,theformationmechanismsandmaininfluencefactorsfordataprocessingerrorbeforemolding,moldingprocesserrorandpost-treatmenterrorofFDMhadbeenana