熔融沉积成型零件精度及机械性能研究

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1、硕士学位论文熔融沉积成型零件精度及机械性能研究ResearchonAccuracyandMechanicalPropertyforFusedDepositionModelingPart作者：李生鹏导师：刘新华副教授中国矿业大学二○一五年四月中图分类号TH164学校代码10290UDC621密级公开中国矿业大学硕士学位论文熔融沉积成型零件精度及机械性能研究ResearchonAccuracyandMechanicalPropertyforFusedDepositionModelingPart作者李生鹏导师刘新华申请学位工学硕士培养单位机电工程学院学科专业机械制造及其自动化研究方

2、向快速成型技术答辩委员会主席韩正铜评阅人二○一五年四月论文审阅认定书研究生李生鹏在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢本论文是在导师刘新华副教授的悉心指导下完成的，导师优秀的做人品质、忘我的工作精神和严谨的治学态度让我受益匪浅。高屋建瓴把握全局的能力，享受工作的精神和坦荡无私的胸怀给我留下了深刻的印象，其为人、为事、为师之精神将是我毕生的榜样，使我终身受益。无论是在课

3、程学习、论文发表，还是在学位论文选题、撰写修改和定稿等方面，导师都给予了我具体细致的指导。除此之外，导师在生活上也给予了我很大的帮助，在此，谨向导师表示衷心的感谢和诚挚的敬意！在论文的写作过程中，得到了实验室老师和同学们的大力支持和帮助，王忠宾教授和张霖博士，对本文的实验研究上给予了细致的指导和帮助，在此由衷地感谢。三年里，实验室成员郑显华、王冬冬、陈小虎、王利锋、刘秋月、齐楠和王艳萍在我的学习生活和实验环节中给予了莫大的帮助和鼓励，在此感谢他们。在此还要感谢我的家人，他们朴实、善良和勤劳的品格深深影响着我，他们在背后默默的支持我，使我能顺利的完成学业。参考文献的作者提供了丰

4、富的学术信息，在课题的选择和研究方法中给予了许多富有启发性的建议，在此向他们表示感谢！感谢各位专家学者在百忙之中审阅我的论文，并给予宝贵的指导。在此谨向各位专家学者表示深深的感谢！摘要熔融沉积成型(FusedDepositionModeling,FDM)工艺是国内外应用最为广泛的快速成型技术之一，在制造业中起着日益重要的作用。在熔融沉积成型过程中，工艺参数的选择直接影响成型零件的精度和机械性能，进而影响了该工艺的适用范围。本文在理论分析的基础上，通过大量的工艺试验研究和分析，优化成型工艺参数配置，以提高零件的精度和机械性能。论文完成的主要工作及取得的成果如下：(1)分析了熔融

5、沉积成型原理性误差、工艺性误差及后期处理误差的形成机理及主要影响因素，为后续优化成型工艺参数以提高成型零件精度和机械性能的试验研究提供了理论基础和指导性准则。(2)以成型零件的表面粗糙度和尺寸精度作为精度指标，建立了成型零件表面粗糙度的理论计算模型，通过实验，研究了成型方向和分层厚度对成型零件表面粗糙度的影响规律；建立了PLA丝材在成型方向上的理想轮廓线宽补偿模型，通过实验，研究了成型方向对零件尺寸精度的影响规律。(3)以熔融沉积成型零件的翘曲变形为研究对象，推导出成型过程中温度载荷与力学载荷的等效关系，建立了成型零件翘曲变形的理论计算模型，并分析了工艺参数对翘曲变形的影响规

6、律；在理论分析的基础上，设计了特殊试验样件，并进行了五因素三水平正交试验，运用统计分析方法研究了所选工艺参数对翘曲变形的影响规律及各自影响程度，得出了使零件翘曲变形最小的工艺参数组合。(4)以成型零件的抗拉强度、抗弯强度和冲击强度作为表征其机械性能的评价指标，设计并进行了五因素三水平正交试验，利用信噪比分析和方差分析方法，研究了各工艺参数对三项性能指标的影响规律，得出了使三项性能指标单目标最优的工艺参数组合；基于灰色关联分析方法和正交试验结果，建立了成型零件机械性能多目标优化模型，得到了使成型零件综合机械性能最优的工艺参数组合。该论文有图67幅，表25个，参考文献102篇。关

7、键词：熔融沉积成型；零件精度；翘曲变形；机械性能；正交试验IAbstractFuseddepositionmodeling(FDM)processisoneoftherapidprototypingtechnologymostwidelyusedathomeandabroad.Nowadays,itplaysanincreasinglyimportantroleinthemanufacturingindustry.IntheFDMprocess,theaccuracyandmechanicalprope