木塑复合材料的熔融沉积成型工艺研究

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1、东北林业大学硕士学位论文木塑复合材料的熔融沉积成型工艺研究姓名：罗凯申请学位级别：硕士专业：机械工程指导教师：赵辉20110629摘要木塑复合材料是在近几年发展较快的一种环保复合材料，采用木粉和塑料作为主要原料，具有防水、防潮、不开裂等优点，在建筑和装饰行业应用较广。快速成型技术是上世纪80年代出现的一种新的成型方式，自出现以来受到极大地关注，各国都在对快速成型新工艺和新材料进行研究。但目前快速成型的材料仍然非常昂贵，制约了技术普及。本文将木塑复合材料应用于熔融沉积快速成型中，提出了木塑复合材料的熔融沉积成

2、型工艺，本研究的主要内容包括木塑复合材料熔融沉积成型机械系统的改进、扫描路径生成算法和喷头螺杆转速与填充速度的匹配关系。根据木塑复合材料自身特点对快速成型系统进行了改进。系统中有两种成型喷头，圆丝喷头挤出细丝，矩形喷头挤出矩形薄层。两种喷头交替工作，使成型效率得到提高。通过采用粒料送料的方式，使送料装置结构得到简化。成型中使用两种彳<同类型的喷头来填充，所以目前熔融沉积成型使用的扫描算法小适用。本文在现有的常用算法的基础上，提出对木塑成型系统适用的算法。通过数学方法，将成型切片划分成偏置区、矩形区和边角区3

3、个区域，在填充时矩形喷头对矩形区进行填充，圆丝喷头对边角区和偏置区进行填充。在对喷头的螺杆转速和填充速度的匹配问题的研究当中，将喷头看做小型螺杆挤出机，根据挤出机的相关理论对木塑复合材料在喷头中的输送和挤出过程进行了解释。通过流变学的相关理论将喷嘴的流道看作是几段简单几何形状流道的组合，对熔融木塑材料分别流经两种类型的喷嘴的压力降进行了求解。然后根据得出的公式求出螺杆转速和填充速度的数学关系式。关键词木塑复合材料：快速成型；扫描路径：速度匹配Abstract=苎!!====詈=!==!===========

4、====皇==IIIII．iIII=======!：=WoodPlasticComposites(wPOisallenvironmentalcompositematerialwhichisdevelopingrapidlyinrecentyears，ituseswoodenflourandplasticasthemainrawmaterial．Thiskindmaterialhasadvantageofwaterproof,moi娜oofandnoa龀e，anditiswidelyusedinconstru

5、ctionanddecoration．RapidPrototyping(I岫，al删kindofmoldingmannerappearedinthe1980s，hasbeenpaidgreatlyattentionsinceappear,andmanycountrieshavebeenresearching011thenewtechnologyandnewmaterialsofrapidprototyping．Butatpresentrapidprototypingmaterialsarestillvery

6、expe商ve,whichrestrictstechnicalpopularization．Inthispaper,WPCisusedinFusedDepositionModeling(FDM)，akindofRP,andtheFDMtechnologyofWPCisputforward．11地mainresearchincludestheimprovementoftheFDMmechanicalsystemofWPC，thefillingalgorithmandthespeedmatchingbetwee

7、n飘柳rotatespeedofnozzleandscanningfillingspeed．AccordingtothepropertiesofWPC．theRPmechanicalsystemisimproved．1fllcmodifiedsystemincludestwonozzles,spinnozzleextrusionsfilamentousmaterial，andrectanglenozzleg'xtrusionsrectangularchipmaterial．1nhenozzlesworkin

8、turn,andtheemciencyisimproved．Granularmaterialisusedtosimplifythestructureoffeedingdevice．Forusingtwodifferenttypesofnozzlesto矗ntheslice,thereisnoappropriatefillingalgorithm．Basedontheexistingalgorithmsapplie