基于制件尺寸规格与评价指标的熔融沉积工艺参数优化

熔融沉积制件尺寸规格不同将引起尺寸精度差异性问题,对采用不同评价指标优化工艺参数时会引起错误导向。为此,文中针对3种尺寸规格试样,以层厚、填充速度、喷头温度和填充率为因素,以尺寸误差、偏差和打印时间为质量评价指标,采用Taguchi正交实验法,研究不同尺寸规格与评价指标对熔融沉积工艺参数优化的影响。实验结果表明:3种试样沉积时存在尺寸精度差异性,不同组的等效尺寸偏差值和各方向尺寸偏差值呈波浪递增趋势,且前者波动幅度随尺寸规格的增大而减小;两种精度指标有优劣之分,偏差指标更为科学合理;由打印时间指标得到的因素影响顺序相同。文中最后对比了因素优水平数据结果,提出了不同质量要求下3种试样的工艺参数组合优化方案。     

FDM 3D打印参数对打印件精度的影响研究

通过三水平三因素正交试验法设计了打印工艺参数,采用FDM快速成型设备打印制件。利用三坐标测量机、粗糙度测量仪研究了不同打印温度、分层厚度、打印速度、摆放位置对打印件尺寸精度及表面粗糙度的影响。测试结果表明:各因素对制件尺寸精度影响水平有差异,存在方向性,在宽度方向尺寸精度较差,长度和高度方向上尺寸精度相对较高。粗糙度测量仪测试结果表明打印件水平面的表面粗糙度比竖直面好。     

扫描速度对ZrO_2陶瓷膏体3D打印精度的影响

3D打印以其个性化定制的独特优势近年来在医疗修复领域迅速发展,挤出自由成型(EFF)工艺通过陶瓷膏体的分层堆积可以实现陶瓷义齿的定制化3D打印.以氧化锆为原料进行EFF系统的挤出成型工艺研究,主要从挤出丝、片层、立体模型3个方面探究了扫描速度对ZrO_2陶瓷膏体3D打印尺寸精度的影响.结果表明:扫描速度与打印制件精度的匹配存在最佳值,过快或过慢的扫描速度都不利于陶瓷膏体的成型;当扫描速度V_s=2 mm/s时打印的挤出丝、片层、立体模型尺寸误差小,打印精度较高.     

基于随机游走麻雀搜索算法的多特征结构尺寸熔融沉积成型工艺参数优化

在熔融沉积成型过程中,打印参数对成型样件精度有着重要影响.为了提高整体尺寸精度,采用随机游走的麻雀算法获得最优实验方案.首先,以熔融沉积成型的分层厚度、喷头温度、打印速度和填充率为实验变量设计4因素4水平的正交试验;然后,以样件不同特征结构尺寸的相对误差为优化对象,使用田口-灰色关联法对实验数据进行处理;最后,通过随机游走的麻雀算法计算最优参数方案.结果表明,相比常用的田口-灰色关联法,采用优化后工艺参数成型样件的综合尺寸精度提高了20%,灰色关联度提高了27%.     

三维打印成形粉末的均匀试验设计研究

利用带限制的混料均匀方法对三维打印成形的粉末配方进行试验设计.对试验数据进行多元非线性回归分析,验证了石膏基粉末中各个成分对三维打印成形制件的影响规律.结果表明,粉末中石膏含量是影响制件密度的关键因素,而聚乙烯醇则可以显著提高制件的表面质量,减小尺寸变形量,白碳黑和聚乙烯醇的交互作用对制件密度和尺寸变形量也有一定的影响.     

基于矩阵分析法的FDM样件翘曲变形参数优化研究

为了解决熔融沉积3D打印成型过程中常见的翘曲变形问题,对影响成型件翘曲变形的主要因素喷嘴温度、填充速度和分层厚度进行分析并制定了正交试验方案.采用矩阵分析方法,分析了三因素对翘曲变形量的综合影响程度,得到了最优工艺参数组合:喷嘴温度为215℃,填充速度为60mm/s,分层厚度为0.2mm.综合影响的显著程度由高到低依次为填充速度、分层厚度和喷嘴温度.     

熔丝沉积快速成形制件的表面质量

针对熔丝沉积快速成形制件中存在的表面质量问题,采用三因素三水平正交实验法,调节快速成形工艺中的分层厚度、制件摆放角度和线宽三个主要工艺参数,观察制件的表面质量.经方差分析可知,FDM分层厚、制件摆放角度、线宽分别以因素A1、B1、C2为最佳,各因素对表面质量由主至次的影响为A、C、B.该研究有利于优化工艺参数,提高FDM制件的表面质量.     

熔融沉积成型喷嘴内聚偏氟乙烯熔体温度场仿真与工艺参数研究

熔融沉积成型通过线材熔融沉积和冷却黏结的方式制备打印制件，但是线材在喷嘴内的温度会直接影响熔丝的黏结质量，从而影响打印制件的力学性能，而喷嘴内熔体温度对制件黏结质量的影响缺乏相应的理论研究。利用Fluent软件建立聚偏氟乙烯(PVDF)熔体在喷嘴内的温度场模型，研究打印参数对喷嘴内熔体温度场与打印制件黏结性能的影响，通过优化工艺参数为进一步提高打印制件的力学性能提供理论指导。结果表明：喷嘴温度升高时，喷嘴内的熔体温度升高，当喷嘴温度高于230℃时，PVDF线材可在喷嘴中充分熔融，喷嘴直径的改变对熔体温度的影响较小；提高喷嘴温度和减小喷嘴直径有利于熔丝黏结，喷嘴温度为250℃、喷嘴直径为0.4 mm时，打印制件的力学性能最佳。     

微滴喷射3D打印尺寸建模与数值模拟

形貌尺寸是影响微滴喷射3D打印微结构精度的重要指标,主要受材料自身特性及打印工艺参数的影响,其中打印速度、加速度等为可控工艺参数.本文以微滴喷射打印直线轨迹为研究对象,建立了速度、加速度对打印尺寸及微滴沉积位置的预测模型,并通过数值仿真进行了验证.结果表明,所建模型能对3D打印尺寸及微滴沉积位置进行较为准确的预测,其中尺寸预测精度达6.07%、位置偏差预测精度为2.69%.研究结果可为微滴喷射3D打印尺寸控制提供理论和实际参考.     

高速列车用6005A铝合金厚板的焊接工艺

采用半自动MIG焊完成了厚度为12mm的6005A-T6铝合金板材的连接,通过正交试验研究了焊接工艺参数对焊接接头抗拉强度及焊缝表面质量的影响.结果表明,各工艺参数对焊接接头抗拉强度影响显著性从大到小依次为:焊接电流,焊接电压,焊接速度和预热温度.考虑焊缝表面质量因素,各工艺参数影响显著性从大到小依次为焊接速度、预热温度和焊接电流.本研究条件下最佳MIG焊接6005A-T6板材的工艺参数为:预热温度200℃,焊接电流180A,焊接电压18.0V,焊接速度12mm/s.焊接后试样接头热影响区内晶粒平均尺寸小于5μm,且无过分长大现象.焊接后板材拉断时为韧性断裂.     

3D打印聚醚醚酮复合材料人工骨的成型参数优化

为了提高3D打印聚醚醚酮(PEEK)人工骨与人骨力学性能匹配度,同时改善PEEK材料生物活性,使用羟基磷灰石(HA)增强生物活性的PEEK丝材,对熔融沉积成型(FDM)PEEK/HA复合材料的成型参数进行了优化。设计了正交试验,对填充方向、打印速度、分层厚度和打印温度等重要因素对试样力学性能的影响规律进行了研究。采用三维全场应变测量分析系统对试样在力学试验中的应变场进行测量,采用微米X射线三维成像系统对试样内部缺陷进行分析,得到了各因素对试样力学性能的影响规律,获得了优化打印参数,并通过细胞黏附与增殖试验验证了PEEK/HA材料的生物相容性。试验结果表明：各因素对拉伸强度的影响程度由大到小依次为打印速度、填充方向、分层厚度、打印温度,最大拉伸强度为69.63 MPa;对弯曲强度的影响程度由大到小依次为填充方向、打印速度、分层厚度、打印温度,最大弯曲强度为99.5 MPa。优化参数打印的PEEK/HA试样的力学性能与人皮质骨相当,且具备了良好的生物活性。     

Ti64合金激光选区熔化的数值模拟研究

为研究工艺参数对制件成形及性能的影响,以指导实验与生产采用数值模拟的方法,比较激光功率、扫描速度、扫描方式3种工艺参数对制件温度场的影响及同一工艺参数下应力应变场情况。结果表明:当激光功率增大,瞬态温度场面积增大,熔池温度峰值增大;当扫描速度增大,其温度场收缩,温度梯度增大;相对于同向烧结方式,蛇形烧结方式前一段的温度场对上一道烧结具有保温作用,使温度梯度减小。推荐使用激光功率90 W扫描速度50 mm/s,蛇形烧结方式对Ti64合金进行烧结。     

工艺参数对复合材料长桁预制体变形成型制件质量的影响

为优化复合材料机械变形成型工艺,利用自主设计制造的机械成型设备制备预成型制件,通过对制件外形尺寸及微观结构进行表征,研究了成型温度、成型速率及成型间距等工艺参数对机械变形成型质量的影响。结果表明：成型温度、成型速率及成型间距3个成型工艺参数对复合材料机械变形预制件的质量都有明显影响,且3个因素之间互相作用;采用本文的材料体系,在制备铺层方式为[0°/45°/90°/-45°]_4s的L-型制件条件下,较优的成型工艺参数为成型间距4.3~4.5 mm、成型温度45~60℃及成型速率3~5 mm/min;通过制件尺寸表征、纤维变形量测量、金相分析等方式可以有效表征机械变形成型制件的宏观及微观质量。     

基于稳健设计的熔融堆积成型工艺参数的优化

针对熔融堆积成型工艺的尺寸精度和翘曲变形两个指标,选择线宽补偿(A)、挤出速度(B)、填充速度(C)、层厚(D)四个工艺参数作为控制因子,采用稳健设计和模糊综合评判相结合的方法优化熔融堆积成型工艺参数.优化结果表明,工艺参数对指标影响的显著性程度的主次顺序为A、B、D、C,最佳工艺参数的组合方案为A1B1C2D3.     

1Cr18Ni9Ti不锈钢薄板等离子电弧加热弯曲成形的温度场

为获得等离子电弧加热工艺参数和薄板几何尺寸对薄板温度场分布的影响规律,应用有限元方法对1Cr18Ni9Ti不锈钢薄板等离子电弧加热弯曲成形的三维瞬态温度场进行了数值模拟,分析了等离子电弧功率、扫描速度、薄板厚度以及冷却条件等对等离子电弧成形温度场的影响特性.结果表明:1Cr18Ni9Ti不锈钢薄板的弯曲角度随着等离子电弧功率的增加而增加,最佳扫描速度下薄板厚度方向温度梯度达到最大.改变温度梯度可以达到控制变形的目的.     

毫米波矩形波导成型技术浅析

本文通过分析毫米波波导管折弯成形特点,以及传统成形技术方法,选择合适的折弯成形方法以及填充材料。重点讨论了。填充材料特点和回弹角对波导尺寸和表面粗糙度的影响,并对该工艺制备进行了测定,结果表明选择合适的填充材料和折弯技术,从而使弯波导获得较好的成型精度和表面质量,相对传统成形有了较大的改善。     

基于正交试验的SLS工艺参数多指标优化

由于选择性激光烧结技术复杂的成型机理,其诸多工艺参数对制件精度都有很大的影响,且同一工艺参数对制件精度不同指标的影响程度也不同.基于正交试验法,通过对高分子材料的SLS试验,研究了烧结层厚、加热温度、激光功率等3个工艺参数对制件形状精度和尺寸精度的影响规律,并运用多指标综合平衡法,确定最优的SLS工艺参数组合方案,对提高SLS制件的综合质量具有指导意义.     

FDM工艺参数对PLA试样抗拉强度影响的试验研究

以FDM成型PLA材质拉伸试样为研究对象,在正交试验得出最佳工艺参数的基础上,通过单一变量对比试验探究各个工艺参数对于最终成型制件抗拉强度的影响。通过PLA试样的应力应变曲线和断面形貌可以看出,PLA试样历经了弹性变形,弹塑性变形,发生屈服,此后有一个较小的应变软化和明显的取向硬化,最终出现"细颈",发生韧性断裂,断面处存在"银纹"和应力发白现象。采用较低的层高和打印速度会提高层间的重熔,较高的喷头挤出温度会加大丝材的融化情,而适当的热床温度则会减弱制件的骤冷情况,使得成型制件的抗拉强度得到提高。     

熔融沉积快速成形工艺控制研究

以一种自主开发的改性聚丙稀为成形材料，研究其熔融沉积快速成形的工艺特点轴时，对影响该工艺的各种参数如喷嘴温度，材料性能，分层厚度，填充速度，出丝速度，填充偏置和网络间距等进行实验分析。在此基础上，提出了提高快速成形实体的精度及表面质量的一系列措施，取得了良好的成形效果。结果对于ＦＤＭ工艺中有关新成形材料的开发及成形工艺参数优化控制的深入研究，提供了重要的依据。     

回转对称微结构光学模具的超精密切削B轴旋转加工工艺

为避免回转对称微结构光学模具加工中产生的毛刺、尖角缺损及表面划痕,提出一种基于超精密切削的B轴旋转加工工艺。通过实验研究加工路径、切削速度、B轴旋转速度及切深等影响微模具面形精度和表面质量的主要因素,优化切削轨迹规划与加工参数,开展了2种微结构模具的加工实验,得到尺寸精度小于1.4μm、表面粗糙度小于14nm的结构完整性较好、表面无划痕的模具。实验结果验证了回转对称微结构光学模具B轴旋转加工工艺的可行性。