熔融沉積成型技術(shù)的擠出與成型件冷卻過程研究.pdf

1、熔融沉積3D打印設(shè)備工作時，受噴頭擠絲順暢性和底板溫度設(shè)置合理性的影響，使成型質(zhì)量和尺寸精度有比較大的波動。針對上述問題，以ANSYS熱力學(xué)分析模塊和流體分析模塊為平臺，以ABS絲料為對象，先對ABS在打印噴頭內(nèi)部的相變過程、流動狀態(tài)進(jìn)行仿真，再對ABS擠出后成型件在底板上的冷卻過程進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)對比研究，尋找控制成型質(zhì)量的主要參數(shù)，本文所做的工作主要有:
　　(1)模擬ABS在噴頭內(nèi)部靜止?fàn)顟B(tài)時的相變過程，得到不同時刻的溫度場及

2、不同位置點(diǎn)的溫度時間變化曲線，分析噴頭堵絲原因，確定最佳熔絲溫度，得到最佳相變時間;
　　(2)模擬ABS在噴頭內(nèi)部流動過程中不同進(jìn)絲速度時的溫度場、速度場及動態(tài)相變位置點(diǎn)，分析不同因素對絲料流動狀態(tài)的影響，得出影響噴頭均勻順暢吐絲的關(guān)鍵因素，得到最佳進(jìn)絲速度，并提出了順暢吐絲方案;
　　(3)以ABS擠出時的最佳熔絲溫度、進(jìn)絲速度為條件，模擬ABS擠出后在不同溫度底板上成型件冷卻過程中的溫度場?？偨Y(jié)成型件的冷卻規(guī)律，分析不

3、同底板溫度對成型件尺寸精度的影響，得出底板最佳溫度區(qū)間為50℃至60℃。進(jìn)一步采用熱-力間接耦合方式模擬相應(yīng)的應(yīng)力場和位移場，得到成型件的應(yīng)力場分布規(guī)律及翹曲變形量，對比翹曲變形量大小得知最佳底板溫度為50℃，并提出了底板優(yōu)化設(shè)計(jì)方案;
　　(4)進(jìn)行成型件冷卻測量實(shí)驗(yàn)，將打印機(jī)工藝參數(shù)設(shè)為上面分析得到的最佳熔絲溫度、進(jìn)絲速度。分別在50℃與60℃這兩種底板溫度下打印成型件，待其冷卻后進(jìn)行測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:底板溫度為50℃時，成