摘要：分析传统桌面级熔融沉积成型(FDM型)3D打印机喷嘴的结构特点,选择喷嘴流道直径、收缩角与喷嘴温度作为试验变量,进行正交仿真试验。分析喷嘴熔体压力场、速度场、黏度场、温度场以及剪切速率场的分布状态。以稳定的出口截面速度、较低的流道熔体黏度以及较高的出口压力作为提高喷嘴打印精度与确保打印过程顺畅的优化目标。通过极差分析,确定三因素分别作用下每个优化指标的变化规律,并基于遗传算法求解多目标优化问题。结果表明:出口速度方差的最显著影响因素为流道直径,流道熔体黏度与出口压力两指标的最显著影响因素为喷嘴温度;综合考量,喷嘴流道直径为1 mm、收缩角为30°且在200~210℃工作时,能够实现较优指标的聚丙烯熔体打印。

摘要：分析了传统桌面级FDM型3D打印机与螺杆挤出式3D打印机的挤出原理,为提升桌面级FDM型3D打印机对打印材料的兼容性并降低打印材料的制作成本,设计了螺杆挤出式3D打印机新结构,具有螺杆与机筒便捷拆换功能。结合设计计算获得了适用于打印丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)材料的螺杆计量段结构,在螺杆低转速与小型化的要求下,可实现小流率高精度打印并可通过提高转速获得更高的流率。通过仿真实验的方法,分析了计量段熔体的速度场、压力场以及剪切速率场的特征。使用最小二乘法,得出了螺杆转速与出口流率对应的回归方程,验证了计算结果的合理性。结果表明,螺杆挤出机构能够适用于3D打印,可降低打印成本并拓宽可打印物料的选择范围,并可通过对螺杆转速的控制实现对物料挤出流率较为精确的调节。

摘要：针对熔融沉积成型(FDM)3D打印设备耗材选择范围有限、喷头挤出力不足且易堵塞等问题,基于现有3D打印成型技术和螺杆挤压技术,设计了一种适用于桌面级3D打印成型设备的双螺杆结构,实现了由工业级到桌面级的小型化便捷优化。通过分析其工作机理,确定了挤压系统中核心部件螺杆的基本结构参数,建立了三维实体模型。运用有限元分析方法,研究了螺杆结构受载后的应力和形变分布规律。分析结果表明,新型螺杆在工作载荷下,最大形变量出现在螺杆头部,且只有0.031 mm,满足螺棱间隙范围和螺杆刚度要求;螺杆根部受到较大的扭矩,最大应力强度和剪应力均出现于螺纹起始外端面处,且各项应力指标均满足强度要求,此结果与基于理论计算的强度校核结果一致,说明该螺杆能正常工作运转,进一步说明该新型螺杆结构设计合理,从而为更深一步的热流体熔融挤压分析研究提供理论基础。

摘要：针对传统熔融沉积成型技术(FDM)型3D打印机存在打印材料选择受限,普通螺杆挤出式3D打印机难以打印物性相差较大材料且清洁护理困难等缺陷。通过分析FDM型单螺杆挤出式3D打印机喷头结构快速拆卸及更换的实用性,设计出可针对不同物料进行螺杆和料筒快速拆卸变更以适应相应材料物性参数的新结构,可实现FDM型螺杆挤出式3D打印机对打印材料更广泛的兼容和更便捷的清洁护理。料筒温度是保证螺杆挤出机构稳定工作的关键参数,以熔融温度区间较大的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料为研究对象,利用ANSYS Fluent软件对打印机喷头温度场进行了仿真分析,并利用隔热和散热两种方法对喷头结构进行了优化设计。结果表明,优化后的喷头结构熔融区域明确,适应材料物性参数,能够有效防止非加热区域温度过高以及物料过早开始熔融的现象,保证了打印机运行的安全性和稳定性。

摘要：激光熔覆成形技术可以实现零件的再制造,但成形后的零件需要通过铣削加工来提高表面质量和精度。为分析316L不锈钢激光熔覆成形件铣削加工参数对表面粗糙度和表面形貌的影响,使用正交设计和优化设计2种方法进行试验以建立多元线性回归方程。以提高表面质量为目标,通过极差分析和响应面分析进行参数优化并对比优化结果。结果表明:各参数对表面粗糙度影响的显著性由大到小依次为进给速度v_(f)、侧吃刀量a_(e)、背吃刀量a_(p)、主轴转速n;多元二次回归模型显著性更高,准确性最好;响应面优化参数组合得到的表面质量最好,形貌最佳。

摘要：针对熔融沉积成型(FDM)3D打印机耗材选择范围有限、出丝不均、材料挤出不稳定、喷头堵塞及制品精度难控制等问题,在现有3D打印成型原理及结构分析的基础上,根据双螺杆挤压成型原理,设计了一种新型螺杆挤出式3D打印成型设备喷头,建立其三维模型,运用有限元分析的方法,研究了喷头结构的热量分布规律,对其温度场做了仿真分析。分析结果表明,熔体与喷嘴之间的温差较小,热流道温度分布均匀,喷头系统的热量损失少,因此物料可稳定连续化挤出,从而说明该新型喷头结构设计合理。

摘要：为了研究304不锈钢及其激光熔覆件的小孔钻削工艺性,利用永年YLC-3000激光熔覆成形机制备了以45钢为基材、304不锈钢合金粉末为熔覆材料的激光熔覆件,并对熔覆件表面的宏观形貌、截面显微组织及显微硬度进行了分析。采用单因素试验设计,并结合小直径麻花钻对304不锈钢及其激光熔覆件进行了小孔钻削试验,对比分析了两者在不同主轴转速和进给速度条件下的钻削力和切屑形态的变化。结果表明:与304不锈钢相比,304不锈钢激光熔覆件的材料塑性降低,钻削力减小,切屑形态发生明显变化。

摘要：针对熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM) 3D打印设备耗材选择范围有限、打印材料挤出不稳定、喷头易堵塞等问题,基于3D打印成型原理,设计了一种新型双螺杆挤出式3D打印成型设备。通过有限元软件ANSYS对喷头结构进行了流场、温度场和应力场的数值模拟分析。结果表明,热流道内温度场分布均匀,从喷头入口到喷嘴出口的温度基本保持一致,达到了恒温控制的要求;压降型喷头结构能有效缓减喷头内部压力,并且,可以使喷头内热塑性高聚合物流体流动流畅,在拐角壁处无明显的速度滞留,在喷嘴出口处无回流和溢流现象,流速分布稳定;喷头等效应力分布均匀,且喷嘴热变形较小,能满足热塑性高聚合物流体的截面成型精度要求。因此,该新型喷头结构设计合理。

摘要：为了探究TC4钛合金的铣削性能与铣削参数优化问题,设计了正交铣削试验方案,获得了铣削参数即背吃刀量、侧吃刀量、主轴转速、进给速度对其铣削力、表面粗糙度、材料去除率的影响规律。将铣削力,表面粗糙度与材料去除率作为优化目标,建立了多目标优化模型,使用遗传算法进行求解,并通实际试验证明了该方法的可行性与可靠性。结果表明:各铣削参数对铣削力影响的主次顺序为:背吃刀量>侧吃刀量>主轴转速>进给速度;对表面粗糙度影响的主次顺序为:进给速度>侧吃刀量>背吃刀量>主轴转速;对材料去除率影响的主次顺序为:背吃刀量>侧吃刀量>进给速度>主轴转速。选取遗传算法所得部分参数组解集进行验证,发现所得结果与正交试验组相比,各项指标数值均在较优位置。

摘要：针对奥氏体不锈钢材料小孔钻削参数的多目标优化问题,设计钻削正交试验方案,测量钻削力后利用MATLAB软件进行多元回归分析,建立了钻削力的预测模型,并检验了预测模型的显著性和准确性。综合考虑钻削加工要求和机床设备性能,以钻头直径、主轴转速、进给速度为优化变量,以钻削力、钻削效率和刀具寿命为优化目标函数,建立了奥氏体不锈钢小孔钻削参数的多目标优化模型。利用Pareto遗传算法求解多目标优化模型,再利用钻削试验验证了优化模型的准确性和有效性。