分析成形面快速成形技术变形学年

摘要：随着现代工业技术的进展和计算机运用水平的提升，微型机械的进展取得了很大的突破，它是一个集合了机械技术和计算机技术的综合性学科。微型机械具有效率高、体积小、耗能少、性能高等突出的优点，并由此广泛运用于各个工业领域中，具有广阔的进展前景。目前，面向微小结构制作的光固化快速成形技术在世界范围内已成了探讨和开发的热点。面快速成形技术作为光固化快速成形技术中的一种，是微型机械制造领域中运用较为广泛的新型光固化技术。变形不足是光固化快速成形技术（SL）中必定有着的不足，也是一个急需解决的难题。变形不足严重制约了光固化快速成形技术（SL）的进展，不仅影响了零件的精度、外观质量、装配以及利用性能，而且使成形历程难以制约，甚至使零件制作失败，所以要尽量避开变形的发生。为了更好的满足客户的需求，减小变形，提升成形零件的制作精度，本论文对于面快速成形技术中的变形不足做了系统的探讨。首先，文中论述了面快速成形技术中层层累积的成形原理，以论述上对面快速成形技术的变形机理进行了探讨，并详细浅析了收缩中心论述和收缩应力。在对面快速成形技术中的变形机理进行论述浅析的基础上，建立了用于论述浅析的数学模型，构建了小挠度温度应力弯曲微分方程，得出变形（挠度g）与层数n、温差T和位置尺寸x和y等参数间的定量联系式。另外，利用MATLAB软件拟合了挠度方程g（x，y）的数学模型。其次，结合面快速成形系统的制作条件，利用ANSYS仿真软件中“生死单元”的策略模拟了零件固化后的收缩变形情况。在模拟历程中，通过软件的前处理（PREP7）、求解（Solution）和后处理（POST1、POST26）阶段对变形进行仿真模拟，获得了一系列模拟数据。利用Excel处理模拟数据，拟合出各个变形影响因素与变形量之间的联系曲线。利用制约变量法对变形与主要影响因素之间的联系进行了浅析探讨，发现层数越多，产生的变形越少，变形主要发生在最初的若干层。另外，温差越小，离收缩中心越近，产生的变形越小。然后，对面快速成形零件的变形进行了大量的实验探讨，得出不同条件下制作零件的变形数据。利用实验数据探讨了面快速成形零件的变形与主要影响因素之间的联系，验证了论述浅析和软件模拟的正确性，阐述了产生变形的理由。根据以上探讨结论，提出了减小零件变形的一系列措施如设置支撑、选择合适的工艺参数等，为减小零件的变形，提升成形零件的制作精度提供了依据。最后，为了更有效的减小零件的变形，论文还探讨了分区域和交错两种新型方式。这两种方式是指同一固化层首先被分割成多个区域，以而面积有所减小，然后在不同的时间段内，分别对这些区域进行固化。每个单独的固化区域可以进行自由的收缩变形，内部应力有足够的时间释放，最后形成整个树脂固化层，且其变形减小。论述浅析及实验结果表明这两种方式能减小成形零件的变形。以上探讨，对减小面快速成形零件的变形，提升制作精度具有十分重要的作用。关键词：快速成形论文仿真模拟论文实验探讨论文新型方式论文

摘要2-4

ABSTRACT4-9

1 绪论9-21

1.1 快速成形技术概述9-11

1.1.1 快速成形技术介绍9-10

1.1.2 快速成形技术的运用10-11

1.2 快速成形技术的分类11-13

1.3 快速成形技术的国内外进展近况及其进展走势13-17

1.3.1 快速成形技术的国外进展近况13-15

1.3.2 快速成形技术的国内进展近况15-16

1.3.3 快速成形技术的进展走势16-17

1.4 课题探讨背景、主要内容和实际运用价值17-19

1.4.1 课题来源、探讨背景和主要内容17-19

1.4.2 课题的探讨目的和作用19

1.5 本论文章节安排19-21

2 面快速成形的变形机理探讨21-27

2.1 变形机理21-23

2.1.1 面快速成形技术的基本原理21

2.1.2 变形机理21-22

2.1.3 面快速成形中的收缩中心论述及面分布收缩力22-23

2.1.4 变形浅析的探讨近况23

2.2 面快速成形中的变形模型23-26

2.2.1 制作历程中的温度浅析23-24

2.2.2 变形的挠度方程24-26

2.3 本章小结26-27

3 面快速成形形的模拟及实验探讨27-43

3.1 ANSYS软件介绍27-29

3.1.1 ANSYS软件介绍27-28

3.1.2 有限元浅析的一般步骤28-29

3.2 ANSYS软件模拟收缩变形历程中的载荷确定29-30

3.2.1 模拟的思路29-30

3.2.2 成形中零件的温度与时间的联系30

3.3 对桥形零件的变形模拟及结果浅析30-35

3.3.1 “生死”单元技术30-31

3.3.2 本论文中的模拟策略31-32

3.3.3 浅析模型的建立和材料特性的设定32

3.3.4 模拟的结果和讨论32-35

3.3.5 利用MATLAB软件模拟单个固化层位置与变形的联系35

3.4 变形与影响因素联系的实验探讨35-40

3.4.1 层数与变形联系的实验验证36

3.4.2 温差与变形联系的实验验证36-38

3.4.3 位置与变形联系的实验验证38-39

3.4.4 层厚与变形联系的实验验证39-40

3.5 减小变形的措施40-42

3.6 本章小结42-43

4 新型方式探讨43-59

4.1 探讨新型方式的必要性43

4.2 分区域固化方式探讨43-51

4.2.1 分区域方式43-45

4.2.2 用ANSYS软件浅析分区大小对零件变形的影响45-47

4.2.3 分区域方式中零件变形的实验探讨47-51

4.3 交错方式探讨51-56

4.3.1 交错方式51

4.3.2 不同交错方式中的变形探讨51-52

4.3.3 交错宽度对变形的影响52-54

4.3.4 时间对变形的影响54-55

4.3.5 时间间隔对变形的影响55-56

4.4 零件制作56-58

4.5 本章小结58-59

5 结论与展望59-61

5.1 结论59

5.2 展望59-61