【摘 要】
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3D打印成型技术是一项新兴的先进增材制造技术,现广泛应用于制造业的各个领域。快速铸造是快速成型技术与传统铸造技术相结合形成的一项技术,利用快速成型机打印出熔模铸造的蜡模并用于铸造,可以避免制造价格高昂的模具,大大地降低熔模铸造的成本,适合单件、小批量产品。因此开发一款低成本、高效率的蜡模3D打印机,实现消失模的快速制取非常有必要。对比SLA、SLS和FDM等快速成型工艺的特点,选择FDM作为蜡模3
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3D打印成型技术是一项新兴的先进增材制造技术,现广泛应用于制造业的各个领域。快速铸造是快速成型技术与传统铸造技术相结合形成的一项技术,利用快速成型机打印出熔模铸造的蜡模并用于铸造,可以避免制造价格高昂的模具,大大地降低熔模铸造的成本,适合单件、小批量产品。因此开发一款低成本、高效率的蜡模3D打印机,实现消失模的快速制取非常有必要。对比SLA、SLS和FDM等快速成型工艺的特点,选择FDM作为蜡模3D打印机的成型工艺,打印材料选用石蜡颗粒。在传统FDM成型工艺原理的基础上,完成了气动熔融沉积蜡模3D打印机的机械系统方案设计。根据所设计机械方案完成结构设计,依据气动原理设计了用于挤出成型的喷头装置;通过成型运动要求和喷头受力情况,设计了X轴、Y轴、Z轴传动系统。应用Workbench软件对关键零部件进行了静力学分析,其强度满足需求;在静力学分析基础上根据拓补优化分析结果对所分析零部件提出合理的改进措施,改进后零部件实现了机器的轻量化。根据蜡模3D打印机的工作过程,设计打印机的控制方案,选用合适的硬件设备搭建控制系统。通过增量式PID算法完成温度控制算法,该算法温度波动小,能够迅速达到预设温度,满足温度控制的需求。依据正交设计原则设计多因素试验,通过试验明确各因素的主次顺序,得到最优工艺参数组合。通过对单因素进行验证试验,验证了正交试验结果的正确性。
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