【摘要】： 當前，作為快速成形技術的兩大發(fā)展方向之一，桌面化快速成形系統(tǒng)已成為國內外快速成形領域的研究熱點。所謂桌面化，就是要求系統(tǒng)適合于辦公應用，具有成本低、速度快、體積小、重量輕、噪音小等特點。作者在研究了國外多種典型的桌面化快速成形系統(tǒng)的工藝、特點之后，結合自身的技術優(yōu)勢和設計經(jīng)驗，選擇熔融擠壓制造工藝(Melted Extrusion Manufacturing，簡稱MEM)作為國內第一臺桌面化快速成形系統(tǒng)MEM200-D的成形工藝，同時應用機械電子學產(chǎn)品設計方法，結合桌面化快速成形系統(tǒng)的特點，以模塊化設計思想完成了MEM200-D桌面化熔融擠壓成形系統(tǒng)的總體方案設計、結構布局設計和零部件設計。 作者通過大量的MEM工藝實踐發(fā)現(xiàn)，噴頭做高速掃描運動時產(chǎn)生的慣性力對機架的沖擊及相應引起的劇烈振動是降低造型精度、加速設備老化的主要因素。桌面化快速成形系統(tǒng)不僅需要在高速掃描時保證足夠的精度，還需要盡可能地減小振動和噪聲。因此，必須對振動問題進行全面而深入的研究。 本文在深入分析MEM工藝過程之后，找出噴頭掃描運動產(chǎn)生的慣性力的頻率范圍。然后，運用實驗模態(tài)分析方法對現(xiàn)有熔融擠壓成形設備的振動性能進行深入研究。通過比較系統(tǒng)的固有頻率與噴頭掃描的慣性激振力頻率，找出MEM工藝設備劇烈振動的根本原因并得到相應的抗振設計準則。 本文按照MEM工藝設備的抗振設計準則，利用有限元動力計算的方法，對MEM200-D機架進行結構動態(tài)設計，并進行靜力學強度驗證。對樣機機架進行的實驗模態(tài)分析表明，該設計滿足抗振設計準則，同時也驗證了有限元模型的可靠性。在此基礎上，進一步對機架結構有限元模型進行整體優(yōu)化和局部優(yōu)化，得到既滿足抗振設計準則又能有效減輕結構重量的優(yōu)化設計方案。
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2003
【分類號】：TH16
【圖文】：

圖 1-2 RP 行業(yè)的發(fā)展方向念型與生產(chǎn)型念型成形技術發(fā)展的最初動因即為企業(yè)提供能夠表達設計思想 制造與應的直觀物理模型 經(jīng)過將近二十年的研究與發(fā)展 快速成形技術當多的工藝方法和應用領域 但是原型制造仍然是快速成形技術在主要部分 隨著技術的進步和市場需求的增加 人們對原型制造的作的易用性 可靠性都提出了更高的要求 原型制造正朝著低成操作 無污染 適合于辦公應用的方向發(fā)展[10]通常 將這種能夠造表達設計思想 直觀展示物理概念的原型制造方法稱為概念型

Quadra 在其工藝方案的選擇上有較大的創(chuàng)新與突破 它將傳統(tǒng) RP 成形工中兩種不同的工藝 噴射成形與光固化成形 結合起來 便同時兼具二者優(yōu)點 由于噴射材料為液態(tài)的光敏樹脂 噴射裝置就可以采用目前發(fā)展已經(jīng)十成熟的噴墨打印機噴頭 從而使得噴射的精度 質量 可靠性都能得到很好的障 并且 噴頭對成形位置的精確控制 降低了對光源的要求 從而降低成而傳統(tǒng)的光固化工藝要求對激光的焦距 焦點進行精確的控制 對光學振鏡系和控制系統(tǒng)的要求很高該工藝最具創(chuàng)新性的地方是采用了陣列式噴頭 在同一時刻 能有多達 1個噴嘴進行噴射 不僅很好的保證了成形精度 也保證了高的成形速度 巧妙協(xié)調了 RP 工藝中精度與效率不能兼顧的難題 據(jù)統(tǒng)計 Quadra 每層成形僅2~12 秒 完成一英寸高的零件通常不超過一個小時 采用陣列式噴頭的另一優(yōu)點是簡化了 CAD 模型分層后的數(shù)據(jù)格式 使用簡單的位圖格式進行控制各噴嘴的噴射 不僅簡單可靠 也避免了傳統(tǒng)工藝中的復雜的掃描路徑規(guī)劃問Prodigy 是美國 Stratasys 公司開發(fā)的桌面化快速成形設備 它采用的

【引證文獻】

相關期刊論文 前1條

1 薛明;顏永年;;經(jīng)濟型桌面化快速成形系統(tǒng)的設計與建立[J];機械設計與制造;2006年03期

本文編號：2722819