mem-300-e型快速成型機(jī)影響成型因素的分析

《mem-300-e型快速成型機(jī)影響成型因素的分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、MEM-300-E型快速成型機(jī)影響成型因素的分析邵海軍（九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，江西九江332007；）摘要：本文通過敘述快速成型技術(shù)在成型過程中，成型精度的好壞受到那些因素的影響，就各方面的因素進(jìn)行分析。從中找到好的方法進(jìn)行改善，為以后從事或加工成型類零件能夠獲得好的精度留下依據(jù)。關(guān)鍵詞:快速成型;成型精度;MEM-300-E型快速成型機(jī);一、引言：快速成型技術(shù)是一門新興的技術(shù)，主要應(yīng)用于產(chǎn)品的開發(fā)、醫(yī)療等領(lǐng)域。但在成型的過程中成型精度是快速成型技術(shù)的關(guān)鍵問題。如何保證成型精度是一個(gè)重點(diǎn)，在此我就MEM-300-E型快速成型機(jī)在成型過

2、程中影響到成型精度的幾個(gè)原因進(jìn)行了一下分析，希望能夠?qū)氖录把芯砍尚图夹g(shù)的朋友有所幫助。二、成型材料材料性能的變化直接影響成形過程及成形件精度，材料在過程中要經(jīng)過固體－熔體－固體的兩次相變，在凝固過程中，由材料的收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力變形會(huì)影響成形件精度。如ABS樹脂，其收縮的因素主要有兩點(diǎn)：(1)熱收縮：即材料因其固有的熱膨脹率而產(chǎn)生的體積變化，它是收縮產(chǎn)生的最主要原因。由熱收縮引起的收縮量:dl＝δ×L×dt，其中δ為材料的線膨脹系數(shù)（/℃）;L為零件尺寸（mm）零件X/Y向尺寸;dt為溫差（℃）;另外就是制件的公差(按留有加工余量進(jìn)行取大補(bǔ)償

3、);(2)因分子取向的收縮：成形過程中，熔態(tài)的ABS分子在填充方向上被拉長(zhǎng)，又在隨后的冷卻過程中產(chǎn)生收縮，而取向作用會(huì)使堆積絲在填充方向的收縮率大于與該方向垂直的方向的收縮率。我們?cè)谟?jì)算收縮率時(shí)一般是先計(jì)算出材料在某一線性方向的收縮率即線性收縮率，然后再算出體積收縮率。假定材料具有完全各向同性，則線性收縮率與體積收縮率之間的關(guān)系為SL=(1+SV)1/3-1三、成型溫度(1)成型室的溫度成形室的溫度會(huì)影響到成形件的熱應(yīng)力大小，溫度過高，雖然有助于減少熱應(yīng)力，但零件表面易起皺（如圖1）；而溫度太低，從噴嘴擠出的絲驟冷使成形件熱應(yīng)力增加，容易引起

4、零件翹曲變形，由于擠出絲冷卻速度快，在前一層截面已完全冷卻凝固后才開始堆積后一層，這會(huì)導(dǎo)致層間粘結(jié)不牢固，會(huì)有開裂的傾向（如圖2）。試驗(yàn)證明，為了順利成形，應(yīng)該把成形室的溫度設(shè)定為比擠出絲的熔點(diǎn)溫度低1~2℃。圖1溫度過高圖2溫度過低(2)噴頭的溫度噴頭溫度決定了材料的粘結(jié)性能和堆積性能、絲材流量以及擠出絲寬度。噴頭溫度太低，則材料粘度加大，擠絲速度變慢，這不僅加重了擠壓系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，極端情況下還會(huì)造成噴嘴堵塞，而且材料層間粘結(jié)強(qiáng)度降低，還會(huì)引起層間剝離（如圖3）；而溫度太高，材料偏向于液態(tài)，粘性系數(shù)變小，流動(dòng)性強(qiáng)，擠出過快，無法形成可精確控制

5、的絲，制作時(shí)會(huì)出現(xiàn)前一層材料還未冷卻成形，后一層就加壓于其上，從而使得前一層材料坍塌和破壞（如圖4）。因此，噴頭溫度應(yīng)根據(jù)絲材的性質(zhì)在一定范圍內(nèi)選擇，以保證擠出的絲呈熔融流動(dòng)狀態(tài)。試驗(yàn)表明，對(duì)于ABS這種材料，噴嘴溫度應(yīng)控制在250℃左右。圖3噴頭溫度太低圖4噴頭溫度太高四、分層高度分層處理產(chǎn)生的誤差屬于原理誤差，分層處理以STL文件格式為基礎(chǔ)，成型是靠噴嘴擠出細(xì)絲堆積成實(shí)體的，細(xì)絲被擠壓堆積后就有一定的寬度，這一寬度也直接影響成形實(shí)體的精度。細(xì)絲的寬度（W）與原始絲的直徑（d）、層厚（δ）、進(jìn)絲速度（V進(jìn)絲）及填充速度（Vt）有關(guān)，其關(guān)系可

6、表示為W＝V進(jìn)絲πd2/4Vtδ。為了克服絲的寬度對(duì)成形精度的影響，可在軟件造型時(shí)，根據(jù)絲的寬度進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算，使成形精度達(dá)到滿意的效果。五、掃描方式X-Y掃描系統(tǒng)采用X-Y二維運(yùn)動(dòng)，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)噴頭運(yùn)動(dòng)。在定位時(shí)，會(huì)影響定位的精度。(1)掃描過程中，X-Y帶動(dòng)噴頭運(yùn)動(dòng)存在以下問題：運(yùn)動(dòng)慣性力的影響噴頭在開始掃描階段以恒定的速度運(yùn)動(dòng)，從靜止?fàn)顟B(tài)提高到設(shè)定掃描速度；在制動(dòng)階段，噴頭以一定的加速度降低為靜止?fàn)顟B(tài)，如圖5所示。在一般情況下，噴頭能很快地進(jìn)入掃描狀態(tài)，以一定的速度掃描，在臨近另一個(gè)邊緣處，速度逐漸降低為0。噴頭在啟動(dòng)和制動(dòng)階段，存

7、在一定的慣性，使得噴頭在制件邊緣部分將超出設(shè)計(jì)尺寸的范圍，導(dǎo)致制件的尺寸有所增加。圖5噴頭運(yùn)動(dòng)狀態(tài)圖(2)噴頭振動(dòng)的影響：成型過程中，掃描機(jī)構(gòu)對(duì)制件的截面作往復(fù)填充掃描，如圖5所示。由于工作臺(tái)在運(yùn)動(dòng)過程中本身具有一個(gè)固有頻率，當(dāng)掃描頻率接近系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，振動(dòng)增大，甚至出現(xiàn)共振現(xiàn)象，制件將產(chǎn)生較大的誤差。如圖6所示：???圖6制件邊緣超差六、成型時(shí)間每層的成形時(shí)間與填充速度、該層的面積大小及形狀的復(fù)雜度有關(guān)。若層的面積小，形狀簡(jiǎn)單、填充速度快，則該層成形的時(shí)間就短；相反，時(shí)間就長(zhǎng)。在加工時(shí)，控制好噴嘴的工作溫度和每層的成形時(shí)間，才能獲得效果

8、精度較高的成形件。筆者在反復(fù)的試驗(yàn)中總結(jié)出：在加工一些截面很小的實(shí)體時(shí)，由于一層的成形時(shí)間太短，往往難以成形，因?yàn)榍耙粚舆€來不及固化成形，下一層就接著再堆，將引起“