复杂成型曲面FDM-3D打印精度控制研究

3D打印置钉瞄准器为脊柱椎弓根个体化置钉提供了有力的研究工具和技术突破点。为有效地抑制FDM-3D打印瞄准器反向模板及导向孔管的制造误差,通过对试验样品的3D打印正交试验及回归分析,得到了FDM-3D打印工艺参数的优化组合以及尺寸误差的修正方法,在此基础上制造出与定位曲面贴附吻合良好的反向模板以及较高精度的导向孔管,为提升FDM-3D打印型瞄准器的精确性和安全性提供了技术保障。     

基于机器视觉的FDM-3D快速成型异常工况监控系统

针对FDM-3D打印过程中存在的各类打印故障,提出了一种基于机器视觉的FDM-3D快速成型异常工况监控系统,该系统能够完成自动识别和报警等功能,实现无人值守状态下的智能监控。首先,基于视觉提取实际打印目标的轮廓;然后,基于计算机图形学获取stl文件中待打印物体的理论轮廓,并将其与实际打印目标的轮廓做对比;最后,开发一个基于网络的自动报警系统。实验结果表明,该监控系统能够对零件垮塌或打印机喷头堵塞等状况实现实时在线的评价。基于图像识别的监控方法能够与3D打印目标的造型实时匹配,该方法可以扩展到多种不同类型的打印机。     

3D打印制件外轮廓线的自适应分层算法研究

针对3D打印三维模型直接转换成STL文件进行切片分层处理过程中,存在模型表面信息缺失、打印精度不高等问题,提出了面向3D打印制件外轮廓线的自适应分层算法。该算法利用Z轴方向特征曲线的方法得到打印制件外轮廓曲线,采用微元思想对模型分段处理,确定打印方向与外轮廓切线夹角的关系,运用概率统计、叠加求和等数学理论求出每一层切片的自适应分层方法。通过实例打印表明,该算法减少了转换成STL文件时的信息缺失,提高了3D打印的精度与效率。     

铸造砂型3D打印设备精度检验项目分析与研究

本文通过对铸造砂型3D打印设备(以下简称砂型3D打印机)的精度检验项目、装配工艺标准、质量内控标准等进行分类和分析,阐述了砂型件3D打印成形加工精度要求对3D打印机静态几何精度的要求,提出了稳定砂型件3D打印机几何精度的设计制造方法。本文为提高砂型3D打印机生产制造精度进而提高砂型件3D打印成形加工质量而提供有价值的参考建议。     

FDM 3D打印单层面体成形过程与工艺参数分析

成形效率是FDM 3D打印普遍关注的问题,而单层面体为FDM 3D打印中成形效率最高的打印类型。以圆柱体模型为例,研究FDM 3D打印单层面体的无基底成形过程,并对其工艺参数进行深入分析,为工艺参数设计提供有益参考。实验结果表明:FDM 3D无基底打印单层面体打印可分为余料清除、慢速打印首层和常速打印主体三个阶段;首层打印速度约为主体打印速度的30%。对比采用不同层厚的FDM 3D打印过程发现打印速度基本保持不变,主要通过改变送料速度来获得稳定不变的打印宽度。     

基于多体系统理论的汽车凸轮轴磨削几何误差建模与辨识技术理论研究

针对汽车凸轮轴磨削加工中存在的精度问题,从提高MKS8332A数控凸轮轴磨床几何精度出发,以达到提高凸轮轴磨削精度和加工效率为目的进行了相关研究。运用多体系统运动学理论,分析并建立了该磨床磨削高精密凸轮轴过程的几何误差模型,推导出了该磨床精密加工运动约束条件方程;在多体系统理论误差参数辨识模型基础上,结合球杆仪测量原理所提出的辨识方法,能够很好地对该磨床的几何误差参数进行辨识;在此基础上研究了精密数控指令和逆变凸轮廓形的求解算法、理想数控指令的生成方法、砂轮轮廓误差的计算方法;最后给出了凸轮廓形曲线的拟合方法和刀具路线的计算方法。      

间歇微量进给3D打印平台设计与进给误差分析

针对现有逐层3D喷涂打印中采用伺服直线进给装置存在的打印层距大、分层精度低的缺陷,提出一种打印头固定、打印置物台间歇微量进给的单电机驱动的3D打印平台新方案,设计了一种基于不完全齿轮传动的间歇微量进给装置,建立了多参数组合的间歇微量进给的计算模型,推导了间歇传动机构实现正常工作的几何条件,计算了不同参数组合下间隙机构的运动误差,给出了不同匹配情况下产生误差的解决方法。最后,在MATLAB中通过一种实现逐层3D打印的具体算例验证了设计过程的正确性,给出了间歇微量进给装置实现最小进给误差的一种合理参数配对。     

熔融沉积式3D打印切片轮廓路径优化算法

在研究3D打印切片过程中,针对当前存在打印效率低、加工时间长等问题,提出一种熔融沉积式3D打印切片轮廓路径优化算法.该算法采用一种改进的最短距离法确定各个轮廓的打印起始点,并将蚁群算法与遗传算法有效结合,形成一种改进的蚁群算法模型,最后应用到3D打印切片轮廓路径规划中,求出单层轮廓的最优打印顺序.通过与传统切片软件Cura和Slic3r进行打印实验对比,采用本文提出的优化算法打印实验零件的单层轮廓打印路径长度分别减少了 18.68％和17.53％,打印时间缩短了 13.83％和13.15％.结果表明,本文提出的一种熔融沉积式3D打印切片轮廓路径优化算法的打印效率更高,打印时间更短.     

FDM技术中基于层轮廓特征的路径规划方法研究

通过对3D打印技术中目前主流的路径规划方式的研究的基础上,提出了基于层轮廓特征的路径规划方法,即对同一三维模型分层处理后针对不同层截面轮廓特征采用不同的路径规划。运用G代码仿真和3D打印实验验证方法,得到如下结论:采用Hilbert曲线路径规划可提高制件的打印精度;采用三角形分形路径规划可提高制件的打印效率;采用并行栅格路径规划、普通蜂巢路径规划在充盈度、饱满度比较差的截面上可提高成型质量。经过实验数据分析,所选用的路径规划提高了打印精度与打印效率,对熔融沉积成型合理选用路径规划具有借鉴意义。     

基于AutoCAD的凸轮外形轮廓曲线的设计方法

介绍了在AutoCAD环境下凸轮外形轮廓曲线设计的方法,解决了几何法绘制凸轮外形轮廓曲线误差较大的问题.运用本文介绍的方法能够极大地提高凸轮外形轮廓曲线的设计精度和效率.     

几何参数对3D打印零件轮廓精度影响的研究

提出用表面轮廓平均偏差作为评价3D打印零件由于台阶效应引起的表面轮廓偏差与表面粗糙度的统一指标,推导出表面轮廓平均偏差的计算公式及其与表面粗糙度指标Ra的关系。研究表明,3D打印零件的轮廓精度和表面质量与该表面的角度、曲面半径、打印层厚均有关系;对于形状简单的工件,可通过调整打印时的摆放方向来获得更优的轮廓精度与表面质量;对于形状复杂的工件,采用较小的打印层厚是提高打印零件表面轮廓精度与表面质量最有效的方法;对于常规尺寸的零件,打印层厚为0.030mm时即可获得较好的轮廓精度与表面质量,而采用更小的层厚来提高打印质量效果将不明显。     

基于邻层数据匹配的工业CT图像生成G代码方法

针对目前工业CT图像转换为3D打印G代码方法效率低的问题,提出一种基于邻层数据匹配的工业CT图像直接转换成G代码的方法.首先采用Canny算子提取工业CT图像的轮廓,然后处理轮廓分叉问题,实现邻层间几何信息数据匹配,其次进行邻层间轮廓插值以满足3D打印层间厚度要求,从而避免"阶梯效应",最后通过填充编码得到用于3D打印...     

一种复杂曲面类增材制造零件分层截面生成算法

针对传统增材制造分层方法对复杂曲面类零件STL模型分层易造成部分层面轮廓线失真的问题,提出一种基于NURBS曲线的复杂曲面类零件分层截面轮廓生成算法。针对STL模型数据量大和分层速度慢的特点,采用了分组排序的求交算法进行分层,生成截面轮廓点云数据。以切平面与STL模型三角面片的交点作为NURBS曲线的型值点,设定型值点的权值,利用矩阵形式和切失边界条件确定了NURBS曲线的权因子,求解NURBS曲线的控制顶点,采用矩阵形式建立了各切片层的截面轮廓所对应的NURBS曲线方程,绘制了基于NURBS曲线的各层层面轮廓。采用基于NURBS曲线的复杂曲面类零件分层截面生成算法对燃气轮机中压缸动叶片和Ganesha模型进行了分层试验仿真和误差分析。进行了燃气轮机中压缸动叶片的打印试验,通过测量表明:采用本算法打印叶片的轮廓度偏差值符合要求,相比传统算法打印的叶片精度更高,从而验证了所提出的基于NURBS曲线的复杂曲面类零件分层截面生成算法的可行性和准确性。     

基于ICT切片机械零件的实体反求误差分析

反求工程中,在进行ICT切片图像处理时,对轮廓曲线的处理和轮廓数据的提取非常关键,它直接影响到利用NURBS曲线和曲面反求实体的精度。本文提出了一种基于亚象素的轮廓提取算法,提高了轮廓数据的提取精度。将其与像素级轮廓提取的数据进行实体反求的误差做了分析与比较,证实该方法极大地降低了实体反求的误差。     

熔融沉积成型3D打印精度影响因素的实验研究

3D打印技术已经在现实制造加工有了初步应用,但是由于其加工原理与传统加工有较大差异,所以3D打印成型的产品的误差表现形式也有所不同。文中针对熔融沉积成型3D打印非金属零件的精度进行了实验研究,选择性打印了一些具有代表性的零件,如齿轮、螺杆等。通过测量分别对零件的精度进行了考察,而后分析了各项测量数据以确定误差的分布及其表现形式,判断误差产生的原因,提出减小误差的方法,通过实验验证了所提方法的可行性。     

基于体素的机械臂连续碳纤维3D打印路径规划

碳纤维长纤3D打印对路径的连续性和复杂构型的无支撑成型均提出了需求。传统三轴熔融沉积3D打印采用平面切片和基于轮廓的路径规划方法，由于成型方向的单一性，悬空结构无法避免支撑的产生；由于采用基于轮廓的路径规划，缺少内部几何信息，无法扩展到曲面空间。针对以上问题，提出了基于机械臂的连续碳纤维3D打印曲面切片和曲面连续路径规划方法。通过三维模型的体素化处理，保证空间信息的完整性；在无支撑无碰撞约束下，分解成系列体素曲面层，保证无支撑成型；采用Fast Marching网格测地线算法，形成曲面空间的连续等距螺旋偏置路径，并对路径进行平滑优化，保证路径的连续性；最后生成用于机械臂3D打印的Gcode路径文件。通过多种三维模型路径规划仿真对比和打印实验，证明了该方法的可行性，实现了曲面分层的无支撑连续路径规划。     

基于进给速度修调的轮廓误差控制研究

在分析进给速度对轮廓误差影响的基础上,提出了一种基于进给速度自动修调的轮廓误差控制方法,并设计了相应的轮廓误差控制器。通过其在西门子840D数控机床上的应用,可以有效控制加工过程中的轮廓误差,从而为进一步提高工件轮廓加工精度提供了重要的方法与理论依据。     

一种基于新灵敏度指标的五轴数控机床关键几何误差辨识方法

精度设计是提升机床加工精度的有效途径,而准确辨识关键几何误差并为其合理分配权重是实现精度设计的前提条 件,因此,提出了一种识别关键几何误差的灵敏度分析方法。 首先基于多体系统理论建立了机床加工误差模型,并基于该模型 构建了灵敏度分析模型,同时定义了一种新的灵敏度指标。 然后,通过仿真分析明确了第 10、17、22、24 和 37 项几何误差为关 键几何误差,同时实现了对各项几何误差分配权重。 最后,通过补偿关键几何误差和全部几何误差的方式对“ S”形检测试件进 行加工并对比其轮廓度误差,对比结果显示通过两种补偿方式获得的平均轮廓度误差在 3 条检测线上的差值很小,分别为 0. 005、0. 004 和 0. 006 mm,因此证明了提出的灵敏度分析方法的正确性。     

对数曲线轮廓度误差几何遍历搜索评定算法

结合平面曲线轮廓度误差评定的最小条件原则及对数曲线的几何特性,提出了基于几何遍历搜索的对数曲线轮廓度误差评定算法。首先,采用最小二乘法得到最小二乘对数曲线和最小二乘误差;其次,在最小二乘对数曲线上选取两个特征点作为参考点,并在并在参考点周围按一定规则布置一系列的辅助点;然后,以两个特征点周围的辅助点两两结合构造出一系列的辅助对数曲线,并计算所有测量点到辅助对数曲线的距离极差值;通过比较和判断,最终实现对数曲线轮廓度的最小区域评定。列出了该评定技术的详细原理和步骤,实例证明,与最小二乘法相比,该算法具有极高的评定精度,适用于一些误差精度要求较高的零件或设备的轮廓度误差评定。     

斜坡3D打印表面质量分析与实验研究

FDM-3D打印技术是高职院校工业设计、数字化设计与制造等技能大赛赛项的重要技术。本文通过建立表面粗糙度计算模型,研究0.2mm打印层厚下,0°-90°斜坡角3D打印制件的表面质量;通过实验研究表明：随着斜坡角的增大,Ra值近似线性减小,同时和实验测量值对比,预测误差算术平均值等于0.016mm,说明建立的表面粗糙度模型可以指导职业技能大赛中斜坡打印工艺参数的设定。