FDM工艺参数对制件精度影响的实验研究

精度和效率是制约快速成型技术发展的瓶颈,如何提高快速成型制件的精度已成为快速成型技术研究的热点问题之一。快速成型制件产生误差的因素有原理性误差、设备误差、工艺误差及材料收缩引起的误差。阐述了FDM工艺中丝材的粘结机理,通过实验着重分析了各工艺参数(温度、层厚、速度、线宽补偿、延迟时间)对成型工艺过程的影响及对成型制件精度的影响。     

数控车床综合热误差建模及工程应用

针对车床实际工程应用中主轴与进给轴综合误差对工件加工精度产生影响问题,建立包含工件膨胀效应的主轴与进给轴综合热误差模型,并进行实际切削验证.以精密车床为研究对象,综合分析车床主轴、进给轴和工件在实际加工中的相互影响关系,并建立三者之间的综合热误差多元线性回归模型(MLRA).实验结果表明:含有工件膨胀效应系数的综合热误差模型符合实际工况,有效提高了车床的加工精度.主轴热误差模型的预测精度达85%以上,进给轴预测精度达70%以上,实际加工中工件误差由15μm降低到5μm左右.综合热误差模型显著提高了高精密数控车床的加工精度.     

增材制造椭圆锥齿轮的齿面与齿距误差分析

为提高椭圆锥齿轮增材制造的加工精度,减少其加工误差,对增材制造加工的椭圆锥齿轮进行误差测量,并分析误差产生的原因．运用齿轮啮合空间传动原理及增材制造的基本原理,建立了椭圆锥齿轮空间啮合坐标系、增材加工坐标系、分层模型、椭圆锥齿轮的理论误差模型和误差检测模型;对椭圆锥齿轮进行前处理分析,并对增材制造过程进行研究,获得该齿轮增材制造的加工方法;采用超景深三维显微系统和三坐标测量机对该齿轮进行检测,分析其表面误差精度与齿距误差．结果表明:利用增材制造法加工的椭圆锥齿轮误差偏大;优化STL模型,减小金属粉末直径,减少激光半径和热效应对加工层的影响,均有助于提高增材制造加工精度．     

基于FDM快速成型工艺的优化

成型精度和表面质量一直是困扰RP技术的关键问题.RP成型件的误差主要是在快速成型过程中三维原始数据与RP接口关键参数进行转换时产生的误差、以及RP各工艺参数设定不当导致的误差等等.本文以FDM快速成型工艺为例,通过实验,对制件在成型过程中产生误差的主要因素进行系统分析,并对FDM工艺进行了优化研究.该实验与研究结果同样适用于其它RP工艺;并对提高成型件精度和对产品表面质量的控制都具有一定的参考价值.     

快速原型技术（BP）中的自适应分层

从解决快速原型中成形精度与成形效率之间的矛盾出发,阐述了自适应分层在减小台阶误差,提高制造精度方面的意义,介绍了自适应分层的基本原理和两种典型自适应分层方法,在商用的CAD系统上实现了CAD模型的自适应分层加以案例分析。     

考虑制作工艺和边缘效应的梳齿电容理论

为解决梳齿驱动器中理想计算模型误差较大的问题,利用平板电容理论及微积分方法,对制作工艺及边缘效应的影响进行了分析,并建立相应的计算模型.在此基础上,以加工完毕的梳齿驱动器为研究目标,得到其电容在理想条件下、考虑制造工艺误差及边缘效应条件下的计算结果分别为1.267 3 pF和1.440 3 pF.两者与利用高精度LCR测试仪测量所得电容1.517 2 pF之间的相对误差分别为16.47%和5.07%.实验结果表明,考虑制造工艺误差及边缘效应时计算结果的精度远远高于理想条件下计算结果的精度,证明了该理论模型的正确性.     

基于正交试验的SLS工艺参数多指标优化

由于选择性激光烧结技术复杂的成型机理,其诸多工艺参数对制件精度都有很大的影响,且同一工艺参数对制件精度不同指标的影响程度也不同.基于正交试验法,通过对高分子材料的SLS试验,研究了烧结层厚、加热温度、激光功率等3个工艺参数对制件形状精度和尺寸精度的影响规律,并运用多指标综合平衡法,确定最优的SLS工艺参数组合方案,对提高SLS制件的综合质量具有指导意义.     

提高某项目复合材料制件的表面质量

某项目复合材料制件具有产品尺寸大、结构复杂、表面质量要求高等特点,目前该复合材料制件存在严重的外表面质量问题,不但影响零件的合格率,增加报废风险,而且易造成飞机部件之间的不协调,直接影响整机装配的准确性,对飞机制造精度和性能产生不利影响.通过原因分析,试验对比等方法,为制造工艺选取一种可以提高表面质量的工艺辅料,有效的提高复合材料制件的外表面质量.     

基于元动作单元的数控机床运动精度映射

为使数控机床精度设计有定量的理论数值供参考,从运动的角度出发,建立了基于元动作单元的数控机床运动精度映射模型. 采用“功能(Function)-运动(Motion)-动作(Action), FMA”的结构化分解方法得到元动作单元,并结合多体系统理论对数控机床拓扑结构进行了描述；运用旋量理论对数控机床误差建模,建立数控机床空间运动误差模型,并用螺旋理论得到空间运动误差综合值；以制造成本、空间运动误差螺距及其大小为设计准则,构建了运动精度映射模型,并应用NSGA-Ⅱ遗传算法对数控机床运动精度进行映射. 对某国产加工中心进行运动精度映射求解,说明了该模型的可行性和有效性.     

基于目标特征的航天器相对状态测量方法误差分析

针对提高航天器间相对状态参数测量精度问题,分析了基于单目计算机视觉及目标特征的航天器间相对状态测量方法的误差因素.深入研究了灰度噪声、量化噪声对目标特征图像的影响及其误差模型,并由此建立了目标特征图像质心坐标提取误差模型.利用仿真试验分析了灰度噪声、量化噪声导致的航天器间相对状态参数测量的误差分布.结果表明,相同噪声水平条件下,灰度噪声对测量精度的影响大于量化噪声的影响.