FDM擠出頭CFD分析與混色擠出頭優(yōu)化設計.pdf

1、隨著時代的進步，市場對個性化定制產(chǎn)品的需求日益旺盛，快速成型技術(shù)（RPM—Rapid Prototyping Manufacturing）由于其能夠快速將思想設計產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為具有一定功能的模型或可直接使用的零件的能力，始一產(chǎn)生就迅速被社會認可并逐漸普及起來，而熔融沉積成型技術(shù)（FDM—Fused Deposition Modeling）更是幾種快速成型工藝中技術(shù)較為成熟且應用最為廣泛的一種。它將CAD三維模型切片處理后把熔融絲料按照每層切

2、片輪廓層層堆積起來，直到完成模型。成型過程中的原材料為熱塑性材料，課題采用生物可降解塑料聚乳酸（PLA—Polylactide Acid）為成型材料，對擠出頭性能模擬分析所用計算流體動力學（CFD—Computational Fluid Dynamics）軟件為Star CCM+。
　　課題首先對若干種市面上常見的3D打印擠出頭建立三維幾何模型進行模擬計算，結(jié)合各個擠出頭的結(jié)構(gòu)特征和結(jié)構(gòu)參數(shù)對擠出頭性能分別進行分析，為接下來混色擠

3、出頭的設計做準備。之后模擬分析內(nèi)流道收縮段錐角、口模平直段長度以及進料速度對流動阻力的影響，結(jié)果表明口模平直段長度是影響流動阻力的重要擠出頭結(jié)構(gòu)參數(shù)，其值與流動阻力正相關。
　　接下來進行雙路混色擠出頭的設計，在設計出Y型雙路混色擠出頭之后，對其進行模擬計算得到兩種絲料混合效果，進行分析后優(yōu)化其結(jié)構(gòu)并再次模擬，重復此過程直至得出混合效果較好的過濾式雙路混色擠出頭。模擬的對比試驗對Y型和過濾式雙路混色擠出頭分別進行模型測試，試驗結(jié)果

4、表明用模擬的方法來對雙路混色擠出頭進行設計是可行的，過濾式擠出頭混合效果優(yōu)于Y型擠出頭。之后再分別通過試驗驗證不同結(jié)構(gòu)、總進料速度以及相對進料速度對雙路混色擠出頭混合效果的影響，得到結(jié)論分別驗證了模擬結(jié)果。
　　在單色擠出頭性能分析以及雙路混色擠出頭的設計經(jīng)驗基礎上進行三路混色擠出頭的設計工作，并對其三種絲料在不同相對進料速度下的混合情況進行模擬分析，結(jié)果表明，三路混色擠出頭的混合效果在不同的相對進料速度下均較好。在設計出三路混色