FDM擠出頭CFD分析與混色擠出頭優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著時(shí)代的進(jìn)步，市場(chǎng)對(duì)個(gè)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(shè)計(jì)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(huì)認(rèn)可并逐漸普及起來(lái)，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(yīng)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(lái)，直到完成模型。成型過(guò)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(duì)擠出頭性能模擬分析所用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD—Computational Fluid Dynamics）軟件為Star CCM+。
　　課題首先對(duì)若干種市面上常見(jiàn)的3D打印擠出頭建立三維幾何模型進(jìn)行模擬計(jì)算，結(jié)合各個(gè)擠出頭的結(jié)構(gòu)特征和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)擠出頭性能分別進(jìn)行分析，為接下來(lái)混色擠

3、出頭的設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。之后模擬分析內(nèi)流道收縮段錐角、口模平直段長(zhǎng)度以及進(jìn)料速度對(duì)流動(dòng)阻力的影響，結(jié)果表明口模平直段長(zhǎng)度是影響流動(dòng)阻力的重要擠出頭結(jié)構(gòu)參數(shù)，其值與流動(dòng)阻力正相關(guān)。
　　接下來(lái)進(jìn)行雙路混色擠出頭的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)出Y型雙路混色擠出頭之后，對(duì)其進(jìn)行模擬計(jì)算得到兩種絲料混合效果，進(jìn)行分析后優(yōu)化其結(jié)構(gòu)并再次模擬，重復(fù)此過(guò)程直至得出混合效果較好的過(guò)濾式雙路混色擠出頭。模擬的對(duì)比試驗(yàn)對(duì)Y型和過(guò)濾式雙路混色擠出頭分別進(jìn)行模型測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果

4、表明用模擬的方法來(lái)對(duì)雙路混色擠出頭進(jìn)行設(shè)計(jì)是可行的，過(guò)濾式擠出頭混合效果優(yōu)于Y型擠出頭。之后再分別通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證不同結(jié)構(gòu)、總進(jìn)料速度以及相對(duì)進(jìn)料速度對(duì)雙路混色擠出頭混合效果的影響，得到結(jié)論分別驗(yàn)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(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行三路混色擠出頭的設(shè)計(jì)工作，并對(duì)其三種絲料在不同相對(duì)進(jìn)料速度下的混合情況進(jìn)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(duì)進(jìn)料速度下均較好。在設(shè)計(jì)出三路混色