減速箱箱體頂面鉆孔的專用機床設(shè)計含8張CAD圖,減速,箱體,鉆孔,專用,機床,設(shè)計,cad
通過收縮模型選擇性激光燒結(jié)來提高精度
N. Raghunath, Pulak M. Pandey
摘要
選擇性激光燒結(jié)( SLS )是一種粉末型快速成型過程中部分建摸的選擇性燒結(jié)，層粉用CO2激光. 如今,SLS是一個新興的快速制造技術(shù),功能生產(chǎn)小批量部件, 尤其是在航空工業(yè)的應(yīng)用及快速模具. 因此, SLS成型應(yīng)具有高準(zhǔn)確性,以滿足功能要求. 收縮是一個主要影響因素,準(zhǔn)確的補充部分. 以補償收縮, 材料收縮系數(shù)或尺度因子,是計算每個方向,是適用于 STL文件. 金額萎縮遇到被發(fā)現(xiàn)為管的工藝參數(shù),加工過程中不能保存 常數(shù),因為這是一種慣例,在今天的燒結(jié)工藝. 在當(dāng)前工作的關(guān)系,收縮和各種工藝參數(shù),即激光功率,光束的速度, 艙口間距,部分床溫度和掃描長度在SLS已進行了調(diào)查. 兼容合適尺寸是捏造而非捏造長部件沿X , Y和Z方向,以研究為收縮預(yù)計收縮沿X , Y和Z方向,是不是獨立的. 最佳收縮條件得到了最大限度的信噪比( / n )的比例和方差分析( ANOVA )是用以了解 意義過程變數(shù)會影響收縮. 激光功率和掃描長度被發(fā)現(xiàn)是最重要的過程變量的影響在萎縮, X方向. 沿Y方向的激光功率和光束速度的重要參數(shù)和沿Z型光束方向的速度, 艙口間隔和部分床溫都被發(fā)現(xiàn)為最重要因素的萎縮. 實證模型預(yù)測收縮沿X , Y , Z方向是以回歸. 所得結(jié)果驗證,他們發(fā)現(xiàn)與實驗符合得很好. 一個案例研究臺階一部分標(biāo)記,并給出顯示收縮模型的發(fā)展,在當(dāng)前工作 限于更準(zhǔn)確的零件. 住宅2006 Elsevier公司有限公司保留所有權(quán)利.
1. 介紹
速模 (RP) 或?qū)訝钪圃鞓I(yè)(LM) 是原型的演變在第三個階段以后手工和真正原型。RP 使用制造a 任何形狀物理(三維) 對象直接 (通常CAD 模型) 從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)由快, 高度自動化的和完全靈活的過程。它是重要技術(shù)因為它有潛力減少制造業(yè)產(chǎn)品的前置時間由50% 決定, 均勻相對部份復(fù)雜是非常高的[ 1,2 ] 。商業(yè)RP 系統(tǒng)可利用的今天是立體系統(tǒng)(SL), 有選擇性的激光焊接(SLS), 被熔化的證言塑造(FDM), 被碾壓的對象制造業(yè) (LOM) 并且三維打印(3DP), 等。 SLS 是準(zhǔn)許引起復(fù)合體的RP 技術(shù) 3D 分開層數(shù)由層數(shù)[ 3 ] 。CAD 模型首先tessellated 并且切成0.05-0.3mm 厚度層數(shù)。SLS 用途由re 涂料工傳播在機器的美好的粉末有選擇性地供住宿和掃描了由力量二氧化碳laser 25-50W 這樣, 五谷的表面張力是克服和他們一起被焊接。在激光之前是被掃描的, 整個機器床被加熱對在之下材料的熔點由紅外加熱器使熱量畸變減到最小和促進融合對早先層數(shù)，激光力量被調(diào)整帶來被選擇搽粉區(qū)域?qū)囟瘸渥闶箃hepowder 微粒得到焊接。在允許以后充足時刻為被焊接的層數(shù)變冷靜沒有導(dǎo)致重大內(nèi)部重音, 零件床行動下來一種層數(shù)厚度促進新粉末層數(shù), 傳播由re 涂料工。被焊接的材料構(gòu)成部分當(dāng)聯(lián)合國被焊接的粉末保留在它的地方支持構(gòu)造和可以被清洗和被回收的一次修造是完全的。SLS 可能使用處理任一材料, 假設(shè)它是可利用以粉末的形式和那粉末微粒傾向于熔化或焊接當(dāng)熱是應(yīng)用的 [ 4 ] 。可能被焊接的粉末材料是聚合物, 被加強的和被填裝的聚合物, 金屬和陶瓷?，F(xiàn)今, RP 涌現(xiàn)作為迅速制造業(yè)技術(shù), 導(dǎo)致功能部份在小批, 特別在航空航天應(yīng)用和迅速鑿出的裝飾。所以, 有需要那RP 原型如果有高準(zhǔn)確性為了保證適當(dāng)功能要求。但是, RP 的準(zhǔn)確性過程難預(yù)言照原樣許多的作用不同的因素, 一些并且是相互依賴的。影響RP 原型準(zhǔn)確性的因素是嵌石裝飾準(zhǔn)確性從CAD 模型, 切算法, 數(shù)據(jù)傳送, 設(shè)備行動決議, 粉末 粒度測定, 射線垂距和收縮[ 5,6 ] 。一部份不精確性的主要起因在SLS 是收縮在焊接期間[ 5,7 ] 不發(fā)生在制服方式。新層數(shù)的收縮可能被壓抑由現(xiàn)有的部份基體。另外, 區(qū)域在上流溫度傾向于收縮更比那些在更低溫度和部份幾何學(xué) 譬如厚實的墻壁或部分可能增加收縮。補嘗收縮, 一個物質(zhì)收縮系數(shù)被計算和換算系數(shù)被申請在各個方向向STL 文件 [ 7 ] 。收效的幾何可能是輕微地過大的比較有名無實的幾何, 根據(jù)換算系數(shù)使用了。幾企圖被做了改進 RP 的準(zhǔn)確性分開由控制作用收縮。Wang [ 5 ] 談?wù)摿硕钪匾獏⒘考词湛s和射線抵銷了為SLS 過程。慣例為收縮和射線垂距是獲得在可能被使用為稱的他的工作 CAD 模型。納爾遜[ 8 ] 等開發(fā)了一維熱 SLS 過程調(diào)動模型為預(yù)言焊接深度在聚碳酸酯纖維粉末。他們并且舉辦了實驗性研究確認(rèn)他們的模仿研究結(jié)果。威廉斯和Deckard [ 9 ] 使用了分析和實驗性方法學(xué)習(xí)能量密度, 斑點的作用直徑和延遲在SLS 平均密度和力量零件。他們的研究結(jié)果顯示那以在能量的增量密度和斑點直徑那里是在密度的增量和 SLS 原型力量。那里存在范圍給最大密度和力量的延遲時間。本文不應(yīng)付直接地收縮或 SLS 原型瑕疵。 Wang 等[ 10 ] 之間調(diào)查了關(guān)系崗位治療收縮和各種各樣的處理參量為立體系統(tǒng) 由使用最小二乘法方法。他們結(jié)束那, 作為綠色狀態(tài)的治療的程度原型增量, 收縮遇到減少。他們并且發(fā)現(xiàn)那治療程度是laser 的作用力量、層數(shù)瀝青、掃瞄瀝青和掃描速度。
1 . 采用快速成型( RP )或分層制造( LM )的,是第三個階段的演變后成型手冊 虛擬樣機. RP是用來編造一個物理(三維)反對任何形狀直接(通常是CAD模型) ,從數(shù)值數(shù)據(jù) 一個快速,自動化程度高,而且完全靈活的進程. 這是一個非常重要的技術(shù),因為它有潛力,降低制造所需時間的產(chǎn)品最多 50% ,甚至相對復(fù)雜,一部分是非常高[1,2] . 商業(yè)原型系統(tǒng)可今天是固化法( SL ) ,選擇性激光燒結(jié)( SLS ) ,熔融沉積造型法( FDM ) 疊層實體制造( LOM技術(shù)) ,三維印刷( 3dp ) 補充等,是一種快速成型技術(shù),它可以生成復(fù)雜的三維零件逐層[3] . 一個CAD模型,是第一格,并切成片層0.05 - 0.3mm的厚度. 補充用途細粉是散布重新涂布機床掃描和選擇性的二氧化碳 激光功率25 50w ,這種表面張力的是谷物和克服它們燒結(jié)在一起. 在激光掃描 整個機床被加熱到僅低于熔點的物質(zhì)通過紅外線爐,以減少 熱變形和促進融合上一層. 激光功率調(diào)整,使選粉區(qū)氣溫僅足以粉末顆粒 得到燒結(jié). 允許后,有足夠時間對燒結(jié)層降溫,沒有造成重大的內(nèi)部講, 部分床動作下跌一層厚度為新的粉層,散布重新涂布. 燒結(jié)材料構(gòu)成的一部分,而聯(lián)合國粉末燒結(jié)仍然在地方支持的結(jié)構(gòu)和可 被清除干凈和循環(huán)一旦興建完成. 補充,可以用來加工任何材料, 只要它是在現(xiàn)有形式的粉末,粉末顆粒傾向于熔斷器或燒結(jié),當(dāng)H 吃應(yīng)用[4] . 粉體材料,可以燒結(jié)是高分子材料,鋼筋和填充聚合物,金屬和陶瓷. 如今,反相是一個新興的快速制造技術(shù),生產(chǎn)的功能部件,小批量, 尤其是在航空工業(yè)的應(yīng)用及快速模具. 因此,有必要使原型樣機應(yīng)具有較高的精度,以確保適當(dāng)?shù)墓δ芤? 然而, 準(zhǔn)確的成型過程是難以預(yù)測的,因為它是一種功能,許多不同的因素, 其中有些還相互依存. 的影響因素,準(zhǔn)確性和RP原型精度鑲嵌從CAD模型切片算法, 數(shù)據(jù)傳輸裝置的議案決議,粉末顆粒,光束偏移和收縮〔5,6〕. 主要原因之一,部分誤差在SLS是收縮燒結(jié)過程[ 5,7 ]不發(fā)生 一個統(tǒng)一的方式. 萎縮的一個新的層,可受制于現(xiàn)有基板部分. 此外, 地區(qū)高溫趨于萎縮比在較低溫度和幾何部分,如厚厚的墻 或路段可以增加收縮. 以補償收縮, 材料收縮系數(shù)的計算方法和調(diào)整系數(shù)適用于每個方向的STL文件[7] . 由此幾何可以略過與名義幾何,取決于比例因子使用. 已做了一些嘗試,以提高準(zhǔn)確性的RP零件的控制作用萎縮. 王[5]討論兩個最重要的參數(shù),即收縮束抵消為補充的過程. 公式為收縮束抵消第七二三在他的工作中,可以用于按比例增加 CAD模型. 納爾遜等. [8]發(fā)達的一維傳熱模型燒結(jié)工藝燒結(jié)預(yù)測深處聚碳酸酯粉末. 他們還進行了實驗研究,以驗證其仿真結(jié)果. 威廉斯和德卡德[9]用來分析和實驗方法,研究了不同能量密度, 光斑直徑和延誤平均密度和強度的補充部分. 他們的研究結(jié)果表明,隨著能量密度和光斑直徑有增加,密度和強度 SLS成型. 但存在著一系列的延遲時間,讓最高密度和強度. 本文并不直接打交道萎縮或缺損SLS成型. 王等. [10]調(diào)查關(guān)系后固化收縮率和各種工藝參數(shù)固化用最小二乘法. 他們的結(jié)論是,隨著固化程度的綠州原型增加,我們遇到的萎縮而減少. 他們還發(fā)現(xiàn),固化程度,是一個功能的激光功率,層瀝青,瀝青掃描,掃描速度. 根據(jù)Childs等. [11]分析了散熱和致密粉末燒結(jié)過程中無定形聚碳酸酯. 他們的分析表明,致密和線性精度由于燒結(jié)大多變化敏感的活化 能源和熱容量的聚合物. 粉末床密度和粉層厚度被列為次要因素,對線性精度. 楊等. [12]提出補償試件的X , Y號 和Z軸,以彌補因形狀扭曲所造成的相位變化,在燒結(jié)過程中的收縮率 已經(jīng)測實驗. 與收縮率,一套方程提議,讓規(guī)模因素的X , Y號 與Z軸. 規(guī)模因素,從提出建設(shè)補償試件的X , Y , 和Z軸滿足要求的尺寸精度,即使有變化,在建設(shè)位置和大小 的補充部分. 他們的工作主要側(cè)重于研究地點部分床的一部分,不求萎縮 變化工藝參數(shù). 傣族逸夫[13]提出了有限元分析,以觀察激光掃描方式對殘余熱 應(yīng)力和變形. 他們的結(jié)論是出平面扭曲了一層, 加工一個移動的激光束,可以達到最小的一個正確選擇激光掃描模式. 他們還報告說,掃描模式,有其悠久的掃描方向平行一軸 導(dǎo)致一個鞍形畸變. 沿著漫長的掃描方向,畸變是凹面向下,而凹面向上垂直方向. 寧等. 〔14〕提出了智能參數(shù)遴選制度,直接金屬激光燒結(jié)(燒結(jié))的過程. 他們的系統(tǒng)幫助用戶選擇最佳參數(shù)值,處理時間,力學(xué)性能,幾何精度及表面粗糙度. 他們研制了一種基于前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與BP算法,以達到更好的映射 之間的工藝參數(shù)和性能的一部分. 他們研制的系統(tǒng)可確定最合適的參數(shù)設(shè)置包含工藝參數(shù)和預(yù)測結(jié)果,由 建立數(shù)據(jù)庫,根據(jù)不同的工藝要求,自動. 劉文斌等. 〔15〕提出了用有限元法模擬步進階梯效應(yīng)所致收縮的物質(zhì),通過逐層地成型工序. 他們報告說,該層有一個很小的初步擴展,然后大量萎縮. 他們得出結(jié)論認(rèn)為,光照強度沒有明顯影響梯控制. 減少厚度的影響階梯式步進著. 寧等. [16]進行了一系列實驗,燒結(jié)過程中找到的影響艙口長度對材料的各向異性, 異質(zhì)性和力量的一部分. 他們得出結(jié)論認(rèn)為,短期艙口線造成嚴(yán)重收縮,變得不太均勻. 這是從文獻上面那一部分精度的影響是高度收縮. 激光功率,光束速度和層厚度有顯著影響收縮固化[10] . 寧等. [16]提出一種算法,以找出最佳的孵化方向的一個典型層考慮收縮作為 功能艙口的長度. 許多研究者[ 5,12,13,15,16 ]集中研究的準(zhǔn)確性和失真在SLS過程,或是用有限元素分析或 他們提出的一個因素在X , Y , Z方向規(guī)模的STL文件. 任何企圖似乎是在作者的知識學(xué)習(xí)效果的工藝參數(shù)對收縮的SLS過程 其中一個主要原因是失誤. 因此,目前的工作,目的在找出影響參數(shù),即激光功率,光束的速度,艙口間距 部分床溫度和掃描長度收縮更好的準(zhǔn)確性. 實驗計劃用口的l16b直交. 差異百分比維CAD模型與原型裝配沿X , Y和Z軸被視為反應(yīng). 收盤/氮比和方差是用來分析的主要作用,并獲得最佳參數(shù)精度最高. 回歸模型的比例縮沿X , Y和Z軸的發(fā)展規(guī)模的STL文件,為更好的準(zhǔn)確性. 確認(rèn)試驗,是進行驗證的發(fā)展模式,在適宜水平的參數(shù). 案例研究的一個基準(zhǔn)成分,還向獲得信心
2 . 規(guī)劃實驗,
實驗計劃用Taguchi方法,因為它被認(rèn)為是一種有力的工具,當(dāng) 一個過程,是受一些參數(shù). 經(jīng)典方法實驗規(guī)劃(階乘設(shè)計,分?jǐn)?shù)階乘設(shè)計 等)的大量實驗,要進行大量的工藝參數(shù)增加, 這是困難的,較為費時,而且還導(dǎo)致成本較高,因為這是個案,與反相. 為了解決這個問題, 田口提出了一項實驗計劃,在職權(quán)直交使不同組合參數(shù)及其水平 每個實驗〔17,18〕. 根據(jù)這項技術(shù),整個參數(shù)空間中研究最少實驗次數(shù). 簡介田口方法介紹如下. 2.1 . 田口方法田口方法利用三大步驟,即系統(tǒng)設(shè)計, 參數(shù)設(shè)計和公差設(shè)計優(yōu)化的一個過程或產(chǎn)品. 在系統(tǒng)設(shè)計時,科學(xué)和工程技術(shù)知識應(yīng)用于生產(chǎn)的一個基本功能樣機的設(shè)計. 它包含選擇的材料,零部件,生產(chǎn)設(shè)備,工藝參數(shù)值, 等下,對系統(tǒng)的設(shè)計是參數(shù)化設(shè)計, 它是用來優(yōu)化設(shè)置工藝參數(shù)值,以提高質(zhì)量為特征. 最后一步的優(yōu)化公差設(shè)計, 用于測定和分析公差左右最佳設(shè)定推薦的參數(shù)設(shè)計[ 17,18 ] . 為了提高測量精度,在SLS過程中, 參數(shù)設(shè)計提出口,是通過在現(xiàn)有的工作,為建模萎縮. 2.2 . 詳情實驗具有兼容30和30mm截面具有不同長度(即相同掃描長度)被選為 標(biāo)本. 所使用的材料在目前的工作是聚酰胺粉刷新率30:70的新鮮和使用粉末. 靶場激光功率, 束速度和孵化間距選擇基于最大能量密度(下面) ,因為更高能量密度的原因 降解材料.
E=P/V*HS