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数控加工参数对FDM成型精度影响研究
数控加工参数对FDM（FusedDepositionModeling，熔融沉积建模）成型精度的影响研究
摘要：FDM是一种常见的3D打印技术，它通过在加热的挤出喷嘴中熔化材料，然后层层堆积形成物体。本文通过系统研究不同数控加工参数（例如喷嘴温度、挤出速度、层高等）对FDM成型精度的影响，旨在优化FDM打印过程，提高打印质量和精度。
关键词：FDM，数控加工参数，成型精度，打印质量，打印精度
1.引言
FDM是一种快速成型技术，它在汽车、航空航天、医疗器械等领域得到了广泛应用。然而，由于打印过程中的设计和操作参数的不同，FDM打印件的精度存在一定的差异。因此，研究数控加工参数对FDM成型精度的影响，对于提高FDM打印质量和精度具有重要意义。
2.数控加工参数的影响因素
2.1喷嘴温度
喷嘴温度是影响FDM打印质量和精度的重要参数。过低的温度会导致挤出物料不充分熔化，造成层间附着力不足或出现断层；而过高的温度则会导致挤出物料过度熔化，容易造成打印件表面的脆性或变形等问题。因此，通过优化喷嘴温度可以改善FDM打印件的成型精度。
2.2挤出速度
挤出速度是指3D打印设备中挤出喷嘴挤出挤出料的速度。挤出速度的变化将直接影响挤出物料的熔融均匀性和打印层间附着力。挤出速度过快容易导致熔融物质无法充分附着到上一层，影响立体打印件的质量。而挤出速度过慢则可能会增加打印时间，影响生产效率。因此，选择合适的挤出速度对于提高FDM打印件的成型精度至关重要。
2.3层高
层高是指每一层的厚度，选择合适的层高也是影响FDM成型精度的重要因素。较大的层高可能会导致生成的模型表面粗糙或缺失细节，而较小的层高则会增加打印时间。因此，在FDM打印过程中需要平衡层高选择，以提高打印质量和精度。
3.数控加工参数的优化方法
3.1正交实验法
利用正交实验法可以通过系统化的方法研究不同数控加工参数对FDM成型精度的影响。该方法通过设计一组正交实验，系统地改变喷嘴温度、挤出速度和层高等参数，并评估不同参数组合下的打印件质量和精度。通过分析实验结果，可以确定最佳的数控加工参数组合，从而优化FDM打印过程。
3.2建立数学模型
通过建立数学模型，可以模拟不同数控加工参数对FDM成型精度的影响。基于数学模型可以进行参数优化和参数敏感性分析，从而寻找最佳的数控加工参数组合。数学模型还可以为FDM打印过程提供理论指导，提高打印质量和精度。
4.研究结果和讨论
通过对不同数控加工参数进行研究，可以得出如下结论：
-喷嘴温度在一定范围内的增加可以提高FDM打印件的表面平整度和附着力。然而，过高的喷嘴温度会导致打印件变形或熔融物质流动不稳定等问题。
-挤出速度的选择对FDM打印件的成型精度有明显影响。过快的挤出速度会导致凝固物质的附着不完全，使得打印件的层间粘结力不足。
-层高的选择要根据所需打印件的精度要求进行调整。较小的层高可以提高打印件细节的表现，但会增加打印时间。
5.结论
本文对数控加工参数对FDM成型精度的影响进行了综述。研究结果表明，合理选择喷嘴温度、挤出速度和层高可以显著提高FDM打印件的质量和精度。通过正交实验法和建立数学模型，可以优化FDM打印过程，提高打印效率和精度。未来的研究可以进一步探索其他数控加工参数对FDM成型精度的影响，并开发更高效的FDM打印技术。