基于FDM工艺的零件成型质量工艺参数研究.docx

基于FDM工艺的零件成型质量工艺参数研究
随着3D打印技术的发展，FDM（熔丝沉积制造）技术已成为广受欢迎的成型技术。然而，在FDM制造过程中，成型质量高度依赖于工艺参数的设定。因此，研究FDM工艺参数对零件成型质量的影响，对于提升FDM技术的生产效率和质量至关重要。
一、FDM工艺介绍
FDM工艺是一种增材制造工艺，它使用计算机辅助设计（CAD）软件将3D数字模型转换为可供打印的分层路线。打印过程中，一个熔丝料（通常是ABS或PLA）通过一条称为挤压头的喷嘴挤出并附着在一个建造板上，形成一个薄膜。然后，机器沿着先前设置的路线移动，喷出的塑料按预定的顺序放置，逐层累积，最终形成一个3D产品。这种方法可以制造轻质、坚固、复杂的组件和部件，并且速度相对较快。
二、FDM工艺参数
FDM工艺参数包括打印温度、挤出速度、挤出量、层厚、层间距和填充方式。这些参数直接影响零件成型质量和性能。
1.打印温度：
打印温度控制喷嘴和打印材料的温度，可以使材料在必要时固化或熔化。太低的打印温度可能导致材料过于粘稠或无法完全附着在建造板上，而高温则会使材料变软，产生变形或热惯性应力的问题。因此，使用适当的打印温度是打印质量的重要因素之一。
2.挤出速度：
挤出速度控制打印材料流经喷嘴的速度。如果速度太低，则可能会增加打印时间，而速度太快可能会导致材料溢出或喷嘴堵塞。挤出速度必须在适当的范围内进行调整，以防打印过程中发生问题。
3.挤出量：
挤出量决定材料的流出量。如果挤出量太少，则材料可能无法完全填充所需的区域，而太多的挤出量可能会导致材料积聚或塌陷。因此，必须根据所打印的零件进行适当的挤出量调整。
4.层厚：
层厚是决定零件表面质量、精度和打印速度的重要参数。层厚较小可提高零件表面光滑度和精度，而过大则会降低零件表面的质量。适当的层厚会在打印过程中达到最佳的成型质量。
5.层间距：
层间距是相邻层之间的距离，与零件的打印精度和密实度有关。层间距太小会增加打印时间和材料用量，同时可能导致零件表面不光滑，而层间距过大可能导致零件表面的孔洞和瑕疵。
6.填充方式：
填充方式是零件内部空间填充的方式，包括网格填充、实心填充、外壳填充等。这些设置可以影响零件的重量、强度和密实度。
三、工艺参数对零件成型质量的影响
FDM工艺参数的不同组合可以产生不同的零件成型质量。如何调整工艺参数以改善打印质量是制造商的一项重要工作。
1.打印温度：
适当的打印温度可以产生更好的附着力、表面的细节和适当的坚硬度。然而，温度过低可能会导致运动中的零件粘连，而温度过高可能会导致变形、损坏和表面糊状。
2.挤出速度：
适当的挤出速度能够生产均匀和具有准确细节的零件。但是，过高的挤出速度可能会损坏零件的表面，过低的速度可能会导致充满缺陷的安装零件。
3.挤出量：
恰当的挤出量可以防止零件中的空洞和缺陷，但过多的挤出量可能会导致零件表面粗糙或裂缝。
4.层厚：
薄层厚度有助于生产细节和平滑的表面，同时也增加了成型的时间和材料成本。然而，厚层厚度会缩短打印时间，但是易产生粗糙、不光滑或有缺陷的表面。
5.层间距：
适当的层间距可以提供平稳的表面和更好的密度，但过大的层间距会导致材料的过度积累、内部空洞和表面糊状。
6.填充方式：
适当的填充方式可以提供强度或密实度，不良的填充方式可能会使零件脆弱或过度压缩。
四、结论
因此，FDM工艺参数对零件成型质量有着显著的影响。即便是精心设计的零件模型，在打印幅度中也可能因工艺参数不当而导致成型效果不佳，从而损害工业成品或实验成果。因此，优化工艺参数可以提高FDM技术的生产率和质量。对于某些具体零件，必须进行适当的工艺参数测试，以确保打印出的零件在尺寸、外观和执行功能方面都符合要求。