[发明专利]熔融沉积制造过程中打印件的温度与翘曲变形的预测方法在审

专利信息
申请号: 202010332075.5 申请日: 2020-04-24
公开(公告)号: CN111523269A 公开(公告)日: 2020-08-11
发明(设计)人: 韩江;童驹;田晓青;夏链 申请(专利权)人: 合肥工业大学
主分类号: G06F30/23 分类号: G06F30/23;B33Y50/00;G06F113/10;G06F119/08;G06F119/14
代理公司: 上海光华专利事务所(普通合伙) 31219 代理人: 苗晓娟
地址: 230009 安*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 熔融 沉积 制造 过程 印件 温度 变形 预测 方法
【说明书】:

发明提供一种熔融沉积制造过程中打印件的温度与翘曲变形的预测方法,包括步骤:获取所述打印件的仿真模型并对所述模型进行网格划分;获取所述模型的热学属性相关参数;以进行网格划分后的模型及所述热学相关参数为依据,利用瞬态热分析,获得打印件在熔融沉积成型过程中的温度分布;获取所述模型的力学属性,得到所述打印件的力学模型;以所述力学模型及所述打印件在熔融沉积成型过程中的温度分布为依据,获得打印件在熔融沉积成型过程中的应力分布与形变。它旨在解决现有技术中心由于资金和时间成本的限制所导致的无法预测零件在成型过程中的温度、应力的分布及翘曲变形的情况。

技术领域

本发明涉及先进制造领域,尤其涉及一种熔融沉积制造过程中打印件的温度与翘曲变形的预测方法。

背景技术

近年来FDM(Fused Deposition Modeling,熔融沉积成型)以其低成本、易维护、成型材料广且价格较低、占用空间小等特点得到广泛应用。利用FDM技术进行模型的成型时,所采用的的材料基本为热塑性材料,材料在喷嘴处被加热,熔融的材料从喷嘴挤出并随着喷嘴的运动一层层堆积,随后逐渐冷却,最终形成所需的模型。在成型过程中材料会经历多次的不均匀的加热与冷却循环,这就造成了模型各处固化时间不同以及温度场、应力场分布不均,进而导致翘曲变形,甚至出现层间脱粘、开裂等失效现象,影响成型精度。为尽量避免零件失效,减小零件的翘曲变形,一般在正式生产前需要打印试块进行试错试验,得到较为合理的打印参数。但是该过程受资金和时间成本的限制,且实验中受到测量手段的限制,并不能很好地得到零件在成型过程中的温度、应力的分布状况,也不能预测整个零件的翘曲变形。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的至少在于提供一种熔融沉积制造过程中打印件的温度与翘曲变形的预测方法,旨在解决现有技术中心由于资金和时间成本的限制所导致的无法预测零件在成型过程中的温度、应力的分布及翘曲变形的情况。

为实现上述目的及其他相关目的,本发明的一个实施方式提供一种熔融沉积制造过程中打印件的温度与翘曲变形的预测方法,包括步骤:

获取所述打印件的仿真模型并对所述模型进行网格划分;

获取所述模型的热学属性相关参数;

以进行网格划分后的模型及所述热学相关参数为依据,利用瞬态热分析,获得打印件在熔融沉积成型过程中的温度分布;

获取所述模型的力学属性,得到所述打印件的力学模型;

以所述力学模型及所述打印件在熔融沉积成型过程中的温度分布为依据,获得打印件在熔融沉积成型过程中的应力分布与形变。

在一个实施方式中,获取所述模型并对所述模型进行网格划分的步骤包括:

根据待打印的零件形状尺寸建立仿真模型;

将打印线宽定义为单元格的长与宽,分层层厚定义为单元格的高,对所述模型进行网格划分。

在一个实施方式中,所述热学属性相关参数包括:单元类型、打印材料的热物性参数、熔融沉积制造装置的热学属性初始条件、打印件的热学属性边界条件、扫描方式、载荷加载方式及载荷步中的至少一种。

在一个实施方式中,所述热物性参数包括:密度,比热容,导热系数,综合换热系数中的至少一种。

在一个实施方式中,以进行网格划分后的模型及所述热学相关参数为依据的步骤包括:

定义所述热物性参数;

设定初始条件、边界条件、载荷加载方式及载荷步;

确定扫描方式,以生死单元技术、设定的载荷加载方式及载荷步为依据。

在一个实施方式中,所述载荷加载方式为阶跃方式加载载荷。

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