基于擠出的陶瓷零件快速成型工藝及其控制的研究.pdf

1、基于擠出的陶瓷膏體快速成型(Extrusion Freeform Fabrication-EFF)工藝是一種使用陶瓷膏體作為成型材料,以絲材堆積的形式成型實(shí)體零件的工藝,其工作原理與3D打印技術(shù)中的熔融沉積制造（FDM）工藝相似。由于這種成型工藝是以增材的形式來成型陶瓷零件，因此很好的解決了由于陶瓷高硬度、高耐磨性而難以機(jī)加工的缺點(diǎn)；同時(shí)由于該工藝擺脫了模具的限制，因此可以成型復(fù)雜形狀的陶瓷零件，具有加工成本低，成型速度快，節(jié)省勞動(dòng)力等

2、優(yōu)點(diǎn)。
　　本文對(duì)基于擠出的陶瓷膏體快速成型工藝與控制進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)并搭建了快速成型裝置和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，而后通過該工藝對(duì)氧化鋯陶瓷膏體進(jìn)行了堆積性能試驗(yàn)。
　　本論文中設(shè)計(jì)搭建的快速成型機(jī)不僅可以在常溫環(huán)境下對(duì)水基陶瓷膏體進(jìn)行堆積成型，而且可以在低溫環(huán)境下來成型水基陶瓷膏體。本論文中EFF實(shí)驗(yàn)裝置主要包括機(jī)架、擠出裝置和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)幾部分，在設(shè)計(jì)思想上采用龍門式機(jī)架、套筒式擠出裝置和線性模組的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。在機(jī)構(gòu)的配置上采用X軸在

3、上，Y、Z軸在下，工作臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)配置。
　　本文的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)采用以能夠處理龐大信息量的 PC計(jì)算機(jī)具有的強(qiáng)大硬件和軟件資源為平臺(tái)，基于 PMAC可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制卡的開放式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以充分的利用PC機(jī)固有的硬件和軟件資源，不僅可以實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)，有效的滿足控制任務(wù)的使用要求，而且具有更大的通用性、靈活性和無可比擬的開放性。
　　本文還利用該設(shè)備研究了掃描速度和成型溫度對(duì)水基氧化鋯膏體的堆積性能的影響。在常溫

4、下，掃描速度分別為60mm/min、120mm/min、180mm/min、240mm/min時(shí)，成型制件的最大角度為27゜、26゜、22゜、0゜；在Vn=120mm/min，成型溫度分別為-5℃、-10℃、-15℃時(shí)，成型制件最大角度分別為26゜、27゜、30゜。膏體的堆積性能隨著掃描速度和成型溫度的整體變化趨勢(shì)為：掃描速度越快，堆積的成型制件的最大角度越小，當(dāng)掃描速度過快時(shí)，制件無法堆積成型；在能夠順利成型的溫度范圍內(nèi)，成型溫度越低