冰冻自由挤出成型(Freeze-form Extrusion Fabrication . FEF)是基于水基膏体的快速成型工艺,所成型零件具有较高的致密度、脱脂速度快且对环境无污染。由于FEF工艺是一种非连续挤出工艺,目前国内外对于非连续挤出理论和工艺的研究并不多,且膏体以水介质为溶剂,只利用少量有机粘结剂,在柱塞挤压过程中易发生固—液分离现象,因此,本课题通过对水基膏体连续与非连续挤出过程中不同挤出工艺参数进行研究,从而为FEF设备的开发提供理论依据和数据支持。全文的主要工作如下:膏体挤出工艺是FEF工艺的基础,欲对其进行研究,首先设计并制造出一套简单可行的基于水基陶瓷膏体的柱塞式挤出试验装置,并对挤出机体相关部件的设计和选择作了详细的阐述。其次编制了上、下位机的控制软件以实现对挤出装置的控制。上位机采用普通PC机,利用VB设计出人机交互界面以实现步进电机连续与非连续运动的控制和挤压力的实时采集,重点介绍了与下位机的数据传输格式及接收方式;下位机则利用以F2812为核心的DSP系统来完成对底层软件的控制,采用模块化程序设计思想,分别对程序初始化模块、中断模块、电机控制模块、通信模块及ADC采样模块等作了详细阐述。通过对编制好软件测试表明,对挤出过程的控制均达到预期的效果。通过比较不同挤出工艺参数对挤压力和挤出体液相含量的影响来表征挤出过程中膏体的流动过程和传质机理,通过分析总结给出了比较好的挤出工艺参数。对于连续和非连续挤出而言,随着挤出速度的增加,挤压力均呈上升趋势,膏体的液相迁移行为也越不明显,当速度大于0.125mm/s时,基本不发生液相迁移行为;在同样挤出速度条件下,随着挤出头长度的增加,挤压力也呈增加趋势,膏体发生液相迁移行为将变得更加明显,且低挤出速度相对于高挤出速度挤压力增加的趋势更加明显;在同样挤出速度条件下,随着装载量的增加,挤出过程中的四个阶段均呈上升趋势,而挤压力则没有明显的变化;为了解决非连续挤出过程“停止”产生的“流涎”现象,通过大量实验后,得到了稳定阶段挤出速度与回退位移曲线,该曲线基本上杜绝了“流涎”。