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基于挤出的陶瓷膏体快速成型(Extrusion Freeform Fabrication-EFF)工艺是一种使用陶瓷膏体作为成型材料,以丝材堆积的形式成型实体零件的工艺,其工作原理与3D打印技术中的熔融沉积制造(FDM)工艺相似。由于这种成型工艺是以增材的形式来成型陶瓷零件,因此很好的解决了由于陶瓷高硬度、高耐磨性而难以机加工的缺点;同时由于该工艺摆脱了模具的限制,因此可以成型复杂形状的陶瓷零件,具有加工成本低,成型速度快,节省劳动力等优点。 本文对基于挤出的陶瓷膏体快速成型工艺与控制进行了研究,设计并搭建了快速成型装置和运动控制系统,而后通过该工艺对氧化锆陶瓷膏体进行了堆积性能试验。 本论文中设计搭建的快速成型机不仅可以在常温环境下对水基陶瓷膏体进行堆积成型,而且可以在低温环境下来成型水基陶瓷膏体。本论文中EFF实验装置主要包括机架、挤出装置和运动机构几部分,在设计思想上采用龙门式机架、套筒式挤出装置和线性模组的运动机构。在机构的配置上采用X轴在上,Y、Z轴在下,工作台上下运动的机构配置。 本文的运动控制系统采用以能够处理庞大信息量的 PC计算机具有的强大硬件和软件资源为平台,基于 PMAC可编程多轴运动控制卡的开放式运动控制系统。该系统可以充分的利用PC机固有的硬件和软件资源,不仅可以实现多轴联动,有效的满足控制任务的使用要求,而且具有更大的通用性、灵活性和无可比拟的开放性。 本文还利用该设备研究了扫描速度和成型温度对水基氧化锆膏体的堆积性能的影响。在常温下,扫描速度分别为60mm/min、120mm/min、180mm/min、240mm/min时,成型制件的最大角度为27゜、26゜、22゜、0゜;在Vn=120mm/min,成型温度分别为-5℃、-10℃、-15℃时,成型制件最大角度分别为26゜、27゜、30゜。膏体的堆积性能随着扫描速度和成型温度的整体变化趋势为:扫描速度越快,堆积的成型制件的最大角度越小,当扫描速度过快时,制件无法堆积成型;在能够顺利成型的温度范围内,成型温度越低,成型制件能够堆积的最大角度越大,膏体堆积性能越好,成型时无需加支撑。 最后本文利用EFF实验设备成型了不同形状的水基氧化锆三维制件,初步实现了本论文对设备所要求的功能。