熔融沉积快速成型支撑算法设计及试验研究

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1、中图分类号：TP273论文编号：102870518-S071学科分类号：080202硕士学位论文熔融沉积快速成型支撑算法设计及试验研究研究生姓名徐铠学科、专业机械电子工程研究方向机电控制及自动化指导教师赵东标教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringDesignandExperimentalResearchonSuppor

2、tAlgorithmforFusedDepositionModelingAThesisinMechanicalandElectricalEngineeringbyXuKaiAdvisedbyProfessorZhaoDongbiaoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含

3、其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要熔融沉积快速成型（FusedDepositionModeling，FDM）是以热熔材料为原材料的分层堆积成型的增材制造技术。熔融沉积快速成型凭借制造成本低、速度快等优势在许多领域发挥着越来越重要的作用。熔融沉积成型技术

4、由许多关键技术组成，支撑算法是其中必不可少的一环。本文提出了一种基于轮廓信息的自适应支撑算法，对支撑结构的添加位置和形状进行了优化设计。首先，本文介绍了针对数字模型的切片分层算法。该算法得到的轮廓数据可以作为自适应支撑算法的数据基础。本文提出的切片分层算法结合现有切片分层算法的优点，先对面片进行分组处理，再在特定分组中求得面片之间的邻接关系。邻接关系的建立加快了求取轮廓数据的过程。在获得模型轮廓数据点后，对切片分层算法的运行效果进行仿真验证。其次，本文提出了自适应支撑算法。自适应支撑算法使用熔丝宽度值重新划分轮廓点间距，使用熔丝的安全悬

5、空距离值作为待支撑点的判断依据，使用支撑柱稳定存在条件作为支撑柱的生成依据。以试验获取的上述三个参数值（熔丝宽度、安全悬空距离和支撑柱稳定存在条件）作为自适应支撑算法的判断参数，使得选取的待支撑区域和生成的支撑结构更为准确可靠。然后对自适应支撑算法每个部分的实现细节展开进一步阐述，并对自适应支撑算法的运行效果进行仿真验证。最后，以自主设计制造的FDM设备作为试验装置，试验得到了自适应支撑算法使用的三个参数的实际值。试验验证自适应支撑算法的可行性，并通过试验数据比较自适应支撑算法与其他主流支撑算法处理效果的优劣。关键词：熔融沉积快速成型，

6、切片分层算法，支撑算法，自适应。I熔融沉积快速成型支撑算法设计及试验研究ABSTRACTFusedDepositionModeling(FDM)isakindoflayeredmanufacturingtechnologywithhot-meltmaterial.FDMplaysanincreasinglyimportantroleinmanyfieldsforitslowcostandhighmanufacturingspeed.ThesupportalgorithmisoneofessentialpartamongFDM’keyte

7、chnologies.Anadaptivesupportalgorithmbasedoncontourdataisproposedinthisthesisforoptimizingsupportstructure’locationandshape.Aslicingalgorithmofdigitalmodelisproposedinthethesis,andthecontourdataobtainedbythisalgorithmcanbeusedinadaptivesupportalgorithm.Theproposedslicing

8、algorithmisbasedonsummarizingadvantagesoftheexistingslicingalgorithms.Theconcretestepsareasfollows:Thet