FDM型3D打印机螺杆设计与性能分析

作     者：任礼 白海清 鲍骏 贾仕奎 李超凡 杨思瑞 REN Li;BAI Haiqing;BAO Jun;JIA Shikui;LI Chaofan;YANG Sirui

作者机构：陕西理工大学机械工程学院陕西汉中723001 陕西省工业自动化重点试验室陕西汉中723001 陕西理工大学材料科学与工程学院陕西汉中723001 

出 版 物：《塑料》 (Plastics)

年 卷 期：2022年第51卷第5期

页      面：1-7页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(51703121) 陕西理工大学研究生创新基金(SLGYCX2124) 

主　　题：3D打印 螺杆强度 有限元 间隙 流场 

摘      要：螺杆挤出式熔融沉积成型(FDM)喷头解决了传统喷头对打印材料选择范围限制较大的问题。基于螺杆挤出机构的工作原理,设计了应用于桌面级3D打印设备的小型化螺杆挤出系统,并搭建了运动平台。为保证挤出系统安全稳定运行,根据3D打印工况核算了螺杆强度,并通过静力学有限元分析对结果进行了验证,明确了其应力集中现象在螺杆根径较小的加料段螺棱底部最明显。加料段截面平均应力为15.799 MPa,远小于材料许用应力278.333 MPa,强度符合要求。进行了流场的数值模拟,讨论了两类实际存在的螺杆-料筒间隙变化对流场的影响,结果表明,间隙变化量小于0.05 mm时,流场参数趋近理想状态,大于0.1 mm时,则对挤出机构性能带来不利影响,因此,合理的结构设计能提高挤出系统的刚度,保证制品质量。