利用浆料直写技术可实现陶瓷3D打印的无模常温成型,基于螺杆挤出机在食品加工等领域的广泛应用,提出一种螺杆挤出结构代替原有的针筒式挤出结构,为了理解陶瓷浆体在螺杆螺道内的流动情况,首先通过流变仪测定了浆体的流变特征并采用MATLAB拟合了浆体的本构方程,最后利用格子Boltzmann方法(LBM)对流动过程进行了分析,获得了流线图及速度场分布情况,由数值模拟的结果可以发现,浆体的流动主要集中在螺道的中部,而在靠近壁面的部分速度较小。

浆料直写技术作为陶瓷材料成形新兴技术3D打印中的主要技术之一,可以实现对简单形状工件的快速成形。以单螺杆挤出机为出料结构,以SiO2陶瓷粉末为主要原材料,制备成形所需的混合浆体,利用流变仪进行流变实验,通过MATLAB进行拟合后获得浆体的流变方程,提出修正格子Boltzmann方法(LBM),对浆体在螺杆中流动进行数值模拟分析,结果表明提出的修正LBM可以有效模拟陶瓷浆体的流动。数值分析结果显示SiO2陶瓷浆体的流动主要集中在相邻螺棱的中部且在不同位置处的速度存在明显的差异。

利用浆料直写技术对SiO2粉末进行成型时,将受到诸多因素的影响,其中颗粒大小即为其中重要因素之一。利用不同颗粒大小SiO2粉末制备对应的陶瓷浆体,针对流变实验中浆体呈现的典型非牛顿特征,提出一种修正格子Boltzmann方法(LBM)对浆体在挤出机中的流动进行分析,从流体力学角度探究颗粒大小对浆体流动性的影响,结果表明不同颗粒大小导致了流线中心位置及流速大小的差异,较小粒径的陶瓷粉末将有助于浆体的流动。对于不同颗粒大小制成的浆体,其在挤出机中的流动均主要集中在中部位置,在后期设计挤出机结构时可考虑增加螺距,增大有效流动区域。

提出CNC多功能组合机床加工系统的总体构成及功能要求,系统地阐述其卡盘夹紧系统、铣头箱及磨头箱锁紧系统、尾架夹紧系统等液压系统的总体设计,完成液压系统各元件的选型。设计的液压系统既满足了各加工环节的相对独立,同时又能实现各加工环节间的协调运行,从而保证加工过程应有的灵活性、稳定性及加工零件的尺寸精度等,同时提高了机床辅助运动的工作效率。

为了提高熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)成型件的表面质量,提出利用数控加工对FDM成型件进行表面加工的后处理方法,研究打印速度、挤出速度和分层厚度等工艺参数对成型件的成型误差和表面粗糙度的影响,在此基础上,研究数控加工对其加工误差和表面粗糙度的影响。结果表明:FDM成型件表面粗糙度较大,最大达到24.434μm,合理设置打印速度、挤出速度和分层厚度可以有效降低FDM成型件的成型误差;数控加工可以有效降低FDM成型件的表面粗糙度值,表面粗糙度降低到1.979~2.446μm。

为了提高熔融沉积成型（FDM）打印件的表面质量,提出利用数控加工方式对FDM工艺成型件进行表面加工的后处理方法。采用正交试验法,分别研究主轴转速、进给速度和切削深度等数控加工参数对FDM工艺成型件的表面加工误差和表面粗糙度的影响。结果表明,通过数控加工可以有效提高FDM工艺成型的精度。当主轴转速为600r/min,切削深度为0.4mm,进给速度为0.1mm/min时,加工误差达到最小值0.01mm。当进给速度为0.1mm/min,切削深度为0.4mm,主轴转速为400r/min时,表面粗糙度达到最小值1.824μm。

当前在微操作领域,应用于细胞及更小单位的基因组织手术逐渐普遍,但其局限性在于缺乏优良的显微操作装备。基于此,提出一种可应用于显微操作的三转两移5自由度混联机器人机构。运用约束螺旋方法对机构展开了自由度分析;通过机构的几何约束关系求得机构的位置正反解,基于正反解得到机构的雅可比矩阵,证明了机构的非耦合特性;最后建立了机构的运动学模型,通过Matlab建立机构虚拟样机模型并仿真,得到机构末端的线性位移和角速度输出图像,验证了理论分析的正确性,为机构的实践应用提供了理论基础。