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    PEEK/CF成型用六自由度FDM 3D打印系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真

    2022-10-26 08:00:24夏振寶張鵬飛李俊儒李欣琳張傳偉何田王曉
    工程塑料應(yīng)用 2022年10期
    關(guān)鍵詞:螺桿打印機(jī)復(fù)合材料

    夏振寶,張鵬飛,李俊儒,李欣琳,張傳偉,何田,王曉

    (1.青島大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,山東 青島 266071;2.青島大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院,山東 青島 266071)

    聚醚醚酮(PEEK)是一種特殊的半結(jié)晶芳香族熱塑性樹(shù)脂,具有優(yōu)良的物理和力學(xué)性能[1]。由于分子鏈中存在苯環(huán)和醚鍵,PEEK具有一定程度的剛性,同時(shí)具有良好的成型加工性。分子鏈的剛性結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了高熔體黏度[2-3]。在100 rad/s的剪切速率 下,PEEK的 熔體黏 度 可以達(dá) 到3 665 Pa·s[4]。PEEK材料的熔點(diǎn)為343℃,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為143℃[5]。PEEK可以在250℃以下連續(xù)穩(wěn)定地使用[6]。目前,PEEK材料已經(jīng)在航空航天、飛機(jī)制造、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[7-8]。碳纖維(CF)因其優(yōu)異的力學(xué)性能、生物相容性而被普遍用作PEEK復(fù)合材料的增強(qiáng)材料[9-10]。研究表明,低泊松比和高導(dǎo)熱性的CF可以改善PEEK/CF復(fù)合材料的翹曲變形,降低復(fù)合材料的殘余應(yīng)力,提高復(fù)合材料的耐高溫性,并且可以通過(guò)調(diào)整孔徑及分布來(lái)改善材料的性能[11]。

    由于PEEK特殊的材料性能,對(duì)加工工藝要求較高,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)PEEK/CF復(fù)合材料3D打印開(kāi)展了相應(yīng)的改進(jìn)研究,取得了階段性的成果。Liu Hansong等[12]利用聚醚酰亞胺(PEI)和ZIF-67,通過(guò)協(xié)同策略提高了PEEK/CF復(fù)合材料的界面強(qiáng)度,改性后的復(fù)合材料的界面剪切強(qiáng)度增加了40.5%。Hosseini等[13]通過(guò)激光輔助繞帶技術(shù)分析了PEEK/CF復(fù)合材料成型的影響因素。該實(shí)驗(yàn)通過(guò)評(píng)估各種熱模型的能力,獲得精確的溫度分布,可應(yīng)用于3D領(lǐng)域中傳導(dǎo)效應(yīng)的研究。3D打印過(guò)程中常常通過(guò)打印支撐材料來(lái)避免懸空打印,但是支撐材料既費(fèi)時(shí)又耗材。多自由度3D打印技術(shù)可以通過(guò)改變打印方向來(lái)抵消重力,從而實(shí)現(xiàn)部分模型的無(wú)支撐打印。Wu等[14]提出了Robo FDM打印系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)支撐熔融沉積式3D打印,設(shè)計(jì)一臺(tái)末端安裝打印平臺(tái)的六自由度UR機(jī)器人手臂系統(tǒng),然后與固定的打印噴嘴配合打印,該裝置大幅減少了材料浪費(fèi),提升了打印質(zhì)量。

    目前,制備PEEK/CF復(fù)合材料仍存在諸多問(wèn)題亟待解決。最近,提出了一個(gè)激光輔助加熱螺桿擠出打印頭的概念[15]。主要設(shè)計(jì)原理是利用激光輔助加熱來(lái)快速熔化PEEK,并通過(guò)螺旋擠壓裝置來(lái)提高打印的擠壓力。筆者基于激光輔助加熱螺桿擠出打印裝置,設(shè)計(jì)一種新型的六自由度FDM 3D打印機(jī),來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)PEEK/CF復(fù)合材料的打印。

    1 新型3D打印機(jī)工作原理

    傳統(tǒng)FDM 3D打印方式是在空間布局上能實(shí)現(xiàn)X-Y-Z三軸的聯(lián)合移動(dòng),但無(wú)法避免階梯效應(yīng),而六自由度FDM 3D打印可以實(shí)現(xiàn)如圖1a所示的X-Y-Z三軸的移動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)[16],可通過(guò)改變打印方向?qū)崿F(xiàn)對(duì)階梯效應(yīng)的優(yōu)化,彌補(bǔ)了單方向打印的缺陷。另外,在保證打印精度的前提下,六自由度FDM還可以減少支撐結(jié)構(gòu)的使用,減少打印材料和打印時(shí)間的浪費(fèi),同時(shí)改善了打印產(chǎn)品的質(zhì)量。

    圖1 傳統(tǒng)與六自由度的FDM 3D打印示意圖

    在筆者研制的新型3D打印機(jī)中,設(shè)計(jì)了PEEK/CF復(fù)合材料3D打印實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的整體框架,包括上位機(jī)、控制系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和后處理等組成。首先通過(guò)SolidWorks等3D軟件對(duì)目標(biāo)模型進(jìn)行建模,然后導(dǎo)出成STL格式后導(dǎo)入切片軟件中。在切片軟件中通過(guò)設(shè)置層高、內(nèi)外部填充圖案和填充走線角度等參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)填充路徑,然后生成Gcode文件。特別地,由于復(fù)合材料打印過(guò)程會(huì)存在開(kāi)環(huán)的運(yùn)動(dòng)路徑,從而產(chǎn)生空調(diào)轉(zhuǎn)的情況。并且由于纖維未剪斷,空調(diào)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)纖維拉扯等現(xiàn)象,所以要對(duì)Gcode代碼進(jìn)行編輯修改,采用添加輔助線的方式來(lái)合理解決這一問(wèn)題[17]。將編輯修改后的Gcode文件傳輸給打印平臺(tái)控制系統(tǒng),由控制系統(tǒng)完成Gcode代碼的譯碼,其中主要包括溫控、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)交互等功能,將伺服指令傳給實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),各執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行打印工作,待打印完成后再對(duì)材料表面進(jìn)行后處理工藝,以提高成型件質(zhì)量。具體框架如圖2所示。

    圖2 新型3D打印機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框架

    2 新型3D打印機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    2.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    新型3D打印機(jī)主要包括:六自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)系統(tǒng);PEEK激光輔助加熱漸變螺桿擠出系統(tǒng);PEEK/CF復(fù)合材料混合打印系統(tǒng);打印平臺(tái)、機(jī)架支撐系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)等。打印機(jī)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示。

    圖3 新型3D打印機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖

    打印平臺(tái)主要包括底座1、絲杠電機(jī)2、滑桿3、滑塊4、絲杠15和熱床5組成。絲杠電機(jī)2控制熱床5在Z軸方向上的高度,溫控系統(tǒng)控制熱床5的溫度,從而配合打印噴頭進(jìn)行打印工作。六自由度機(jī)械臂10提供X-Y-Z軸方向上的移動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng),負(fù)責(zé)3D打印過(guò)程中路徑驅(qū)動(dòng)。機(jī)械臂底座兩側(cè)的支架分別放置連續(xù)碳纖維束16與PEEK絲材17,其中PEEK絲材經(jīng)步進(jìn)電機(jī)送入打印系統(tǒng)的PEEK進(jìn)料口11。碳纖維穿過(guò)引針的針頭,將引針與碳纖維一起穿過(guò)混合加熱腔13,從噴嘴14中抽出,剪斷碳纖維使噴嘴處預(yù)留部分碳纖維。熔化狀態(tài)的PEEK進(jìn)入混合熔腔后會(huì)浸漬并擠壓碳纖維,包裹PEEK的CF從噴嘴處擠出,實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的打印。六自由度機(jī)械臂10的末端通過(guò)法蘭與打印機(jī)架7連接,打印噴嘴通過(guò)螺栓固定在打印機(jī)架7上。特別地,打印機(jī)架7上的阻尼彈簧8可消除打印過(guò)程中的微小振動(dòng),提高打印精度和穩(wěn)定性。

    2.2 六自由度機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    將六自由度機(jī)械臂應(yīng)用于3D打印領(lǐng)域,設(shè)計(jì)和控制機(jī)械臂的工作空間范圍、精準(zhǔn)性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。通過(guò)分析機(jī)械臂的位置和姿態(tài),匹配關(guān)鍵參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)打印。結(jié)合實(shí)際打印工況,選取六自由度機(jī)械臂滿足3D打印的位姿要求,不會(huì)造成自由度冗余問(wèn)題[18]。D-H參數(shù)法是當(dāng)前最常用的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方法。該方法需要從基座到末端的每個(gè)關(guān)節(jié)定義一個(gè)坐標(biāo)系,從而確定相鄰兩個(gè)坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換。機(jī)械臂的連桿坐標(biāo)系建立完畢之后,需要確定各連桿的參數(shù)[19]。機(jī)械臂各連桿的參數(shù)坐標(biāo)系如圖4所示,D-H參數(shù)的定義及相關(guān)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1和表2。通過(guò)D-H參數(shù)表可計(jì)算該機(jī)械臂的工作半徑約為480 mm,作為應(yīng)用于3D打印的桌面級(jí)機(jī)械臂,將其與打印平臺(tái)配合工作,滿足3D打印的要求。

    圖4 機(jī)械臂各連桿的參數(shù)坐標(biāo)系

    表1 D-H參數(shù)定義

    表2 D-H參數(shù)表

    2.3 PEEK/CF復(fù)合材料打印系統(tǒng)

    通過(guò)對(duì)成型系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理布局,保證在3D打印噴頭的運(yùn)動(dòng)軌跡上各部件互不干涉且運(yùn)行平穩(wěn)。PEEK/CF復(fù)合材料打印系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5所示。

    圖5 PEEK/CF復(fù)合材料打印系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    激光發(fā)射端4與PEEK絲材進(jìn)給方向成θ角(范圍為100°±5°)固定在加熱裝置上。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)PEEK絲材進(jìn)入一個(gè)圓柱形的石英室5(外徑8 mm、內(nèi)徑3 mm、長(zhǎng)10 mm),絲材在這個(gè)腔室中暴露在激光下。設(shè)計(jì)偏角一是為了保護(hù)激光源,二是為激光在腔室內(nèi)的反射提供條件。激光入射的偏轉(zhuǎn)方向可通過(guò)預(yù)加熱部分未進(jìn)入激光束的絲材來(lái)提高熔化效率。

    圓柱形熔腔5具有良好的透光性與密閉性。金箔表面質(zhì)量好、激光反射率高且易根據(jù)所需形狀變形,可包裹圓柱形熔腔外側(cè)形成反射面,滿足對(duì)平臺(tái)激光反射的要求。除了激光束入口外,熔腔被金箔6包圍,確保以最小的損失反射激光。防止散熱,熔腔外設(shè)置保溫加熱棒21和隔熱棉。最后,這些元件由鋁制外殼完全封閉,以確保安全性和剛性。

    針對(duì)高黏性材料的進(jìn)料機(jī)構(gòu),為實(shí)現(xiàn)打印速度快、質(zhì)量好和靈活性強(qiáng)的目的,采用漸變螺桿擠出機(jī)構(gòu)。該設(shè)計(jì)基于傳統(tǒng)擠出機(jī)改進(jìn),可提供高壓來(lái)抑制回流,清除夾帶空氣,通過(guò)螺桿轉(zhuǎn)速來(lái)精確控制擠出流量。預(yù)加熱后的PEEK經(jīng)步進(jìn)電機(jī)擠入桿筒1中,再由轉(zhuǎn)動(dòng)的漸變螺桿8進(jìn)行緊壓擠出。漸變螺桿8由聯(lián)軸器2連接電機(jī)1來(lái)控制轉(zhuǎn)動(dòng)。獨(dú)立螺桿電機(jī)與絲材步進(jìn)電機(jī)是為了優(yōu)化控制程序,更好地調(diào)節(jié)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)。漸變螺桿基于傳統(tǒng)三段式螺桿改進(jìn),去掉加料段,僅設(shè)計(jì)壓縮段和均化段。此設(shè)計(jì)縮小螺桿長(zhǎng)度與裝置體積,符合噴頭輕量化、小型化的設(shè)計(jì)要求。從螺桿頂部(靠近擠入端)到螺桿底部(靠近擠出端)漸變螺桿的螺紋逐漸加密,螺距與螺槽深度逐漸減小。電機(jī)轉(zhuǎn)速固定時(shí),材料在漸變螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)下所受擠壓力逐漸增大,獲得更大的擠出速度。

    此外,為了使PEEK在桿筒內(nèi)具有更好的流動(dòng)性能,設(shè)計(jì)在桿筒1外包裹一層電加熱圈7。電弧加熱圈是將電能轉(zhuǎn)變成熱能來(lái)加熱物體,溫度調(diào)節(jié)范圍大,易于實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制和遠(yuǎn)距離控制。轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿將熔化狀態(tài)PEEK通過(guò)喉管13擠入混合加熱腔10中,材料逐漸填充混合熔腔并包裹住穿過(guò)熔腔的碳纖維,浸潤(rùn)PEEK后的碳纖維從噴嘴12中擠出。噴嘴溫度對(duì)于復(fù)合材料的成型至關(guān)重要。所以噴嘴處設(shè)置可控溫度的加熱棒15。各系統(tǒng)裝置相互協(xié)調(diào)配合,完成對(duì)PEEK絲材的熔化打印工藝。

    3 漸變螺桿強(qiáng)度校核及靜力學(xué)有限元分析

    3.1 材料選擇

    漸變螺桿結(jié)構(gòu)主要尺寸參數(shù)如圖6所示,其中螺桿外徑(Ds)為6 mm,螺桿根徑(d1)為3 mm,螺桿有效長(zhǎng)度(L)為60 mm,長(zhǎng)徑比(L/Ds)為10,桿筒1內(nèi)徑(Dc)為6.5 mm。螺紋參數(shù)設(shè)計(jì)見(jiàn)表3。

    圖6 螺桿結(jié)構(gòu)示意圖

    表3 螺紋參數(shù)設(shè)計(jì)

    螺桿的材料性質(zhì)影響螺桿的導(dǎo)熱性能與擠壓性能,在PEEK/CF復(fù)合材料3D打印系統(tǒng)中,要求漸變螺桿需滿足耐磨損、耐高溫、耐高壓的性能[20]?,F(xiàn)選取綜合性能優(yōu)異的高級(jí)氮化鋼39CrMoAlA材料,其材料參數(shù)見(jiàn)表4[21]。

    表4 39CrMoAlA材料參數(shù)

    3.2 漸變螺桿強(qiáng)度校核

    在打印過(guò)程中,轉(zhuǎn)動(dòng)的漸變螺桿承受在背壓作用下PEEK帶給的軸向壓應(yīng)力,驅(qū)動(dòng)電機(jī)扭矩作用下產(chǎn)生的剪切應(yīng)力。所以螺桿在整個(gè)擠出過(guò)程中受扭壓復(fù)合應(yīng)力作用,并且螺桿因自身重力會(huì)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生撓度。簡(jiǎn)化螺桿結(jié)構(gòu),其主要載荷分布與扭矩分布如圖7所示。

    圖7 螺桿主要載荷與扭矩分布示意圖

    復(fù)合材料打印噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖8a所示,其中d3=1 mm,l1=0.2 mm,則噴嘴孔為薄壁小孔。熔腔直徑D2=5 mm,D2/D3=5<7,符合不完全收縮原理[22]。結(jié)合材料及工藝參數(shù),PEEK密度ρ=1.29 g/cm3,V=100~200 mm/min。分析薄壁小孔的流量以及空腔幾何結(jié)構(gòu)與背壓的關(guān)系可得P2≈P0=0.1 MPa?,F(xiàn)忽略碳纖維導(dǎo)管處的壓力損失,則P1≈P2=0.1 MPa。

    圖8 打印噴嘴結(jié)構(gòu)與PEEK黏度-溫度曲線

    (1)危險(xiǎn)截面壓應(yīng)力(σp)。

    分析圖7a,計(jì)算軸向壓應(yīng)力P引起的壓應(yīng)力σp可得:

    式中,S1為螺桿橫截面積;d0為冷卻水流道直徑。

    其中,螺桿裝置沒(méi)有設(shè)置冷卻水流道,即d0=0,則求出背壓Pmax=0.1 MPa。并將螺桿參數(shù)帶入式(1)中可求得σp=0.5 MPa??捎?jì)算出圖7a中的軸向靜壓力F=35.5 N。

    (2)危險(xiǎn)截面剪切應(yīng)力(τ)。

    首先確定滿足扭矩要求的螺桿電機(jī)。為簡(jiǎn)化計(jì)算,將熔化的PEEK近似為牛頓流體。如圖7b所示,桿筒內(nèi)PEEK的轉(zhuǎn)速為線性變化。如圖8b所示,通過(guò)流變儀可測(cè)得PEEK在1 rad/s轉(zhuǎn)速下的溫度-黏度曲線,計(jì)算可得PEEK在桿筒內(nèi)所受剪切應(yīng)力為[τ]=10 MPa。

    由扭矩Mt產(chǎn)生的剪切應(yīng)力τ可表示為:

    式中:Mt為減速電機(jī)扭矩;Ws為抗彎斷面模量,為電機(jī)傳動(dòng)效率。

    基于螺桿裝置設(shè)計(jì),預(yù)選小型減速電機(jī)為螺桿驅(qū)動(dòng),選6 W減速電機(jī),扭矩Mt=0.75 N·m,傳動(dòng)效率η1=0.92。參數(shù)帶入式2可求得τ=130 MPa,即[τ]<τ,所選電機(jī)滿足PEEK的黏度要求,危險(xiǎn)截面剪切應(yīng)力(τ)為130 MPa。

    (3)漸變螺桿自重產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力(σG)。

    式中,Mt為減速電機(jī)扭矩;Ws為抗彎斷面模量,ρ1為螺桿材料密度(見(jiàn)表4)。

    將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入式(3)可得σG=0.1 MPa。

    (4)強(qiáng)度校核。

    根據(jù)第三強(qiáng)度理論可計(jì)算螺桿材料的強(qiáng)度條件為:

    式中:σr為復(fù)合應(yīng)力;σ為危險(xiǎn)截面壓應(yīng)力,σ=σp+σG;[σ]為許用應(yīng)力為屈服極限;ns為安全系數(shù),常取1.2~3。

    將相關(guān)數(shù)值代入式(4)中可得σr=260 MPa,由表4可知σs=835 MPa,取ns=3,可得σr<[σ],即滿足靜強(qiáng)度條件。

    3.3 螺桿靜力學(xué)有限元分析

    筆者通過(guò)ANSYS Workbench仿真軟件對(duì)漸變螺桿進(jìn)行靜力學(xué)有限元分析,檢驗(yàn)其可靠性。分析內(nèi)容主要如下:模型網(wǎng)格劃分、設(shè)置模型邊界載荷條件和求解有限元結(jié)果。

    (1)網(wǎng)格劃分與邊界條件設(shè)置。

    首先對(duì)螺桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行單元格尺寸為0.1 mm的網(wǎng)格劃分,劃分模型的節(jié)點(diǎn)數(shù)為787 068,單元數(shù)為460 629。忽略螺桿所受較小力的影響,根據(jù)受力分析可得螺桿的約束條件如下:螺桿自身重力作用;螺桿受到物料所給的反向作用力,螺桿的底部(靠近擠出端)受到物料所給的軸向靜壓力F=35.5 N;施加在螺桿頂部端面(靠近擠入端)的電機(jī)扭矩Mt=0.75 N·m;螺桿端面施加圓柱表面約束。螺桿的約束條件如圖9所示。

    圖9 漸變螺桿的邊界約束條件示意圖

    (2)有限元分析結(jié)果。

    圖10為等效應(yīng)力云圖,分析圖10的螺桿等效應(yīng)力云圖可得,沿著螺桿軸線方向,等效應(yīng)力分布均勻,且由底部向頂部呈逐漸增加的態(tài)勢(shì),于螺桿頂部螺紋起始處達(dá)到最大值215 MPa,即螺紋起始位置處為危險(xiǎn)截面。查表4中屈服極限為835 MPa,符合強(qiáng)度安全要求。

    圖10 等效應(yīng)力云圖

    圖11為螺桿受載荷變形云圖,分析圖11的螺桿變形云圖可知,螺桿最大變形量0.055 mm,出現(xiàn)于螺桿底部。打印過(guò)程中,熔化狀態(tài)的PEEK受到螺桿和桿筒的壓力和熔腔內(nèi)流體的阻力,PEEK所受壓力由進(jìn)料口開(kāi)始沿?cái)D出方向逐漸升高,螺桿底端時(shí)達(dá)到最大值,此處產(chǎn)生最大變形量,且最大變形量0.055 mm在螺棱間隙0.2 mm允許范圍內(nèi),說(shuō)明螺桿滿足剛度要求。

    圖11 螺桿受載荷變形云圖

    綜上所述,本螺桿結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)合理,滿足打印過(guò)程中的強(qiáng)度與剛度要求,符合3D打印機(jī)用功能和性能要求,可用于PEEK/CF復(fù)合材料的制備工作。

    4 結(jié)論

    (1)設(shè)計(jì)一種面向PEEK/CF復(fù)合材料成型的六自由度FDM 3D打印機(jī),新型3D打印機(jī)主要由六自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、PEEK的激光輔助加熱漸變螺桿擠出系統(tǒng)、PEEK/CF混合加熱擠出系統(tǒng)和平臺(tái)溫控系統(tǒng)等組成。新型打印機(jī)主要優(yōu)勢(shì)在于:①六自由度機(jī)械臂系統(tǒng)可消除階梯效應(yīng),提高打印質(zhì)量;②激光輔助加熱裝置可解決PEEK高熔點(diǎn)問(wèn)題,激光加熱方式溫度高且傳熱快,可提高打印速度;③漸變螺桿擠出裝置可解決PEEK高黏度問(wèn)題,螺桿擠出力大,產(chǎn)品表面質(zhì)量更高;④機(jī)械臂與打印噴頭通過(guò)法蘭、阻尼彈簧連接可提高打印穩(wěn)定性和打印精度,改善打印質(zhì)量。

    (2)通過(guò)分析漸變螺桿在新型打印機(jī)的受載荷情況,檢驗(yàn)其可靠性。等效應(yīng)力沿漸變螺桿軸線方向分布均勻,于螺桿底部螺紋起始處達(dá)到局部最大值215 MPa,此處為危險(xiǎn)截面,這與實(shí)際工況相符合,且小于屈服極限835 MPa,符合強(qiáng)度安全要求。螺桿最大變形量為0.055 mm,出現(xiàn)于螺桿底部,在螺棱間隙0.2 mm允許范圍內(nèi),滿足剛度要求。

    (3)設(shè)計(jì)的新型3D打印機(jī)為PEEK/CF復(fù)合材料的打印提供了理論依據(jù)和裝置設(shè)計(jì),促進(jìn)了復(fù)合材料在3D打印領(lǐng)域的發(fā)展。

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