基于模擬的選擇性激光燒結(jié)工藝過程的優(yōu)化研究.pdf

1、選擇性激光燒結(jié)(Selective Laser Sintering，SLS)是一種近二三十年來發(fā)展起來的快速成型(Rapid Prototyping，RP)技術(shù)，并成為并行工程、反求工程中的重要部分。隨著SLS技術(shù)的發(fā)展，對SLS試件精度與強(qiáng)度提出了更高的要求。因此展開對SLS工藝及試件精度和強(qiáng)度的研究具有重大的理論和實(shí)際意義。
　　 本文在大量試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法和遺傳算法對SLS的工藝參數(shù)進(jìn)行了模擬和優(yōu)化研究。

2、本文的工作主要包括：
　　 首先，進(jìn)行了SLS工藝燒結(jié)聚苯乙烯(PS)材料的試驗(yàn)研究，在考慮保證燒結(jié)過程中燒結(jié)成型穩(wěn)定的情況下，選取激光功率、掃描速度、掃描間距、單層厚度和粉底溫度作為影響燒結(jié)制品的主要工藝參數(shù)，并對不同工藝參數(shù)下燒結(jié)試件的收縮率、變形量及拉伸強(qiáng)度進(jìn)行了研究，提取了相應(yīng)的用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和遺傳算法進(jìn)行模擬仿真的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　 其次，以燒結(jié)工藝參數(shù)作為輸入，收縮率、變形量、拉伸強(qiáng)度作為輸出，分別建立了收縮

3、率BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、變形量BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及拉伸強(qiáng)度BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了訓(xùn)練和檢驗(yàn)，并應(yīng)用修正后的模型進(jìn)行了模擬，結(jié)果表明，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能確立SLS加工工藝參數(shù)與試件變形量、收縮率及拉伸強(qiáng)度之間的定量關(guān)系。
　　 應(yīng)用遺傳算法并結(jié)合已建立的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，得出最佳工藝參數(shù)組合，即粉底溫度94℃，激光功率14W，掃描速度1700mm/s，單層厚度0.16mm，掃描間距0.13mm。

4、試驗(yàn)結(jié)果表明利用遺傳算法搜索到的SLS加工工藝參數(shù)的最優(yōu)解是有效的。
　　 最后，結(jié)合優(yōu)化的工藝參數(shù)組合，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型模擬分析了單一工藝參數(shù)變化以及兩個(gè)工藝參數(shù)共同作用時(shí)對燒結(jié)質(zhì)量的影響。應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測功能對試件燒結(jié)質(zhì)量受工藝參數(shù)影響程度進(jìn)行了評價(jià)，結(jié)果表明：激光功率對收縮率的影響最大，其次為掃描間距，而單層厚度的影響最??；變形量受激光功率和粉底溫度對影響較大，掃描速度對變形量的影響最??；激光功率對拉伸強(qiáng)度的影響最大