李涛 李梦君 陈丽芳 徐攀

摘 要：本文针对FDM方法成型齿轮工艺过程进行了正交试验，着重研究了主要成型工艺参数对齿廓总偏差、单个齿距偏差和齿距累计总偏差的影响，以期对FDM技术应用于齿轮快速成型提供一定的参考。

关键词：熔融沉积成型；齿轮成型；精度

中图分类号：TH161 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）22-0033-02

Experimental Study of Parameters Affecting Gear Accuracy in FDM

LI Tao LI Mengjun CHEN Lifang XU Pan

（School of Mechanical Engineering， Hubei Engineer University，Xiaogan Hubei 432000）

Abstract： In this paper， the orthogonal experiment was carried out for the process of forming gears by FDM method， and the influence of the main molding parameters on the total deviation of the tooth profile， the deviation of single pitch and the cumulative total deviation of tooth pitch was emphatically studied， so as to provide a reference for the application of FDM technology in the rapid prototyping.

Keywords： FDM；gear forming；gear accuracy

熔融沉積成型（Fused Deposition Modeling，FDM）技术采用热塑性工程塑料（如PLA、ABS、尼龙等）来快速制造各种工业产品及其零部件，发展极为迅速，应用领域越来越广泛。但由于成型设备精度、材料性能、工艺参数等多种因素的影响，该方法仍然存在尺寸精度、形位精度和表面质量较低的问题[1]。齿轮作为重要传动件，其精度影响着整台机器设备的工作准确性、平稳性和载荷分布均匀性。因此，采用FDM方法成型的齿轮的质量对其使用性能至关重要。

1 FDM工艺原理

FDM熔融层积成型的基本原理是材料“自下而上”的叠层制造[2]，即成型设备根据模型层截面信息有选择性地涂覆热融材料，逐层堆积，直到完成整个三维模型。FDM工艺的一般流程如图1所示。

2 齿轮FDM工艺成型试验

2.1 试验设备与材料

FDM快成型试验设备选用江苏威宝仕生产的Wiiboox One桌面级快速成型机，其为单喷头结构，成型尺寸范围为200mm×150mm×150mm（XYZ），打印精度0.1mm，材料采用直径1.75mm的PLA丝材，成型层厚0.1～0.5mm，成型速度20～150mm/s，喷头加热温度20～280℃。

2.2 试验方法与方案

FDM工艺涉及CAD建模、数控、材料、成型工艺参数等许多方面，因而成型制件精度的影响因素也极为复杂，但可调控且影响显著的还是少数几个工艺参数[3]。……