针对FDM-3D打印机在打印熔融ABS材料过程中发生的流涎现象,对打印机喷嘴的结构进行改进和重新设计,在喉管的末端腔部加入网格结构增大熔融丝材的沿程阻力,使其在没有施加挤出力时不能因丝材熔融产生的体积膨胀力而发生流涎(拉丝)现象。将所建的模型导入到ANSYS Workbench中,用该软件中的流体计算软件模块—Fluent对流经喷嘴的流体进行数值模拟,得到速度的云图和相关曲线,并对其进行分析。用静力学结构分析模块—Static Structural对流体作用后的新型喷嘴结构进行结构静力学分析,得到新型喷嘴结构的应力、应变的云图,并对其进行分析。研究表明新型喷嘴结构能够减轻打印机在启停、打印过程中和更换喷头时产生的流涎现象。研究成果可以为FDM-3D打印机喷嘴结构的设计优化提供参考。第40卷第3期2018-03图1喷嘴剖视图图2喷嘴爆炸图及局部放大图1.2数学模型1.2.1控制方程控制方程是物理守恒定律的数学描述，流体流动的基本守恒定律有质量守恒定律打印机改进喷嘴-液压滚圆机张家港电动钢管滚圆机折弯机滚弧机、动量守恒定律和能量守恒定律[7]。考虑到改性ABS材料的物料特性和模拟软件FLUENT自身的优缺点，做出如下的简化和假设：1）本文由公司网站张家港大棚滚圆机采集转载中国知网整理!!http://www.dapenggunyuanji.com/  丝材在入口处处于压实状态；2）丝材固体和熔融体的一些物料特性参数值相同，如密度，并且都为常数；3）熔融丝材为不可压缩流体；4）熔融丝材流动为层流流动，壁面无滑移；5）熔融相变发生在一定的温度范围内。1.2.2PowerLaw模型幂率模型方程为：η=λγ(1)式中：K为粘度系数；λ为为松弛时间；n为非牛顿指数。幂率模型是简单的非线性模型，该模型通常用来描述高剪切速率聚合物流体的流动行为，符合本次模拟仿真要求。2理论分析本文主要对新设计的喷嘴在两方面展开模拟分析。一是在打印机提供挤出力的情况下，对新设计喷嘴中熔融的ABS材料是否能从喷嘴中顺畅挤出进行模拟；二是在打印机没有提供挤出力的情况下，新设计的喷嘴增大流体流动的沿程阻力后，是否能避免或减轻发生熔融丝材流涎的现象。所以下面对流体流经管口的流量、ABS材料的熔融体积膨胀和流体所受的沿程阻力分别进行了理论分析与研究。2.1流体流经管口的流量管的半径为R，长度为L，在流体内取与管共轴的流体微元，其半径为r，长度为l，如图3所示。LRlr图3流体微元简图流量随半径的分布规律有：(2)用Q表示流体在单位时间内通过管横截面的体积，即流量有：(3)在稳定流动中 打印机改进喷嘴-液压滚圆机张家港电动钢管滚圆机折弯机滚弧机本文由公司网站张家港大棚滚圆机采集转载中国知网整理!!http://www.dapenggunyuanji.com/