超精密微细加工是先进制造技术的基础和关键,高精度、高质量、小型化的非球面等微细结构加工则是超精密微纳制造技术的顶峰。用于磨削微小结构的微细砂轮是一个制造难题。传统的微细砂轮制造过程中存在材料浪费严重、设备成本高、模具腔体细微等问题。因此,本文将对纯ABS材料进行改性,重点研究基于快速熔融沉积成型的金刚石树脂复合材料,这对于制备材料消耗少、尺寸微细的金刚石砂轮具备重要意义。本文对该种金刚石树脂复合材料进行了分子机理及实验探讨,主要研究工作包括以下几个方面:(1)微细金刚石树脂复合材料分子动力学仿真研究。首先构建ABS和金刚石树脂复合材料各个原料分子并优化,然后模拟各成分在常温下共混,即建立复合丝材立方单胞并进行一次298K的恒温恒容平衡,对共混体系再作493K和483K的恒温恒压平衡得到复合材料晶体单胞。用不同的功能模块测试其密度内聚能密度、分子径向分布函数、机械性能以及共混相容性。(2)设计并制备试样模具以及对复合材料试样进行物理性能测试。模具采用铝合金制备,由上模、下模和压头组成。上模开设导流孔,用于排气与补料填充。上下模合模采用台肩定位方式。将混合均匀的材料加入下模型腔,合模,在250℃条件下加热模具与混合材料40min。用柱塞式注塑机对模具加压,空冷制得试样。对不同质量分数的试样测试其硬度以及表面粗糙度。(3)对金刚石树脂复合材料在打印喷头内的熔融流变行为以及微细金刚石砂轮的热-结构耦合行为进行仿真分析。模拟采用0.1mm、0.15mm、0.2mm打印层厚度以及10mm/s、30mm/s、50mm/s打印速度制备砂轮,并对砂轮的温度和应力应变云图进行分析。用实验方法在220℃条件下分别加热10min、20min、30min、40min、50min以及用20bar、30bar、40bar的压力制备丝材片,对制备出来的丝材直径进行测量,验证是否满足小于FDM打印机进丝口直径的要求。采用砂内部交叉填充和增加壁厚的方式打印砂轮,观测保证砂轮的致密性。采用0.1mm、0.15mm、0.2mm打印层厚度打印砂轮,对其外圆面局部视图进行50倍放大,对其存在的微痕进行对比和产生原因分析,为保证砂轮的外圆面质量优选出较适宜的打印层厚度。