【正文】 0 2 . 7 5 1 0n 9 7 0? ? ? ? ? ? 由公式可知：1211[ 8 3 .2 ( ) ] c o szz???? ? ? 計算端面重合度 ?? ? ，則 0 .7 5Y 5 + ? ???? 查表選取 d ? ? 可得：Fa1Sa1Fa2Sa1Y Y Y Y ????； 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 35 91 1 h912N 6 0 n j L 6 0 9 7 0 1 ( 2 8 3 0 0 1 5 ) 4 . 1 9 1 0NN 1 . 3 1 1 0i? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? 查表得： N1N2Y ?? ，選 FminS ? ； 按齒面硬度均值 51HRC，查得 F lim 1 F lim 2 45 0M P a????； F l im 1 N 1F1F m inF l im 2 N 2F2F m inF a 1 Sa 1F1F a 2 Sa 2F2Y 450 5[ ] 306 MP aS 5Y 450 8[ ] 316 MP aS 5YY 2 .78 1 .560 .01 41[ ] 306YY 2 .25 1 .75[ ] 316???????? ? ??? ? ?????? 取 Fa1 Sa1F1YY []? ? ，設計齒輪模數； 將確定后的各項數值代入設計公式，求得： 5t 1 F a 1 Sa 1 33t 22d 1 F 12 K T Y Y Y 2 2 2 .7 5 1 0 0 .7m ( ) 0 .0 1 4 1 3 .2 8 m mz [ ] 0 .7 2 1??? ? ? ? ?? ? ? ?? 修正 tm ：t 1 1vAv33ttm z nv = 3 .4 9 m /s6 0 1 0 0 0K 1 .1 8K1K 1 .2K K K K K 1 .5 1 .1 8 1 1 .2 = 2 .1 2K 2 .1 2m = m 3 .2 8 3 .3 4K2??????????? ? ? ? ??? 系統(tǒng)的組成 36 查表選取第一系標準模數 m=4mm。 鋪粉滾筒裝置 包括鋪粉滾筒及其驅動系統(tǒng)，其作用是把粉末材料均勻的鋪平在工作缸上。結構如下圖（圖 16）： 圖 16 送料工作缸 提供燒結所需的粉末材料。 振鏡式動態(tài)聚焦掃描系統(tǒng) 振鏡式動態(tài)聚焦掃描系統(tǒng)由 XY 掃 描頭和動態(tài)聚焦模塊組成。具體結構如圖（圖 17） 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 39 圖 17 掃描工作臺的 X 方向運動由直徑 16mm 的絲杠驅動，而運動支撐有兩個圓柱導軌完成，運行導軌直徑 20mm。 雙圓柱導軌的結構特點： 1）圓柱面既是導向面，又是支撐面，結構簡單，便于采用淬火鋼，延長導軌壽命，減少磨擦力。在多數情況下，用步進電機作 為執(zhí)行元件的數控系統(tǒng)不需要 A/D 或 D/A轉換，因而成為經濟性數控機系統(tǒng)的組成 40 床最主要的一種伺服驅動元件。技能是進給系統(tǒng)在調整時實現快速運動，又能保證有粗加工到精加工滿足較寬變化范圍的要求。 驅動器的型號由選擇的步進電機的類型和型號決定。其中上位主控機一般采用配置高，運行速度快的微機，簡稱主機。為提高數據傳輸速度和可靠性，依靠雙向通信規(guī)則，主機向子機傳輸數據采用外寫設計方式。溫度傳感器用來檢測工作腔和送料桶粉末的溫度，以便進行實時控制。 6 編寫計算 齒輪 參數的 C 語言程序 define h 1 define c define PI define Main() { float m,z1,z2； float a,α ,x2,γ ,pa ,pZ ,d1,da1,df1,h1,db1,b1,sx1,sn1, ,d1 ,ha1,hf1,h1； float d2 ,da2 ,df2 ,ha2 ,hf2, b2 , 2d? ； 計算程序 44 printf (〃輸入 齒輪 模數： \n〃 )。 scanf (〃 %f〃 ,amp。z2)。 printf (〃輸入 齒輪螺旋 角： \n〃 )。 printf (〃 小齒輪 分度圓直徑為： %f\n〃， d1)。 pa =PI*m； printf (〃 齒輪 軸向齒距為： %f\n〃， pa )。 db1=m*z1/tgγ ； printf (〃 齒輪 基圓直徑為： %f\n〃， db1)。 printf (〃 齒輪 齒頂高為： %f\n〃， hf1)。 ,d1 =m*q。 ha2=m*h。 printf (〃 嚙合 蝸輪寬度 b2由設計者決定 \n〃 )。想想四年來的學習，今朝有所展示，心中既緊張又興奮。是自己邁向將來設計工作的一次很好的練兵，也是對自己過去學習的一次很好的 總結。相信這位今后的設計工作大有裨益：既開闊了視野，又鍛煉了功夫。作者十分有幸的拿到了具有創(chuàng)新性的設計題目。想想過去曾為枯燥的基礎知識而煩惱，今日終于學有所用，不覺倍感欣慰。 總結 46 總結 通過本學期的畢業(yè)設計，作者較全面地掌握了快速成型中激光燒結技術的工作原理及其機械設計。 da2=d2+2*ha2； printf (〃 嚙合 蝸輪齒根高為： %f\n〃， da2)。 d2=m*z2。 printf (〃 齒輪 齒高為： %f\n〃， h1)。 printf (〃 齒輪 齒頂高為： %f\n〃， ha1)。 df1=d12*(h*m+c*m)。 a=(d1+d1)/2。γ )。 scanf (〃 %f〃 ,amp。 printf (〃輸入 齒輪 齒數： \n〃 )。m)。 驅動單元 主要控制各種電動機完成鋪粉滾筒的平移和自轉，工作剛的上下升降和振鏡式動態(tài)聚焦掃描系統(tǒng) XYZ 軸的驅動。 主機完成 CAD 數據處理和總體控制任務，主要功能有： 1） 從 CAD模型生成符合快速成型工藝特點的數控代碼信息； 2） 將獲得的數控代碼信息傳給子機； 3） 對成型情況進行監(jiān)控并進行運動參數的反饋，必要時通過子 機對快速成型設備的運動狀態(tài)進行干涉； 4） 實現人機交互，提供真實感的原形三維 CAD 模型顯示和運動軌跡實時顯示； 5） 提供可選加工參數詢問，滿足不同材料和加工工藝的要求； 應用軟件 應用軟件主要包括下列模塊處理部分： 1） 切片模塊：有基于 STL 文件和基于直接切片文件兩種； 2） 數據處理：具有 STL 文件識別及重新編碼，容錯及數據過濾切片， STL文件可視化，原形制作實時動態(tài)仿真等功能； 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 43 3） 工藝規(guī)劃：具有多種材料燒結工藝模塊（包括燒結參數，掃描方式和成型方向等）； 4） 安全監(jiān)控：設備和燒結過程故障自診斷，故障自動停機保護。主機，子機一特定的通信協議進行雙向通信，構成并聯的雙層系統(tǒng)。 主要有計算機，應用軟件，傳感檢測單元和驅動單元組成。 在該控制系統(tǒng)中擬選用的是集成的步進電機驅動器，它的內部包括環(huán)行脈沖分配器，光電隔離保護 電路和功率放大電路。 2） 改變指令脈沖頻率就能使步進電機變速，從而改變進給速度，可省去一部分機械變速機構。 步進電機驅動器的選擇 步進電機是一種用脈沖信號控制的電動機。 掃描工作臺的 Y 方向運動由直徑 12mm 的絲杠驅動，由直徑 20mm 的單圓柱導軌支撐。動態(tài)聚焦模塊通過步進電動機調節(jié) Z 方向的焦距，使反射到 X， Y 任意坐標點上的激光束始終聚焦在同一平面上。 系統(tǒng)的組成 38 激光器 提供燒結粉末材料所需的能源。上部套在圓形導軌之上，由絲杠傳動，實現 X 方向的進給運動。 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 37 廢料回收缸 廢料回收缸為回收鋪粉是溢出的粉末材料之用。故而原則上可選低傳動比的任意齒輪配合。適用輕載。 （ 4） 穩(wěn)定性的驗算 由于絲杠的兩端采用的是深溝球軸承和角接觸球軸承，此種情況下，絲杠不會發(fā)生失穩(wěn)現象。 型號 滾珠絲杠尺寸 循環(huán)圈數 滾珠直徑 螺旋角 動負載 中徑 大徑 導程 SFU16054 16 15.5 4 3 1 2? 33″ 3390 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 31 所以 η = ? ?????tantan= ? ? 10334ta n 334ta n 39。 fw 系統(tǒng)的組成 28 RaL=Fa/ δ aL RaL支承軸承剛度 （ N/μm ） Fa 軸向負荷 （ N） δ aL 支承軸承彈性變形量（ μm ） 3 螺母剛度 在多數情況下，絲杠剛度 Rs 遠遠小于螺母的剛度 Rnu， Rnu一般為Rs的 3 至 5 倍。因此設計時必須保證它在一定軸向負載的作用下，這種名義直徑和螺距的滾珠絲杠回轉一百萬轉后，不產生點蝕現象，這個負載成為滾珠絲杠的最大動載荷。 絲杠副設計： 滾珠絲杠螺母副的優(yōu)點是摩擦系數小，傳動效率高，傳動誤差小，轉矩小，靈敏度高，精度保持性好。工作缸為圓型缸，下部有活塞裝置，活塞桿由連接裝置連接絲杠螺母裝置。 5 SLS 的系統(tǒng)組成 激光選區(qū)燒結快速成型系統(tǒng)一般由主機，控制系統(tǒng)和冷卻器三部分組成。 PCP1 性能如下（圖 6） 圖 6 PCP1 主要性能指標 外觀 松裝密度 平均粒徑 吸濕率 玻璃化溫度 粘流溫度 白色 ? % 65oc 80oc 在通過傳統(tǒng)的精鑄工藝，進行涂殼，脫蠟，焙燒等，便可得到合格鑄件。 鑒于此，我國對石蠟粉末材料的研究在不斷的開發(fā)研制中。 2） 成型精度差，蠟模尺寸誤差為 177。 一般來說，應滿足以下三個要求： 一． 燒結性能好，要具備良好的激光燒結成型性能。 （ 13） 顆粒形狀：影響粉體堆積密度和表面質量，流動性和光吸收性，應接近球形。 （ 9） 模量：模量高，不易變形。 （ 5） 玻璃化溫度：對非晶體材料，影響作用于熔點相似。m 粉末 材料性能對成型過程的影響 （ 1） 吸收性：二氧化碳激光的波長為 微米，要求材料在此波段有吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 23 較強的 吸收特性，才能使粉體在較高的掃描速度下熔化和（ 2） 熱傳導型：材料的導熱系數小，可以減小熱影響區(qū)，保證成型尺寸精度及分辨率，但成型效率低。據劃 分如下：（表 2） 表 2— SLS 粉末材料顆粒等級劃分 直徑大于 10mm 粒體 1181。值得一提的是，大部分金屬粉末在應用時需要提供粘結劑，其目的是為了增強粉末的粘結性，從而提高成型件的剛度和強度； 3） 陶瓷粉末材料： 2 3 2,Al O SiC ZrO。 （ 3） 制造精度較高 依賴于使用的材料種類和粒徑，產品的幾何形狀和復雜程度，這種工藝 一般能夠達到全工件范圍內 t(~)mm 的公差。而國外大部分公司相反，將鋪粉裝置簡化設計成缸體結構。后者的送料槽在送料過程中需要有泵體提供壓力，通過管道和送料口直徑來控制流量，從而保證成型缸的鋪粉要求。如圖 2。 圖 1 —— 送料槽鋪粉 在 系統(tǒng)中，燒結固化過程與 DTM 相同。 而后，供料缸，成型缸分別重復上述動作。鋪粉滾筒將粉料均勻的鋪在成型缸加工表面上。 設計方案 18 DTM—— 分缸鋪粉 成型系統(tǒng)的主體結構地在一個封閉的成型室中安裝兩個剛體活塞結構。即可得到成型件。再用一離散（切片）軟件從 STL文件離散出一系列給定厚度的有序片層 (或者直接從 CAD文件直接進行切片 )。 2 設計方案題目要求 工作內容和要求： 成型空間： 300x300x300 mm 激光頭最大運動速度： 100 mm/s 激光頭定位精度：177。 本課題設計的目的和主要內容 從上面關于 RP技術的發(fā)展現狀特別是 SLS成型技術的發(fā)展現狀分析發(fā)現，當今 SLS技術己經能達到很不錯的強度和精度。 我國于 90 年代初期開始進行 SLS 成型機的研究。將反求工程與快速成型相結合實現快速零件 /模具的制造是集成快速成型制造的一個重要應用。(3)高性能的 RP系統(tǒng)的工藝數控軟件 。這種技術可在一些小型復雜結構器件的一次整體制造中使用，而無需分件加工和裝配，是一個材料與結構一體化的方法，是發(fā)展微機械制造的一條有效途徑。制作一個多種材料的工件時需要多個噴頭，各噴頭可分別噴出不同的材料。而 BMP技術公司的個人制模機采用 5個噴嘴，售價僅為 萬美元。 Clemson大學發(fā)展了一種旋轉的工件建造