【正文】 0 2 . 7 5 1 0n 9 7 0? ? ? ? ? ? 由公式可知：1211[ 8 3 .2 ( ) ] c o szz???? ? ? 計(jì)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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)齒輪模數(shù)； 將確定后的各項(xiàng)數(shù)值代入設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=4mm。 鋪粉滾筒裝置 包括鋪粉滾筒及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其作用是把粉末材料均勻的鋪平在工作缸上。結(jié)構(gòu)如下圖（圖 16）： 圖 16 送料工作缸 提供燒結(jié)所需的粉末材料。 振鏡式動(dòng)態(tài)聚焦掃描系統(tǒng) 振鏡式動(dòng)態(tài)聚焦掃描系統(tǒng)由 XY 掃 描頭和動(dòng)態(tài)聚焦模塊組成。具體結(jié)構(gòu)如圖（圖 17） 吉林大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 39 圖 17 掃描工作臺(tái)的 X 方向運(yùn)動(dòng)由直徑 16mm 的絲杠驅(qū)動(dòng)，而運(yùn)動(dòng)支撐有兩個(gè)圓柱導(dǎo)軌完成，運(yùn)行導(dǎo)軌直徑 20mm。 雙圓柱導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 1）圓柱面既是導(dǎo)向面，又是支撐面，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于采用淬火鋼，延長(zhǎng)導(dǎo)軌壽命，減少磨擦力。在多數(shù)情況下，用步進(jìn)電機(jī)作 為執(zhí)行元件的數(shù)控系統(tǒng)不需要 A/D 或 D/A轉(zhuǎn)換，因而成為經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)系統(tǒng)的組成 40 床最主要的一種伺服驅(qū)動(dòng)元件。技能是進(jìn)給系統(tǒng)在調(diào)整時(shí)實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)，又能保證有粗加工到精加工滿足較寬變化范圍的要求。 驅(qū)動(dòng)器的型號(hào)由選擇的步進(jìn)電機(jī)的類型和型號(hào)決定。其中上位主控機(jī)一般采用配置高，運(yùn)行速度快的微機(jī)，簡(jiǎn)稱主機(jī)。為提高數(shù)據(jù)傳輸速度和可靠性，依靠雙向通信規(guī)則，主機(jī)向子機(jī)傳輸數(shù)據(jù)采用外寫設(shè)計(jì)方式。溫度傳感器用來檢測(cè)工作腔和送料桶粉末的溫度，以便進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。 6 編寫計(jì)算 齒輪 參數(shù)的 C 語(yǔ)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(jì)算程序 44 printf (〃輸入 齒輪 模數(shù)： \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(shè)計(jì)者決定 \n〃 )。想想四年來的學(xué)習(xí)，今朝有所展示，心中既緊張又興奮。是自己邁向?qū)碓O(shè)計(jì)工作的一次很好的練兵，也是對(duì)自己過去學(xué)習(xí)的一次很好的 總結(jié)。相信這位今后的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)題目。想想過去曾為枯燥的基礎(chǔ)知識(shí)而煩惱，今日終于學(xué)有所用，不覺倍感欣慰。 總結(jié) 46 總結(jié) 通過本學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，作者較全面地掌握了快速成型中激光燒結(jié)技術(shù)的工作原理及其機(jī)械設(shè)計(jì)。 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(shù)： \n〃 )。m)。 驅(qū)動(dòng)單元 主要控制各種電動(dòng)機(jī)完成鋪粉滾筒的平移和自轉(zhuǎn)，工作剛的上下升降和振鏡式動(dòng)態(tài)聚焦掃描系統(tǒng) XYZ 軸的驅(qū)動(dòng)。 主機(jī)完成 CAD 數(shù)據(jù)處理和總體控制任務(wù)，主要功能有： 1） 從 CAD模型生成符合快速成型工藝特點(diǎn)的數(shù)控代碼信息； 2） 將獲得的數(shù)控代碼信息傳給子機(jī)； 3） 對(duì)成型情況進(jìn)行監(jiān)控并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)參數(shù)的反饋，必要時(shí)通過子 機(jī)對(duì)快速成型設(shè)備的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行干涉； 4） 實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，提供真實(shí)感的原形三維 CAD 模型顯示和運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)時(shí)顯示； 5） 提供可選加工參數(shù)詢問，滿足不同材料和加工工藝的要求； 應(yīng)用軟件 應(yīng)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(shù)據(jù)處理：具有 STL 文件識(shí)別及重新編碼，容錯(cuò)及數(shù)據(jù)過濾切片， STL文件可視化，原形制作實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)仿真等功能； 吉林大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 43 3） 工藝規(guī)劃：具有多種材料燒結(jié)工藝模塊（包括燒結(jié)參數(shù)，掃描方式和成型方向等）； 4） 安全監(jiān)控：設(shè)備和燒結(jié)過程故障自診斷，故障自動(dòng)停機(jī)保護(hù)。主機(jī)，子機(jī)一特定的通信協(xié)議進(jìn)行雙向通信，構(gòu)成并聯(lián)的雙層系統(tǒng)。 主要有計(jì)算機(jī)，應(yīng)用軟件，傳感檢測(cè)單元和驅(qū)動(dòng)單元組成。 在該控制系統(tǒng)中擬選用的是集成的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它的內(nèi)部包括環(huán)行脈沖分配器，光電隔離保護(hù) 電路和功率放大電路。 2） 改變指令脈沖頻率就能使步進(jìn)電機(jī)變速，從而改變進(jìn)給速度，可省去一部分機(jī)械變速機(jī)構(gòu)。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選擇 步進(jìn)電機(jī)是一種用脈沖信號(hào)控制的電動(dòng)機(jī)。 掃描工作臺(tái)的 Y 方向運(yùn)動(dòng)由直徑 12mm 的絲杠驅(qū)動(dòng)，由直徑 20mm 的單圓柱導(dǎo)軌支撐。動(dòng)態(tài)聚焦模塊通過步進(jìn)電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié) Z 方向的焦距，使反射到 X， Y 任意坐標(biāo)點(diǎn)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(jié)粉末材料所需的能源。上部套在圓形導(dǎo)軌之上，由絲杠傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn) X 方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 吉林大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)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(dòng)比的任意齒輪配合。適用輕載。 （ 4） 穩(wěn)定性的驗(yàn)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(huì)發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。 型號(hào) 滾珠絲杠尺寸 循環(huán)圈數(shù) 滾珠直徑 螺旋角 動(dòng)負(fù)載 中徑 大徑 導(dǎo)程 SFU16054 16 15.5 4 3 1 2? 33″ 3390 吉林大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)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(fù)荷 （ N） δ aL 支承軸承彈性變形量（ μm ） 3 螺母剛度 在多數(shù)情況下，絲杠剛度 Rs 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于螺母的剛度 Rnu， Rnu一般為Rs的 3 至 5 倍。因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證它在一定軸向負(fù)載的作用下，這種名義直徑和螺距的滾珠絲杠回轉(zhuǎn)一百萬轉(zhuǎn)后，不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象，這個(gè)負(fù)載成為滾珠絲杠的最大動(dòng)載荷。 絲杠副設(shè)計(jì)： 滾珠絲杠螺母副的優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)誤差小，轉(zhuǎn)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(jié)快速成型系統(tǒng)一般由主機(jī)，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(biāo) 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(jìn)行涂殼，脫蠟，焙燒等，便可得到合格鑄件。 鑒于此，我國(guó)對(duì)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?zāi)３叽缯`差為 177。 一般來說，應(yīng)滿足以下三個(gè)要求： 一． 燒結(jié)性能好，要具備良好的激光燒結(jié)成型性能。 （ 13） 顆粒形狀：影響粉體堆積密度和表面質(zhì)量，流動(dòng)性和光吸收性，應(yīng)接近球形。 （ 9） 模量：模量高，不易變形。 （ 5） 玻璃化溫度：對(duì)非晶體材料，影響作用于熔點(diǎn)相似。m 粉末 材料性能對(duì)成型過程的影響 （ 1） 吸收性：二氧化碳激光的波長(zhǎng)為 微米，要求材料在此波段有吉林大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 較強(qiáng)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(dǎo)型：材料的導(dǎo)熱系數(shù)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(jù)劃 分如下：（表 2） 表 2— SLS 粉末材料顆粒等級(jí)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(yīng)用時(shí)需要提供粘結(jié)劑，其目的是為了增強(qiáng)粉末的粘結(jié)性，從而提高成型件的剛度和強(qiáng)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(chǎn)品的幾何形狀和復(fù)雜程度，這種工藝 一般能夠達(dá)到全工件范圍內(nèi) t(~)mm 的公差。而國(guó)外大部分公司相反，將鋪粉裝置簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)成缸體結(jié)構(gòu)。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(jié)固化過程與 DTM 相同。 而后，供料缸，成型缸分別重復(fù)上述動(dòng)作。鋪粉滾筒將粉料均勻的鋪在成型缸加工表面上。 設(shè)計(jì)方案 18 DTM—— 分缸鋪粉 成型系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)地在一個(gè)封閉的成型室中安裝兩個(gè)剛體活塞結(jié)構(gòu)。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(jìn)行切片 )。 2 設(shè)計(jì)方案題目要求 工作內(nèi)容和要求： 成型空間： 300x300x300 mm 激光頭最大運(yùn)動(dòng)速度： 100 mm/s 激光頭定位精度：177。 本課題設(shè)計(jì)的目的和主要內(nèi)容 從上面關(guān)于 RP技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀特別是 SLS成型技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)今 SLS技術(shù)己經(jīng)能達(dá)到很不錯(cuò)的強(qiáng)度和精度。 我國(guó)于 90 年代初期開始進(jìn)行 SLS 成型機(jī)的研究。將反求工程與快速成型相結(jié)合實(shí)現(xiàn)快速零件 /模具的制造是集成快速成型制造的一個(gè)重要應(yīng)用。(3)高性能的 RP系統(tǒng)的工藝數(shù)控軟件 。這種技術(shù)可在一些小型復(fù)雜結(jié)構(gòu)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(gè)材料與結(jié)構(gòu)一體化的方法，是發(fā)展微機(jī)械制造的一條有效途徑。制作一個(gè)多種材料的工件時(shí)需要多個(gè)噴頭，各噴頭可分別噴出不同的材料。而 BMP技術(shù)公司的個(gè)人制模機(jī)采用 5個(gè)噴嘴，售價(jià)僅為 萬美元。 Clemson大學(xué)發(fā)展了一種旋轉(zhuǎn)的工件建造