【正文】 機(jī) 主機(jī)主要由成型工作缸，廢料回收缸，鋪粉輪筒裝置，送料工作缸，激光器振鏡式動(dòng)態(tài)聚焦掃描系統(tǒng)，機(jī)身與機(jī)殼等組成。絲杠有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，絲杠轉(zhuǎn) 動(dòng)，帶動(dòng)絲杠螺母上下移動(dòng)，通過連接件從而使活塞作上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滾珠沿螺紋滾道滾動(dòng)，為防止?jié)L珠從滾道面掉出，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有滾珠回程引導(dǎo)裝置構(gòu)成滾珠的循環(huán)返向通道，從而形成滾珠流動(dòng)的閉合通路。而 滑動(dòng)絲杠一般僅用于傳遞力，無(wú)較高定位要求不長(zhǎng)的場(chǎng)合。 絲杠螺母位置簡(jiǎn)圖如下： 18 圖 32 滾珠絲杠 (1) 滾珠絲杠進(jìn)給力的計(jì)算 在設(shè)計(jì)滾珠絲杠時(shí)，首先確定其名義直徑，螺距及滾珠直徑等，確定上述參數(shù)一般是放在防止疲勞點(diǎn)蝕的基礎(chǔ)上，對(duì)滾道上的點(diǎn)而言，其應(yīng)力狀態(tài)是交變的接觸力。 19 圖 33 絲杠傳動(dòng)副 公式： 1/Rtot=1/Rs+1/Rnu+1/RaL Rtot傳動(dòng)系統(tǒng)軸向總剛度（ N/μm） RaL 支承軸承剛度（ N/μm） Rs 絲杠剛度（ N/μm） Rnu 螺母剛度 （ N/μm） Fa 軸向負(fù)荷 （ N） 2 支 承剛度 支 δ= F a/Rtot δ 軸向彈性變形量 （ μm ） 承軸承剛度 RaL可從軸承生產(chǎn)廠產(chǎn)品樣本中的查出。 (3) 滾珠絲杠強(qiáng)度的計(jì)算 在計(jì)算滾珠絲杠時(shí)，首先從工作負(fù)載推算出最大動(dòng)負(fù)載，計(jì)算時(shí)可采用滾珠軸承同樣的方法，從 《機(jī)械零件》得： 3??????? FQL Q— 最大動(dòng)負(fù)載 N F— 工作負(fù)載 N L— 壽命 （以 106位單位） 而壽命 L 可按下式計(jì)算 61060 TnL ??? n— 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速 r/min T— 使用壽命時(shí)間 h 查表得 T=15000h 初步計(jì)算導(dǎo)程 L0 maxmax0 nvL ? vmax— 活塞最快快進(jìn)速度 mm/min vmax =3600mm/min 22 nmax— 絲杠最大轉(zhuǎn)度 r/min nmax=1500r/min 所以 L0=3600/1500= 初取 L0=4mm 得絲杠的轉(zhuǎn)速 m a x01000 1 0 0 0 3 .64vn L? ???= 900 r/min 所以壽命值 666 0 6 0 9 0 0 1 5 0 0 0 8101 0 1 0nTL ? ? ? ?? ? ? 考慮到滾珠絲杠在運(yùn)轉(zhuǎn)中有沖擊振動(dòng)和滾珠絲杠的硬度對(duì)其 壽命的影響，最大動(dòng)負(fù)載的計(jì)算公式為： Q=3L 具體參數(shù)如下表： 表 31 絲杠設(shè)計(jì)參數(shù) 一般情況下數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)程精度為 E 級(jí) （ 4）傳動(dòng)效率的計(jì)算 根據(jù)《機(jī)械原理》，絲杠的傳動(dòng)效率η可按下式計(jì)算： η = ? ?????tantan λ — 絲杠的螺旋升角 Φ — 摩擦角 滾珠絲杠 副的滾 動(dòng)摩 擦系數(shù) f=~，其 摩擦角 約為 10′ ，即型號(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 23 tanΦ =f=~。0 ?? 即滾珠絲杠副效率為 96%。固定端如下圖 圖 35 絲杠固定端 支撐端如下： 24 圖 36 絲杠支撐端 齒輪的設(shè)計(jì) 此設(shè)計(jì)中，齒輪作用只是平穩(wěn)安全的傳遞運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，及改變傳動(dòng)方向。 齒輪主要幾何尺寸： 112212d121d m z 8 4 m md m z 2 6 8 m mma= ( z z ) 1 7 6 m m2b = d 5 8 .8 m mB 6 0 m mB 6 5 m m?????????? 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度： 1H E H H212 K T u1Z Z Z [ ]b d u?????? 查表得（按不允許出現(xiàn)點(diǎn)蝕） EHN1N2Z 189 .8 MP aZ Z Z Z ?????? 27 按齒面硬度均值 51HRC，在 MQ 和 ML 線中間查出： H lim 1 H lim 2 10 60 MPa???? 選取： HlimS1? ， H l im 1 N 1H1H limH lim 2 N 2H2H limZ[ ] 932 MP aSZ[ ] 964 MP aS????????； 將確定出的各項(xiàng)數(shù)值代入接觸強(qiáng)度校核公式，得： 5H H 122 2 . 1 2 2 . 7 5 1 0 4 . 1 9= 1 8 9 . 8 2 . 5 0 . 8 8 7 9 4 M P a [ ]6 0 8 4 3 . 1 9??? ? ?? ? ?? 接觸強(qiáng)度滿足要求。②反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。 基于本裝置的要求，提升裝置精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。 回收缸的尺寸為 200mm? 400mm? 400mm,用螺栓螺母配合，固定于機(jī)身上。每次工作時(shí)，鋪粉筒先運(yùn)動(dòng)至右限位，而后退回。 用 于固態(tài)粉末燒結(jié)的激光器有以下幾種 31 二氧化碳激光器 Nd:YAG 激光器 根據(jù)應(yīng)用 蠟粉材料，選用二氧化碳激光器 列表如下 : 表 32 激光參數(shù) 根據(jù) 20xx 年所產(chǎn)激光器各項(xiàng)性能指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，其購(gòu)買成本假設(shè) 15 千美元 /臺(tái)；運(yùn)行成本按每月計(jì)算，激光器耗損 3 千美元 /臺(tái) /月，電力消耗 千美元 /臺(tái) /月。動(dòng)態(tài)聚焦掃描系統(tǒng)和激光器的控制始終是同步的。驅(qū)動(dòng)絲杠電機(jī)選用 57BYG303 型步進(jìn)電機(jī)，靜轉(zhuǎn)矩 。 33 總 結(jié) 通過本學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我較全面地掌握了快速成型中激光燒結(jié)技術(shù)的工作的原理和機(jī)械設(shè)計(jì)。 其實(shí)，在這次設(shè)計(jì)中，得到的遠(yuǎn)不止這些，礙于篇幅，就不在敘述，我相信，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，給我一生都是受益匪淺的。在此我真誠(chéng)地獻(xiàn)給他我最由衷的感謝 ! 在論文撰寫以及本課題的研究過程中，我還得到了本專業(yè)同學(xué)熱心的幫助，對(duì)他們?cè)谡n題調(diào)研期間無(wú)微不至的照顧和幫助表示誠(chéng)摯的感謝。在燒結(jié)深度中選擇合理的加工過程參數(shù)來滿足燒結(jié)質(zhì)量的要求，結(jié)合燒結(jié)的深度合理的利用燒結(jié) 功率和掃描速度的參數(shù)。 SLS 有望獲得高密度的鎢銅 合金和得到其他加工方法很難完成的具有復(fù)雜狀的零件。 物理模型的建立 為了簡(jiǎn)化燒結(jié)模型和計(jì)算時(shí)間，在下面建立有限元模型，混合粉末由鎢和銅以一定的比例混合。將激光點(diǎn)分成 4 4，則 1， 2， 3所對(duì)應(yīng)的衰變系數(shù)分別為 ， ， . 38 圖 1 圖 2 在燒結(jié)過程中，激光能量遵從高斯分布： q 代表激光能量密度 。和 1083176。 40 圖 5顯示了粉池中激光功率的影響，正如圖所見，當(dāng)掃描速 度固定時(shí)，燒結(jié)深度在提高隨著燒結(jié)功率的提高。 燒結(jié)深度必須大于粉層的厚度，目的在于穿透當(dāng)前的粉末層時(shí)確保相鄰的粉層更好的粘結(jié)。 SLS 的 3D 部分完成線的表面和層的重疊，通過燒結(jié)形成的固體結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足下面的 2個(gè)條件。 。 圖 6 不同時(shí)間 Z 方向的溫度分布（ 1t1=, 2t2=, 3t3=) 42 4 總結(jié) 1， 當(dāng)掃描速度固定時(shí)，隨著激光功率的提高燒結(jié)深度也會(huì)提高，另外，當(dāng)激光功率固定時(shí)，隨著掃描速度的增加燒結(jié)深度會(huì)下降。圖 6顯示了在一個(gè)特定的激光功率和掃描速度下，不同時(shí)間下 Z 方向的溫度分布。 圖 4 粉池中掃描速度的影響 圖 5 粉池中激光功率的影響 41 激光功率和掃描速度是直接影響燒結(jié)成型的關(guān)鍵參數(shù)，較高的掃描速度不僅僅能有效地抑制熔池的擴(kuò)張和“濺”的現(xiàn)象，而且能提高形成效率。 工藝參數(shù)假設(shè)為直徑為 ,掃描空間是 ,粉末厚度是 ,空氣傳導(dǎo)系數(shù)是 10，粉床的有效輻射系數(shù)為 。 W 是激光點(diǎn)的半徑。燒結(jié)層最小的厚度為 。由燒結(jié)深度選擇合理的工藝參數(shù)，對(duì)鎢銅合金粉末的的燒結(jié)成型具有重大的意義 . 2 建立模型 建立數(shù)學(xué)模型 熔池在周圍的空氣和 SLS 粉床上產(chǎn)生熱變化，這個(gè)導(dǎo)熱性由下面的等