【正文】 SLS材料要有良好的熱固性、一定的導(dǎo)熱性，粉末經(jīng)激光束燒結(jié)后要有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度，粉末的直徑不宜過(guò)大，否則會(huì)降低原型的精度。用輪廓算術(shù)平均偏差(Ra)、輪廓最大高度(Rt)和微觀不平度十點(diǎn)高度(Rpm)來(lái)度量零件的表面質(zhì)量：SLA的Ra，Rt, Rpm比其他成型方法都小，其次是LOM，而FDM和SLS最差。但同時(shí)由于造型機(jī)理的原因，F(xiàn)DM支撐材料的選擇更廣泛一些，所以可以選擇更脆且更易移除的材料制造支撐，所以其所獲得的精度有時(shí)可能會(huì)更高些。而LOM由于后處理太過(guò)困難，能獲得的尺寸精度最差。對(duì)于中等實(shí)體尺寸，SLA的精度最高，LOM次之，而FDM和SLS較差。 主要快速成型系統(tǒng)的綜述現(xiàn)階段RP技術(shù)的基本原理在上世紀(jì)90年代初期就得到了基本的完善，這些原理的最主要成果就體現(xiàn)在目前占統(tǒng)治地位的5種快速成型系統(tǒng)上面181191:光固化立體造型(SLA, Stereolithography)，疊層制造(LOM, Laminated Object Manufacturing),激光選區(qū)燒結(jié)(SLS, Selective Laser Sintering)、熔絲沉積制造(FDM, Fused Deposition Modeling)以及三維印刷(3DP,Three Dimension Printing).多年來(lái)主要是從這些原理出發(fā)，不斷的完善系統(tǒng)性能及成型工藝，而很多其他的RP方法的發(fā)展卻嚴(yán)重滯后，有些則被淘汰。由于無(wú)需針對(duì)特定零件制定工藝操作規(guī)程，也無(wú)需準(zhǔn)備專(zhuān)用夾具和工具，RP技術(shù)制造一個(gè)零件的全過(guò)程遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于傳統(tǒng)工藝相應(yīng)過(guò)程，使得RP技術(shù)尤其適合于新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，顯示了其適合現(xiàn)代科技和社會(huì)發(fā)展的快速反應(yīng)的特征和時(shí)代要求。實(shí)體自由成型制造(SFF, Solid Free form Fabrication)“實(shí)體自由成型制造”表明RP技術(shù)無(wú)需專(zhuān)用的模腔或夾具，相應(yīng)不受任何約束。RP由于采用了離散堆積的加工工藝，CAD和CAM能夠很順利地結(jié)合在一起，而RP的工藝規(guī)劃主要作用是對(duì)成型過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化以提高造型精度、速度和質(zhì)量，所以RP可容易地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化。 對(duì)快速成型技術(shù)的全面理解RP 的總體目標(biāo)是在CAD的直接驅(qū)動(dòng)下，快速完成具有復(fù)雜形狀的零件：(1)直接CAD驅(qū)動(dòng)，無(wú)需專(zhuān)用的工夾具。它的核心是基于數(shù)字化的新型成形技術(shù)。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日目錄1緒論…………………………………………………………………………………… 6………………………………………………… 6 當(dāng)前主要的RP技術(shù)…………………………………………………………… 7 主要快速成型系統(tǒng)的綜述………………………………………………… 7 幾種主要RP技術(shù)的比較…………………………………………………… 8 尺寸精度…………………………………………………………………… 8 零件制造時(shí)間……………………………………………………………… 9 制件的復(fù)雜程度…………………………………………………………… 9 制作成本…………………………………………………………………… 9 基于SLS成型技術(shù)的材料…………………………………………………… 9 RP技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………………………… 10 金屬零件的直接制造和模具的快速制造……………………………… 12 RP系統(tǒng)的發(fā)展……………………………………………………………… 13 本課題設(shè)計(jì)的目的和主要內(nèi)容…………………………………………… 132 設(shè)計(jì)方案題目要求…………………………………………………………… 133 SLS的工作原理………………………………………………………………… 13——離散處理……………………………………………………… 13——疊加成型……………………………………………………… 13 DTM——分缸鋪粉………………………………………………………… 14 ——送料槽鋪粉……………………………………………………… 144 SLS的工藝過(guò)程及特點(diǎn)………………………………………………………… 17 激光選區(qū)燒結(jié)（SLS）的工藝特點(diǎn)……………………………………… 17………………………………………………………………………… 17 粉末原料的燒結(jié)…………………………………………………………… 18…………………………………………………………… 195 SLS的系統(tǒng)組成………………………………………………………………… 20……………………………………………………………………………… 21………………………………………………………………… 21……………………………………………………………… 21 絲杠固定支撐件選擇………………………………………………… 27 步進(jìn)電機(jī)的選擇………………………………………………………… 28 齒輪的選擇………………………………………………………………… 29…………………………………………………………………… 33……………………………………………………………… 33…………………………………………………………………… 33 激光器……………………………………………………………………… 34 振鏡式動(dòng)態(tài)聚焦掃描系統(tǒng)………………………………………………… 34 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選擇……………………………………………… 35………………………………………………………………………38…………………………………………………………………38………………………………………………………………………… 38……………………………………………………………………… 38 傳感檢測(cè)單元……………………………………………………………… 39 驅(qū)動(dòng)單元……………………………………………………………………… 395．3 冷卻器………………………………………………………………………… 396編寫(xiě)計(jì)算程序……………………………………………………………………… 39總結(jié)…………………………………………………………………………………… 42致謝…………………………………………………………………………………… 43參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………… 441 緒論20世紀(jì)80年代末、90年代初發(fā)展起來(lái)的快速成形（Rapid Prototyping amp。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者對(duì)比DTM，EOS兩大公司的經(jīng)典設(shè)計(jì)方案，改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)工作性能，試圖將新的思想帶入到SLS成型機(jī)的設(shè)計(jì)中。是借助精確引導(dǎo)的激光束使材料粉末燒結(jié)或熔融后凝固形成三維原型或制件。吉林大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)摘 要快速成型(RP)技術(shù)是近年來(lái)倍受學(xué)術(shù)界和制造業(yè)關(guān)注的一種先進(jìn)成型制造技術(shù)。選擇性激光燒結(jié)工藝（SLS）又稱(chēng)為激光選區(qū)燒結(jié)。其中，最早將SLS市場(chǎng)化的是DTM公司。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理?？焖俪尚渭夹g(shù)可以自動(dòng)、快速、直接、精確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)化為具有一定功能的原型或直接制造零件（模具），有效地縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期，是提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮減產(chǎn)品成本的有力工具。RP以極高的柔性給制造業(yè)予全新的概念。材料添加制造 （MIM, Material Increase Manufacturing)“材 料 添 加 制 造”將材料單元采用一定方式堆積、疊加成形，有別于車(chē)削等基于材料去除原理的傳統(tǒng)加工工藝。離散堆積制造“離 散 堆 積制造”是現(xiàn)代成型學(xué)理論中在對(duì)成型技術(shù)發(fā)展進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上提出的，表明了模型信息處理過(guò)程的離散性，強(qiáng)調(diào)了成型物理過(guò)程的材料堆積性，體現(xiàn)了RP技術(shù)的基本成型原理，具有較強(qiáng)的概括性和適應(yīng)性。即 時(shí) 制 造(IM, Instant Manufacturing)“即 時(shí) 制 造”反映了該類(lèi)技術(shù)的快速響應(yīng)性。不同的RP系統(tǒng)都有其特有的優(yōu)勢(shì)，但是同時(shí)也存在自身的缺陷，所以必須根據(jù)具體的使用要求進(jìn)行RP系統(tǒng)的選擇。 尺寸精度:在大多數(shù)情況，SLA能獲得的尺寸精度最高，以下依次是LOM, F DM和SLS。對(duì)于較小的空心尺寸，F(xiàn)DM和LOM,S LA能獲得的精度要優(yōu)于SLS，這主要是由于受SLS材料的粉末粒度的限制及加工過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)燒結(jié)而造成的:對(duì)于加工微小尺寸的特征，SLA最好，F(xiàn)DM和SLS次之，并且同一水平上。當(dāng)建造有懸臂特征的零件時(shí)，F(xiàn)DM和SLA必須要有支撐，而且由于FDM加工時(shí)，零件暴露于空氣中，所以相對(duì)而言，F(xiàn)DM對(duì)支撐的依賴(lài)性更大。而臺(tái)階效應(yīng)、填充方式、層片變形是影響零件表面質(zhì)量的主要原因。 制作成本制作成本應(yīng)包括設(shè)備購(gòu)置成本、設(shè)備運(yùn)行成本以及人工成本，經(jīng)過(guò)綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為SLA較高，F(xiàn)DM和SLS次之，LOM的制作成本較低。國(guó)外的DTM公司在SLS成型材料的開(kāi)發(fā)上作了大量的工作，而且粉末細(xì)小，層厚最小可到 mm，所以可以達(dá)到很高的精度和表面光潔度，幾乎不需要后續(xù)拋光處理。m。南京航空航天大學(xué)在覆膜砂材料方面也作了大童的工作，選用250目在使用特性上與酚醛樹(shù)脂類(lèi)似的環(huán)氧樹(shù)脂粉末作為搜膜砂粘結(jié)劑，經(jīng)過(guò)合理的配比，獲得了很好的燒結(jié)性能。它經(jīng)SLS快速燒結(jié)成型后使之在300℃環(huán)境下燒失(Debinding)粘結(jié)劑包衣，在700℃時(shí)使鋼粉顆粒之間發(fā)生弱聯(lián)結(jié)困(Necking)。Keltool被認(rèn)為是目前最有發(fā)展前景的一種快速制造金屬模具的方法，由美國(guó)3D Systems公司開(kāi)發(fā)。近年來(lái)五大RP系統(tǒng)占據(jù)了絕大部分的RP設(shè)備市場(chǎng)份額，并且這五種成型方法以外的孫系統(tǒng)所占比例越來(lái)越小，所以大力改善這五大快速成型系統(tǒng)的制作精度、可靠性、生產(chǎn)率和制作大件的能力，并推出新一代(或改進(jìn))的機(jī)型是當(dāng)前RP設(shè)備的發(fā)展方向。Stratasys公司的FDM Quantum成型機(jī)采用的Magna Drive系統(tǒng)，利用磁浮技術(shù)原理，使XY軸移動(dòng)時(shí)速度更快，更滑順，定位更準(zhǔn)確，而且能在同一時(shí)間獨(dú)立控制兩個(gè)獨(dú)立的加熱噴頭，加快了建造速度。例如Z公司的Z402采用多與125個(gè)噴嘴的打印頭，其售價(jià)低于5萬(wàn)美元，成型速度比其他RP系統(tǒng)快20倍。這種方法的原理如下:利用等離子放電來(lái)加熱金屬絲材料，熔化的材料熔積到工件逐漸成型。在每一層面上，根據(jù)各部分所需要的材料要求，分別噴上所需材料，這樣逐層制造就可成型出一個(gè)多種材料和部件的三維實(shí)體器件。(2)快速高精度的直接切片軟件。RP與CAD,CAE,CAPP,CAM,R T以及高精度自動(dòng)測(cè)量技術(shù)的一體化集成可以大大提高新產(chǎn)品迅速上市成功的可能性，也可快速實(shí)現(xiàn)反求工程。目前美國(guó)、歐洲和日本都站在21世紀(jì)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的