【正文】 粉末 — 粘結(jié)劑的混合物 ) ,通過(guò)空氣壓縮機(jī)提供的壓力由噴頭擠出 ,其他均與傳統(tǒng) FDM 工藝相同，他們將這種工藝稱之為氣壓式熔融沉積快速成形 (AJS)[6]。 在 FDM 工藝的基礎(chǔ)上，蘇格蘭 Glagow Caledonian 大學(xué)（ Glagow Caledonian University）提出了一種新的成形方法 SALM（ Shell Assisted Layer Manufacturing） 。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論是： layer thickness， raster angle 和 air gap 對(duì) pliant ABS 原型的彈性性能有很重要的影響 [9]。研究結(jié)果表明，工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)置能大幅度改善原型件的質(zhì)量 [11]。 荷蘭 TNO 國(guó)家應(yīng)用科學(xué)研究組織在 FDM 技術(shù)的基礎(chǔ)上，使用一直 semisolid metals（ EDSSM）來(lái)直接制作金屬件。 Srezelec Rebecca Varreck Andrew 2020 年年會(huì)報(bào)告中，就 FDM 技術(shù)在機(jī)電工程技術(shù)教育中的應(yīng)用、 FDM 的操作、優(yōu)點(diǎn)和局限性及 FDM 教學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 10 頁(yè) 共 36 頁(yè) 應(yīng)用項(xiàng)目進(jìn)行了討論 [18]。 FDM 系統(tǒng)組成 FDM 系統(tǒng)主要包括噴頭、送絲機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、加熱成型室、工作臺(tái)五個(gè)部分。如此反復(fù)進(jìn)行即可得到實(shí)體零件。 （ 3）運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。加熱成型室用來(lái)給成型過(guò)程提供一個(gè)恒溫的環(huán)境。 ． 7 FDM 成型特點(diǎn)： 1)標(biāo)準(zhǔn)的工程熱塑性塑料。 4)熱塑性塑料到達(dá)較低溫度的工作環(huán)境平面后迅速冷卻固化。 可快速構(gòu)建瓶狀或中空零件。 缺點(diǎn)是： 成型精度相對(duì)國(guó)外先進(jìn)的 SLA 工藝較低，最高精度 成型表面光潔度不如國(guó)外先進(jìn)的 SLA 工藝； 成型速度相對(duì)較慢 適用范圍：這種工藝方法適合于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的概念建模以及產(chǎn)品的功能測(cè)試。 1) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件 主要有單臺(tái)工業(yè) PC 機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制 卡、數(shù)模 /模數(shù)轉(zhuǎn)換卡、數(shù)字量輸入卡和數(shù)字量輸出卡組成。 FDM 系統(tǒng)采用的是一種三軸步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)數(shù)字量輸出卡和模數(shù) /數(shù)模轉(zhuǎn)換卡， 經(jīng)過(guò)送絲機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)送絲機(jī)構(gòu)的啟停、正反轉(zhuǎn)和調(diào)速控制。 5) 機(jī)床開關(guān)量控制系統(tǒng) 機(jī)床開關(guān)量控制系統(tǒng)是對(duì)機(jī)床 一些必要的開關(guān)量，如強(qiáng)電開關(guān)量、加熱器開關(guān)量、調(diào)試開關(guān)量、上門開關(guān)量等，進(jìn)行的控制，以達(dá)到機(jī)床特定的輔助功能。在計(jì)算機(jī)控制下，噴頭可在 XY 平面內(nèi)任意移動(dòng)，兩個(gè)噴頭可以獨(dú)立開啟關(guān)閉。 2) 工作平臺(tái) 工作臺(tái)主要有臺(tái)面和泡沫墊片組成，每完成一層成型，工作臺(tái)便下降一個(gè)高度。送絲機(jī)構(gòu)和噴頭采用推拉相結(jié)合的方式，以保證送絲可靠，避免斷絲或積瘤。 立 式加工中心主要用于 各種中小 尺寸，各種基礎(chǔ)件、板件、殼體、模具等多品種零件的加工，工件一次裝夾后可自動(dòng)高效、高精度的連續(xù)完成銑、鉆、鏜、鉸等多種工序的加工，適用于航空、機(jī)床、印刷、輕紡、模具等制造行業(yè)。 maxF = jF + mF =3000+0=3000N， minF =0N F=31 （ 2 maxF + minF ） =31 （ 23000+0） =2020N ⑶ 當(dāng)量轉(zhuǎn)速 mn 當(dāng)轉(zhuǎn)速在 maxn 和 minn 之間變化時(shí)， mn =21 ( maxn + minn )=21 (2020+0)=1000 r/min ⑷ 額定動(dòng)載荷計(jì)算 amC (N) amC = wf mF ( sL / hL )31 /af cf =2020 31661020101020 ???????????? =2020 =11100 N amC? = ef maxF =3000=13500 N af — 精度系數(shù)， af =1 cf — 可靠性系數(shù)， cf =1 wf — 載荷性系數(shù)， wf = sL — 預(yù)期工作距離， sL =1020 610? km 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 16 頁(yè) 共 36 頁(yè) ef — 預(yù)加載荷系數(shù)， ef = maxF 最大軸向載荷， maxF =3000N ⑸ 估算滾珠絲杠允許最大軸向變形 m? m?? =（ 1/3～ 1/4）重復(fù)定位精度 =31 = m?? ≤（ 1/4～ 1/5）定位精度 =41 = 取 m?? 與 m?? 中較小值為 m? 值 m? = ⑹ 估算滾珠絲杠底徑 md2 (mm) md2 =a mLF ?/0 = 1013002020 3??? = 0F =F=3000 N a— 支承方式系數(shù) ， 一 端固定時(shí) 一端游動(dòng)時(shí) 取 0F — 導(dǎo)軌靜摩擦力 ,N 0? — 導(dǎo)軌靜摩擦因數(shù) L— 滾珠絲杠 兩軸承支點(diǎn)間的距離 ⑺ 確定滾珠絲杠副規(guī)格代號(hào) 選定滾珠螺母型式 ,按上述估算的 hP . amC 及 md2 值中選出合適的規(guī)格代號(hào)及有關(guān)安裝 .連接尺寸 ,并使 2d ≥ md2 , aC ≥ amC 但不宜過(guò)大 ,以免增大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及結(jié)構(gòu)尺寸。 ⑻ 計(jì)算預(yù)緊力 pF 當(dāng)最大軸向工作載荷 maxF 能確定時(shí) , pF = maxF /3=3000/3=1000N ⑼ 行程補(bǔ)償值 C（ μm） C=△ t ul 310? =21300 310? = ul =行程 +（ 8～ 14） hP =1020+1420=1300mm △ t— 溫度變化值， 2～ 3C176。mm/min 0d — 滾珠絲杠副的公稱直徑， mm maxn — 滾珠絲杠副最大轉(zhuǎn)速 ,r/min ⒃ 額定靜載荷 oaC 驗(yàn)算（ N） sf maxaF =3000=6600 N≤ oaC ， oaC — 滾珠絲杠副基本軸向額定靜載荷， oaC = 310 N sf — 靜態(tài)安全系數(shù)，一般取 1～ 2，有沖擊振動(dòng)時(shí)取 2～ 3 maxaF — 滾珠絲杠副最大軸向載荷， maxaF =3000N ⒄ 絲杠軸拉壓強(qiáng)度驗(yàn)算 p? π 22d /4=200 240 /4 = 510 ≥ maxaF 知絲杠的拉壓強(qiáng)度足夠。 其特點(diǎn)為： ⑴ 絲杠的靜態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性最高，適用于高速回轉(zhuǎn)； ⑵ 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ，兩端軸承均調(diào)整預(yù)緊，絲杠 壓桿穩(wěn)定性比較高 ； ⑶ 軸向剛度 較大，絲杠有熱膨 脹的余地 ； ⑷ 適用于對(duì)剛度和位移精度要求較高的滾珠絲杠的安裝； ⑸ 適用于較長(zhǎng)的絲杠安裝。圖 33（ d）為單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊，為內(nèi)預(yù)緊方式。適用于高剛度、重載荷的傳動(dòng)，目前應(yīng)用最廣泛。 滾動(dòng)導(dǎo)軌是在導(dǎo)軌面之間放置滾珠、滾柱、滾針滾動(dòng)體，使導(dǎo)軌面間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。 根據(jù)滾動(dòng)體的類型，滾動(dòng)導(dǎo)軌有下列三種形式： ⑴ 滾珠導(dǎo)軌 這種導(dǎo)軌的承載能力小，剛度低。 ⑵ 滾柱導(dǎo)軌 這導(dǎo)軌的承載能力及剛度都比滾珠導(dǎo)軌大。為了提高工作臺(tái)的移動(dòng)精度，滾針的尺寸應(yīng)按直徑分組。但這種導(dǎo)軌制造比較復(fù)雜，成本較高。安裝形式如圖 34 所示： 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 23 頁(yè) 共 36 頁(yè) 導(dǎo)軌長(zhǎng)度： X 向?qū)к墸?1450mm Y 向?qū)к?： 1050mm 導(dǎo)軌負(fù)荷的計(jì)算：在實(shí)際應(yīng)用中，導(dǎo)軌負(fù)荷由于受許多因素影響而發(fā)生變化，如：工作臺(tái)重心位置、切削力的變化等，在選擇時(shí)應(yīng)充分考慮上述條件，從而確定系統(tǒng)負(fù)荷。您可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為 度而五相步進(jìn)角一般為 度。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。 步進(jìn)電機(jī)溫度過(guò)高首先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)，一般來(lái)講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏 130℃ 以上，有的甚至高達(dá)攝氏 200 ℃ 以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏 80～ 90 ℃ 完全正常。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。 m P— X、 Y 方向電機(jī)功率，本加工中心 P=2 kw n— 絲杠轉(zhuǎn)速， n=pv1000= 20351000? =1750rad/min 本設(shè)計(jì)選擇 BF 系列 150BF002 磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，電機(jī)輸出功率 2kw，最高轉(zhuǎn)速4000r/min，最大轉(zhuǎn)矩 電機(jī)步距角 θb： 。在這次的設(shè)計(jì)中為了減少機(jī)床零件個(gè)數(shù)，遵照 越簡(jiǎn)單越可靠的設(shè)計(jì)原則將機(jī)床床身底座直接設(shè)計(jì)成可以與 Y 向?qū)к壪噙B的基座。 底座的設(shè)計(jì)主要是一個(gè)箱體的設(shè)計(jì)。減少機(jī)床加工時(shí)的震動(dòng)，所以在機(jī)床底座上要準(zhǔn)備一系列的地腳螺栓。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 30 頁(yè) 共 36 頁(yè) 6 機(jī)床的潤(rùn)滑與防塵 潤(rùn)滑方式 機(jī)床中潤(rùn)滑是必不可少的，在此次的設(shè)計(jì)中潤(rùn)滑主要是絲杠螺母副之間的潤(rùn)滑和直線導(dǎo)軌副之間的潤(rùn)滑。 JSA 型滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副是通過(guò)返向器端部的注油杯口注入潤(rùn)滑油脂，油脂經(jīng)過(guò)返向器內(nèi)的油道而流到鋼球返回溝槽中，然后由于鋼球的無(wú)限循環(huán)而實(shí)現(xiàn)整體潤(rùn)滑。 為了保證其使用壽命，必須采用適當(dāng)?shù)拇胧? ⑴ 采用密封端蓋和密封底片，以防止塵埃、雜物進(jìn)入滑塊內(nèi)部。 7 精度驗(yàn)算與校核 剛度以及定位誤差的驗(yàn)算 本次設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床要求的定位精度為 ? ，其絲杠的導(dǎo)程誤差 V300 為。 Ke 是伺服電機(jī)的反向電動(dòng)勢(shì)系數(shù)，是伺服 電機(jī)單位角速度所產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)（ V）。v)；電樞直流電阻 Rm=。因而絲杠最大距離為lmax=+=。 絲杠軸承軸向載荷剛度 kba 可按下式求得，即 i i 3 523 52 ??????? ?ZdFK b a ba(N/μm) ⑷ 滾珠絲杠螺母的接觸剛度 Kc 查絲杠螺母樣本手冊(cè)得 Kc=3800N/mm 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 32 頁(yè) 共 36 頁(yè) ⑸ 撓性聯(lián)軸器的扭轉(zhuǎn)剛度 K1 查文獻(xiàn)得 41 ??K Nm/rad 折合到工作臺(tái)部件的直線剛度為： 2870002KK 2211 ?????????????????? ??hP(N/μm) ⑹ 綜合剛度 K 計(jì)算出伺服剛度折算到工作臺(tái)部件的直線剛度 Kr、滾珠絲杠最小拉壓剛度 Ktmin、絲杠軸承軸向載荷剛度 Kba、滾珠絲杠螺母接觸剛度、折算到工作臺(tái)部件直線剛度 Kc 和連軸器扭轉(zhuǎn)剛度 K1 后，按彈簧串聯(lián)原則合成求得綜合剛度 K。再加上某些次要因素，將不會(huì)超過(guò)要求的定位公差，能滿足定位精度 。這是提高剛度的有效措施。若精度很高，采用高精度絲杠和螺距自動(dòng)補(bǔ)償措施后仍達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，可考慮采用全閉環(huán)進(jìn)給伺服系 統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)是 對(duì) 我 大學(xué) 里所學(xué)知識(shí) 的 一個(gè) 深化和總結(jié) ，為我以后走出校園， 邁上工作崗位奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì) 過(guò)程中 的 任何 一點(diǎn)失誤， 都可能 對(duì)加工造成很大的影響， 有時(shí) 甚 至 是 無(wú)法彌補(bǔ) 的； 設(shè)計(jì) 過(guò)程中 的一點(diǎn) 點(diǎn) 改進(jìn)，就 可能 大幅度提高效率，降低加工難度，節(jié)約 加工費(fèi)用 ， 提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性 能 。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我原理分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安裝與加工方法的最重要的演練。 總之，在陳老師的指導(dǎo)與幫助下，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我受益匪淺，必定對(duì)以后的 工作與 學(xué)習(xí) 起到十分重要的作用。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 35 頁(yè) 共 36 頁(yè) 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我人生中一段十分重要的經(jīng)歷， 經(jīng)過(guò)三個(gè)月的努力 ， 在老師和同學(xué)的幫助下 ， 我終于完成了所承擔(dān)的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) 。 畢業(yè)設(shè) 計(jì)貫穿了大學(xué)四年所學(xué)的大多數(shù)專業(yè)課程，它不僅提高了我計(jì)算機(jī)繪圖 能力，還為今后熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)繪圖打下了良好的基