【正文】 SLS快速成型機(jī)的總體設(shè)計(jì)，包括機(jī)械、電氣和軟件三部分；(2) SLS快速成型機(jī)缸體部件設(shè)計(jì)并拆畫(huà)零件圖；(3) 控制系統(tǒng)軟件分析設(shè)計(jì)；(4) ；(5) 最大成型尺寸是450 450mm。機(jī)器的工作性能和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用也在很大的程度上決定于傳動(dòng)裝置的優(yōu)劣。齒輪齒條傳動(dòng)常用于行程較大的大型機(jī)床上，可以得到較大的傳動(dòng)比，易得到高速直線運(yùn)動(dòng)，剛度及機(jī)械效率也高，但傳動(dòng)不夠平穩(wěn)，傳動(dòng)精度不高。在兩根平行軸間只能用于同向回轉(zhuǎn)的傳動(dòng)；運(yùn)動(dòng)是不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比；磨損后易發(fā)生跳齒；工作時(shí)有噪聲；不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動(dòng)中應(yīng)用。綜合比較幾種傳動(dòng)方案最后選擇同步帶傳動(dòng)適合并能滿足步進(jìn)電機(jī)和鋪粉小車(chē)之間的連接需要，因此減速傳動(dòng)裝置選擇同步帶傳動(dòng)。機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要組成有機(jī)架、工作平臺(tái)、鋪粉機(jī)構(gòu)、兩個(gè)活塞缸、集料箱、加熱燈 、通風(fēng)除塵設(shè)備、小集料箱、激光室、電氣柜。其原理較簡(jiǎn)單，其原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1。電氣部分的設(shè)計(jì)也相當(dāng)?shù)闹匾? 2) 機(jī)箱內(nèi)有專(zhuān)用底板，底板上有PCI和ISA插槽。 2 單片機(jī)是應(yīng)工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)數(shù)字化、智能化的迫切要求而提出的。在成型機(jī)的控制系統(tǒng)中選用工控機(jī)作為控制機(jī)。3 設(shè)計(jì)計(jì)算 鋪粉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)鋪粉機(jī)構(gòu)的作用是將成型缸的粉料鋪平，它由兩根直線導(dǎo)軌、鋪粉車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(步進(jìn)電機(jī))、減速器、聯(lián)軸器、鋪粉小車(chē)和鋪粉車(chē)罩組成。小車(chē)運(yùn)動(dòng)示意圖如圖2：tv圖2 小車(chē)運(yùn)動(dòng)示意圖根據(jù)上述條件假設(shè)小車(chē)鋪粉過(guò)程中，一個(gè)行程的加速時(shí)間t1與減速時(shí)間t3相等 即 t1=t3 = 小車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間為設(shè)定小車(chē)加減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小相等即 根據(jù)加速度公式可得： 又因?yàn)樾谐叹嚯x所以 小車(chē)鋪粉過(guò)程的受力分析小車(chē)來(lái)回運(yùn)動(dòng)的情況是相同的，現(xiàn)在研究小車(chē)鋪粉的運(yùn)動(dòng)，做以下分析。在此階段，小車(chē)處于勻速平衡狀態(tài)，不受慣性力。粉料的密度為ρ=，小車(chē)與導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)為μ2=，每次最多推動(dòng)的粉料的體積為：所以每次最多推動(dòng)的粉料的質(zhì)量為所以小車(chē)每次鋪粉推動(dòng)的粉料的重量為：設(shè)鋪粉小車(chē)質(zhì)量為： 則小車(chē)受導(dǎo)軌的阻力為： 對(duì)以上的三種情況進(jìn)行分析可得，小車(chē)在初始階段即加速階段，需要的推力最大。η1=η2=所以同步帶輪的輸入功率為： 同步帶輪的設(shè)計(jì)同步帶傳動(dòng)綜合了帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。 同步帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：a)無(wú)滑動(dòng)，能保證固定的傳動(dòng)比；b)預(yù)緊力較小，軸和軸承上所受載荷小；c)帶的厚度小，單位長(zhǎng)度的質(zhì)量小，故允許的線速度較高；d)帶的柔性好，故選用帶輪的直徑可以較小。 缸體的設(shè)計(jì)缸體的設(shè)計(jì)首先要對(duì)缸體進(jìn)行手力分析。其中G為粉的重力與缸底板的重力之和，F(xiàn)1為粉料與缸體壁的摩擦力，F(xiàn)2為慣性力，F(xiàn)為電機(jī)推力。由上升過(guò)程所用的功率應(yīng)等于絲杠所提供的功率，則上升所消耗的功率為P=FmV升=FV。電機(jī)型號(hào)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表1所示：表1 90BYG250A系列步進(jìn)電機(jī)技術(shù)參數(shù)參數(shù)型號(hào)70BYG2501相電流（A）步距角（o）空載啟動(dòng)頻率KHz空載運(yùn)行頻率KHz電機(jī)重量Kg31200 滾珠絲杠副的計(jì)算(1) 滾珠絲桿簡(jiǎn)介近年來(lái)，越來(lái)越多的滾珠絲桿被用在各式各樣的機(jī)床上。滾珠絲桿通常搭配預(yù)壓力來(lái)消除機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的背隙。2) 扭轉(zhuǎn)位移太大絲桿的細(xì)長(zhǎng)比越小，剛性越高，細(xì)長(zhǎng)比的界限一般在60以下。尤其是以高爪力角設(shè)計(jì)的軸承為較佳的選擇，當(dāng)滾珠絲桿承受軸向負(fù)載時(shí)。5) 螺帽座或軸承座剛性不足如果螺帽座或軸承剛性不足，由于元件本身的重力就會(huì)引起絲桿變形，因此在設(shè)計(jì)螺帽和軸承座時(shí)要使其剛度足夠，保證絲桿的間隙不會(huì)過(guò)大。在這次的設(shè)計(jì)中采用墊片調(diào)隙式。1)經(jīng)查表和前述計(jì)算可以的出如下參數(shù)：查表得，使用壽命 T=15000h,初選絲杠螺距 t=4mm,且已經(jīng)知道缸體下降的最大的下降速度是Vmax= 所以絲杠轉(zhuǎn)速 取絲杠轉(zhuǎn)速n=12r/min所以2) 額定動(dòng)載荷 設(shè)計(jì)其精度為3級(jí)，可靠性為90%則由其中可查出精度系數(shù)fa=1，可靠性系數(shù)fc=1，荷性質(zhì)系數(shù)fw=，且已知F=1572N,Lh=15000,n=12r/min。 蝸輪蝸桿的計(jì)算由公式：，其中脈沖當(dāng)量,，導(dǎo)程為4mm 所以有 在傳動(dòng)過(guò)程中蝸桿為主動(dòng)，傳動(dòng)比為i=20。但蝸桿頭數(shù)太多，又給加工帶來(lái)困難，在這里取蝸桿的頭數(shù)，分度圓直徑d1=，蝸桿的軸面模數(shù)m=。它由工控機(jī)、激光系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)部件、輔助部件等組成。每個(gè)振鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)位置也是由計(jì)算機(jī)通過(guò)其內(nèi)部的掃描器控制卡控制振鏡伺服電機(jī)而實(shí)現(xiàn)的。 為保證燒結(jié)條件，通過(guò)計(jì)算機(jī)可設(shè)定激光功率和原料加熱溫度。設(shè)備剛啟動(dòng)時(shí)工作狀態(tài)燈全亮表示處于預(yù)工作狀態(tài)。 步進(jìn)電機(jī)的簡(jiǎn)介步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。到了八十年代后，由于廉價(jià)的微型計(jì)算機(jī)以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進(jìn)電機(jī)的控制方式更加靈活多樣。步進(jìn)電機(jī)和普通電機(jī)的不同之處是步進(jìn)電機(jī)受脈沖信號(hào)的控制而改變起停、運(yùn)動(dòng)快慢等。其中反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)某種程度上可以看作是低速同步電機(jī)。在激光選擇快速成型機(jī)的設(shè)計(jì)中，選擇感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)。拍數(shù)：完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式：ABBCCDDAAB，四相八拍運(yùn)行方式：，對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角位移用θ表示。靜轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在額定靜態(tài)電作用下，電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。用百分比表示：誤差/步距角乘100%。最大空載起動(dòng)頻率：電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下，在不加負(fù)載的情況下，能夠直接起動(dòng)的最大頻率。電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制:通過(guò)改變繞組的通電時(shí)序即可改變電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。步進(jìn)控制器是由緩沖器、環(huán)形分配器、控制邏輯及正反向控制。從圖8中可以看出，脈沖是用周期、脈沖高度、接通與斷開(kāi)電源的時(shí)間來(lái)表示的。例如，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)相應(yīng)的數(shù)字線送高電平（表示接通）時(shí),步進(jìn)電機(jī)便開(kāi)始步進(jìn)。延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由步進(jìn)電機(jī)的工作頻率來(lái)決定。步進(jìn)電機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩取決于它的動(dòng)態(tài)平均電流而非靜態(tài)電流（而樣本上的電流均為靜態(tài)電流）。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，力距越大則要求電機(jī)的電流越大，驅(qū)動(dòng)電源的電壓越高。(2) 工控機(jī)的特點(diǎn)工控機(jī)通俗的說(shuō)就是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，而工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般具有強(qiáng)烈的震動(dòng)，灰塵特別多，另有很高的電磁場(chǎng)力干擾等特點(diǎn)，且一般工廠均是連續(xù)作業(yè)即一年中一般沒(méi)有休息。 4) 要求具有連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作能力。另外，IPC的技術(shù)特點(diǎn)是：采用符合“EIA”標(biāo)準(zhǔn)的全鋼化工業(yè)機(jī)箱，增強(qiáng)了抗電磁干擾能力；采用總線結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)。底板可插接各種板卡，包括CPU卡、顯示卡、控制卡、I/O卡等。 (5) 其他配件： IPC的其他配件基本上都與PC機(jī)兼容，主要有CPU、內(nèi)存、顯卡、硬盤(pán)、軟驅(qū)、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、光驅(qū)、顯示器等。 工控機(jī)的設(shè)計(jì)工控電腦與普通家用電腦的設(shè)計(jì)是完全不同的設(shè)計(jì)理念，工控電腦更多的是在惡劣的環(huán)境下使用，對(duì)產(chǎn)品的易維護(hù)性、散熱、防塵、產(chǎn)品周期、甚至尺寸方面都有著嚴(yán)格的要求。根據(jù)用戶的使用情況，分為上架式和壁掛式兩種設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，在1U或2U的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上面。從而滿足某些要在1U機(jī)箱中集成某些特殊規(guī)格卡的用戶需求。因此對(duì)工控機(jī)的體積有較為嚴(yán)格的要求。工控機(jī)根據(jù)應(yīng)用需求整體上可以分為兩大類(lèi)上架式工控機(jī)和壁掛式工控機(jī)。工業(yè)計(jì)算機(jī)是針對(duì)工廠作業(yè)需求而設(shè)計(jì)的，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)整合制造(CIM)觀念為中心目標(biāo)。它采用高速微處理機(jī)，可以發(fā)揮強(qiáng)力信息處理的功能；它使用智能型通訊諧調(diào)器，可以展現(xiàn)實(shí)時(shí)處理?分配處理和高速數(shù)據(jù)處理的境界。其核心使用的處理板還是AT結(jié)構(gòu)的母板。隨著工控機(jī)被大量用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，基于母板的系統(tǒng)是不靈活的，為了修復(fù)或更新系統(tǒng)需要更換整個(gè)母板。這種結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)更新和修復(fù)簡(jiǎn)單而且停機(jī)時(shí)間最少。后來(lái)PCI總線技術(shù)成為PC技術(shù)的主流時(shí)，1994年，PICMG組織及時(shí)在無(wú)源底板結(jié)構(gòu)中導(dǎo)入了PCI技術(shù)，制定了基于ISA/。舉例來(lái)說(shuō)，某些傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床廠家，為保障其早期在ISA技術(shù)上的投資，會(huì)采用傳統(tǒng)的ISA控制卡為主。因此對(duì)于工控用戶的多樣性，常規(guī)主板提供的槽數(shù)難免捉襟見(jiàn)肘。因此，在微機(jī)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，大有取代電磁繼電器之勢(shì)。(2) 交流型SSR用可控硅作開(kāi)關(guān)器件。當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)使冷卻器工作，降低激光器的溫度。 檢測(cè)元件的選擇 傳感器的選擇現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬(wàn)別，如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問(wèn)題。因?yàn)?，即使是測(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題：量程的大?。槐粶y(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求；測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式；信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測(cè)量；傳感器的來(lái)源，國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測(cè)量精度。(3) 頻率響應(yīng)特性傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會(huì)給測(cè)量帶來(lái)極大的方便。在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過(guò)高。 光電傳感器的選擇當(dāng)小車(chē)前進(jìn)到位時(shí)和后退到位時(shí),成型缸和料缸上升到位和下降到位均需經(jīng)過(guò)傳感器的檢測(cè)，兩者均選用光電式傳感器，前者為反射式，后者為對(duì)射式。廣泛用于機(jī)械系統(tǒng)和自動(dòng)生產(chǎn)線需檢測(cè)的地方。(1) 用途特點(diǎn)及工作條件LX19系列行程開(kāi)關(guān)用于交流50Hz或60Hz，電壓220伏至380伏的控制電路中，經(jīng)機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，做控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)行程和變換運(yùn)動(dòng)方向度用。(2) 型號(hào)含義LX19K001BTHLX行程開(kāi)關(guān)19設(shè)計(jì)序號(hào)K開(kāi)啟式0無(wú)滾輪0直動(dòng)式1能自動(dòng)復(fù)位B結(jié)構(gòu)改進(jìn)代號(hào)TH溫?zé)釒徒Y(jié) 束 語(yǔ)很快幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，在劉老師的指導(dǎo)下順利地完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。這些知識(shí)和能力對(duì)我今后的工作學(xué)習(xí)都有著十分重要的作用和幫助。這或許就是欲速則不達(dá)的道理吧。學(xué)生在設(shè)計(jì)上所取得的每一點(diǎn)進(jìn)步和成績(jī)無(wú)不浸透著劉老師們的汗水。參 考 文 獻(xiàn)1 Steven with advancetools[J]. 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