【正文】 S快速成型機的總體設計，包括機械、電氣和軟件三部分；(2) SLS快速成型機缸體部件設計并拆畫零件圖；(3) 控制系統(tǒng)軟件分析設計；(4) ；(5) 最大成型尺寸是450 450mm。機器的工作性能和運轉費用也在很大的程度上決定于傳動裝置的優(yōu)劣。齒輪齒條傳動常用于行程較大的大型機床上，可以得到較大的傳動比，易得到高速直線運動，剛度及機械效率也高，但傳動不夠平穩(wěn)，傳動精度不高。在兩根平行軸間只能用于同向回轉的傳動；運動是不能保持恒定的瞬時傳動比；磨損后易發(fā)生跳齒；工作時有噪聲；不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動中應用。綜合比較幾種傳動方案最后選擇同步帶傳動適合并能滿足步進電機和鋪粉小車之間的連接需要，因此減速傳動裝置選擇同步帶傳動。機械結構的主要組成有機架、工作平臺、鋪粉機構、兩個活塞缸、集料箱、加熱燈 、通風除塵設備、小集料箱、激光室、電氣柜。其原理較簡單，其原理結構簡圖如圖1。電氣部分的設計也相當?shù)闹匾? 2) 機箱內有專用底板，底板上有PCI和ISA插槽。 2 單片機是應工業(yè)測控系統(tǒng)數(shù)字化、智能化的迫切要求而提出的。在成型機的控制系統(tǒng)中選用工控機作為控制機。3 設計計算 鋪粉機構的設計鋪粉機構的作用是將成型缸的粉料鋪平，它由兩根直線導軌、鋪粉車驅動電機(步進電機)、減速器、聯(lián)軸器、鋪粉小車和鋪粉車罩組成。小車運動示意圖如圖2：tv圖2 小車運動示意圖根據(jù)上述條件假設小車鋪粉過程中，一個行程的加速時間t1與減速時間t3相等 即 t1=t3 = 小車勻速運動時間為設定小車加減速運動時的加速度大小相等即 根據(jù)加速度公式可得： 又因為行程距離所以 小車鋪粉過程的受力分析小車來回運動的情況是相同的，現(xiàn)在研究小車鋪粉的運動，做以下分析。在此階段，小車處于勻速平衡狀態(tài)，不受慣性力。粉料的密度為ρ=，小車與導軌的摩擦系數(shù)為μ2=，每次最多推動的粉料的體積為：所以每次最多推動的粉料的質量為所以小車每次鋪粉推動的粉料的重量為：設鋪粉小車質量為： 則小車受導軌的阻力為： 對以上的三種情況進行分析可得，小車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： 同步帶輪的設計同步帶傳動綜合了帶傳動和鏈傳動的優(yōu)點。 同步帶傳動的優(yōu)點：a)無滑動，能保證固定的傳動比；b)預緊力較小，軸和軸承上所受載荷?。籧)帶的厚度小，單位長度的質量小，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。 缸體的設計缸體的設計首先要對缸體進行手力分析。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)為電機推力。由上升過程所用的功率應等于絲杠所提供的功率，則上升所消耗的功率為P=FmV升=FV。電機型號數(shù)據(jù)見下表1所示：表1 90BYG250A系列步進電機技術參數(shù)參數(shù)型號70BYG2501相電流（A）步距角（o）空載啟動頻率KHz空載運行頻率KHz電機重量Kg31200 滾珠絲杠副的計算(1) 滾珠絲桿簡介近年來，越來越多的滾珠絲桿被用在各式各樣的機床上。滾珠絲桿通常搭配預壓力來消除機器運轉時的背隙。2) 扭轉位移太大絲桿的細長比越小，剛性越高，細長比的界限一般在60以下。尤其是以高爪力角設計的軸承為較佳的選擇，當滾珠絲桿承受軸向負載時。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引起絲桿變形，因此在設計螺帽和軸承座時要使其剛度足夠，保證絲桿的間隙不會過大。在這次的設計中采用墊片調隙式。1)經查表和前述計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,且已經知道缸體下降的最大的下降速度是Vmax= 所以絲杠轉速 取絲杠轉速n=12r/min所以2) 額定動載荷 設計其精度為3級，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，荷性質系數(shù)fw=，且已知F=1572N,Lh=15000,n=12r/min。 蝸輪蝸桿的計算由公式：，其中脈沖當量,，導程為4mm 所以有 在傳動過程中蝸桿為主動，傳動比為i=20。但蝸桿頭數(shù)太多，又給加工帶來困難，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、激光系統(tǒng)、運動部件、輔助部件等組成。每個振鏡的轉動位置也是由計算機通過其內部的掃描器控制卡控制振鏡伺服電機而實現(xiàn)的。 為保證燒結條件，通過計算機可設定激光功率和原料加熱溫度。設備剛啟動時工作狀態(tài)燈全亮表示處于預工作狀態(tài)。 步進電機的簡介步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關鍵產品之一，廣泛應用于各種自動化控制系統(tǒng)中。到了八十年代后，由于廉價的微型計算機以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進電機的控制方式更加靈活多樣。步進電機和普通電機的不同之處是步進電機受脈沖信號的控制而改變起停、運動快慢等。其中反應式步進電機的轉子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產生轉矩。感應子式步進電機某種程度上可以看作是低速同步電機。在激光選擇快速成型機的設計中，選擇感應子式步進電機。拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或導電狀態(tài)用n表示，或指電機轉過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機為例，有四相四拍運行方式：ABBCCDDAAB，四相八拍運行方式：，對應一個脈沖信號，電機轉子轉過的角位移用θ表示。靜轉矩：電機在額定靜態(tài)電作用下，電機不作旋轉運動時，電機轉軸的鎖定力矩。用百分比表示：誤差/步距角乘100%。最大空載起動頻率：電機在某種驅動形式、電壓及額定電流下，在不加負載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。電機正反轉控制:通過改變繞組的通電時序即可改變電機的正反轉。步進控制器是由緩沖器、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、接通與斷開電源的時間來表示的。例如，當步進電機相應的數(shù)字線送高電平（表示接通）時,步進電機便開始步進。延時時間的長短由步進電機的工作頻率來決定。步進電機在一定轉速下的轉矩取決于它的動態(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）。步進電機轉速越高，力距越大則要求電機的電流越大，驅動電源的電壓越高。(2) 工控機的特點工控機通俗的說就是專門為工業(yè)現(xiàn)場而設計的計算機，而工業(yè)現(xiàn)場一般具有強烈的震動，灰塵特別多，另有很高的電磁場力干擾等特點，且一般工廠均是連續(xù)作業(yè)即一年中一般沒有休息。 4) 要求具有連續(xù)長時間工作能力。另外，IPC的技術特點是：采用符合“EIA”標準的全鋼化工業(yè)機箱，增強了抗電磁干擾能力；采用總線結構和模塊化設計技術。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機兼容，主要有CPU、內存、顯卡、硬盤、軟驅、鍵盤、鼠標、光驅、顯示器等。 工控機的設計工控電腦與普通家用電腦的設計是完全不同的設計理念，工控電腦更多的是在惡劣的環(huán)境下使用，對產品的易維護性、散熱、防塵、產品周期、甚至尺寸方面都有著嚴格的要求。根據(jù)用戶的使用情況，分為上架式和壁掛式兩種設計。一般來說，在1U或2U的機構設計上面。從而滿足某些要在1U機箱中集成某些特殊規(guī)格卡的用戶需求。因此對工控機的體積有較為嚴格的要求。工控機根據(jù)應用需求整體上可以分為兩大類上架式工控機和壁掛式工控機。工業(yè)計算機是針對工廠作業(yè)需求而設計的，以實現(xiàn)計算機整合制造(CIM)觀念為中心目標。它采用高速微處理機，可以發(fā)揮強力信息處理的功能；它使用智能型通訊諧調器，可以展現(xiàn)實時處理?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結構的母板。隨著工控機被大量用于工業(yè)現(xiàn)場，基于母板的系統(tǒng)是不靈活的，為了修復或更新系統(tǒng)需要更換整個母板。這種結構使得系統(tǒng)更新和修復簡單而且停機時間最少。后來PCI總線技術成為PC技術的主流時，1994年，PICMG組織及時在無源底板結構中導入了PCI技術，制定了基于ISA/。舉例來說，某些傳統(tǒng)的數(shù)控機床廠家，為保障其早期在ISA技術上的投資，會采用傳統(tǒng)的ISA控制卡為主。因此對于工控用戶的多樣性，常規(guī)主板提供的槽數(shù)難免捉襟見肘。因此，在微機控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，大有取代電磁繼電器之勢。(2) 交流型SSR用可控硅作開關器件。當溫度過高時使冷卻器工作，降低激光器的溫度。 檢測元件的選擇 傳感器的選擇現(xiàn)代傳感器在原理與結構上千差萬別，如何根據(jù)具體的測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進行某個量的測量時首先要解決的問題。因為，即使是測量同一物理量，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)被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大小；被測位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產還是進口，價格能否承受，還是自行研制。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。(3) 頻率響應特性傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內保持不失真的測量條件，實際上傳感器的響應總有—定延遲，希望延遲時間越短越好。以理論上講，在此范圍內，靈敏度保持定值。當所要求測量精度比較低時，在一定的范圍內，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。在選擇傳感器之前，應對其使用環(huán)境進行調查，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?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。 光電傳感器的選擇當小車前進到位時和后退到位時,成型缸和料缸上升到位和下降到位均需經過傳感器的檢測，兩者均選用光電式傳感器，前者為反射式，后者為對射式。廣泛用于機械系統(tǒng)和自動生產線需檢測的地方。(1) 用途特點及工作條件LX19系列行程開關用于交流50Hz或60Hz，電壓220伏至380伏的控制電路中，經機械信號轉換為電信號，做控制運動機構行程和變換運動方向度用。(2) 型號含義LX19K001BTHLX行程開關19設計序號K開啟式0無滾輪0直動式1能自動復位B結構改進代號TH溫熱帶型結 束 語很快幾個月的畢業(yè)設計就要結束了，在劉老師的指導下順利地完成我的畢業(yè)設計。這些知識和能力對我今后的工作學習都有著十分重要的作用和幫助。這或許就是欲速則不達的道理吧。學生在設計上所取得的每一點進步和成績無不浸透著劉老師們的汗水。參 考 文 獻1 Steven with advancetools[J]. Mechanical Engineering,1993.2 Terry wide Developmentsamp。98,Beijing,19983 朱林泉,白培康,[M].北京:國防工業(yè)出版社,20034 ，20055 李滌塵，趙萬華，：高等教育出版社，19996 王秀峰，[M].北京:中國輕工業(yè)出版社，20017 蔡海燕，王賦， ,20058 張俊，侯琳，殷鏡波， 年12 月9 王冰快速成型技術發(fā)展新趨勢 中國科技信息 2005 年第9 期10 李滌塵，趙萬華，：高等教育出版社，199911 王水來，彭穎紅快速成型技術：[碩士論文]，上海交通大學，200312 ：華中理工大學出版社，199913 沈以赴，陳文華，2001(10)：P9090 14 ，2005(5)：15515615 黃樹槐，張祥林，1997，8(5)： P81216 and . Shape Deposition Manufacturing of Heterogeneous Structure. Journal of Manufacturing Systems，1997，16(4)：P239 ～ 248 17 . 宇航材料工藝，1999(3)：P1718 廖效果，,199219 ：中國電力出版社，199820 王秀峰，[M].北京:中國輕工業(yè)出版社，200121 王運贛．快速成型技術[M].武漢:華中理工大學出版社，1999