【正文】 粉末，然后在離心力的作用下拋撒在已經(jīng) 鋪均勻了，但是輥筒在壓實(shí)的時(shí)候還是會(huì)壓實(shí)過的地方，示意圖如圖 37所示 ： 圖 37 鋪粉輥筒轉(zhuǎn)向示意圖 為了解決這個(gè)問題，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了雙向推板，一方面雙向推板可以實(shí)現(xiàn)雙向鋪粉的要求，節(jié)省了效率；另一方面，雙向推板可以解決這個(gè)問題，當(dāng)鋪粉輥筒拋撒粉末時(shí)，后面的推板可以把拋撒的粉末推走，使鋪粉均勻，從而給燒結(jié)提供一個(gè)好的前提。但當(dāng)輥筒的表面過于光滑，滾筒打滑，使得 粉末同已燒結(jié)好的零件產(chǎn)生向后的偏移，影響燒結(jié)精度，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致鋪粉的均勻性的不一樣。 （ 5） 輥?zhàn)蛹艿脑O(shè)計(jì) 為了降低加工難度，降低加工成本，所以輥?zhàn)蛹苡扇糠纸M成，分別是支撐軸 28 軸承座 2 和推板連接架 3， 4 是是焊接螺釘， 5 是焊接螺栓， 6 是調(diào)節(jié)螺母。工作臺(tái)固定在機(jī)架上，工作臺(tái)上有成型缸口， 兩個(gè)送粉缸口以及兩個(gè)殘粉收集口，具體設(shè)計(jì)如圖 312，圖中由于視圖關(guān)系，看不見前板和后板。 本 套系統(tǒng)的 控制部分主要由 三 個(gè)功能性模塊構(gòu)成 ，即提升裝置控制模塊， 氣動(dòng) 裝置 控制模塊 和輔助裝置控制模塊 ，并且這 三 個(gè)模塊之間相互聯(lián)系不多，基本上是獨(dú)立運(yùn)作。 快速成形系統(tǒng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)與溫度控制的原理如圖 42所示 ， 在控制計(jì)算機(jī)中除 HC/2激光掃描控制板外，還安裝了三塊接口板 PCL818,PCL839和 6通道的 D/A輸出DAC7226。 因此，在選擇工控板前必須先計(jì)算好有多少開關(guān)量， A/D轉(zhuǎn)換點(diǎn)數(shù)， D/A輸出控制以及具體要實(shí)現(xiàn)什么樣的功能等等。其中溫度的檢控則是由溫度傳感器、紅外測溫儀、加熱管、可控硅、 A/I轉(zhuǎn)換卡、 D/A輸出控制卡協(xié)同完成 。 根據(jù)實(shí)際需要，在工作狀態(tài)下，我們要求的加熱溫因加工材料的不同而不同。 本章小結(jié) 本章重點(diǎn)闡述了 SLS快速成形系統(tǒng) 的控制部分 的設(shè)計(jì)思想。為此，我們對機(jī)械部分進(jìn)行了改進(jìn)，如圖 52所示， 采用雙缸送粉、三缸同時(shí)加熱的方式 。排氣處理簡單，不污染環(huán)境， 成本低。 為了解決這個(gè)問題，從理論來研究，我們的研究方向是不斷想辦法減小輥?zhàn)优c工作臺(tái)之間的摩擦力 F向前的分力 1F ,又為了增強(qiáng)壓實(shí)效果，不斷增大摩擦力 F向下的分力 2F 。 本 章小結(jié) 本章主要對本設(shè)計(jì)的主要?jiǎng)?chuàng)新之處和存在的不足進(jìn)行了概括，對創(chuàng)新的地方和現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行了比較，而對不足之處之處了改進(jìn)方向。 最 后 ， 感謝大學(xué) 幾 年來所有的老師， 使他們不計(jì)回報(bào)的付出，才 為我們打下 堅(jiān)實(shí)的 機(jī)械專業(yè) 基礎(chǔ) 知識(shí) 。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進(jìn)步。 另外，我還要感謝大學(xué)四年和我一起走過的同學(xué)朋友對我的關(guān)心與支持，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活的很充實(shí)，給我留下了很多難忘的回憶。 在我的十幾年求學(xué)歷程里，離 不開父母的鼓勵(lì)和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。 。 學(xué)友情深，情同兄妹。再次對周巍老師表示衷心的感謝。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 他治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究精神是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并對我以后的工作產(chǎn)生積極影響。 38 針對以上不足之處，結(jié)合本課題的研究內(nèi)容， 我個(gè)人 認(rèn)為今后我國 SLS設(shè)備 的發(fā)展應(yīng)主要集中在以下幾個(gè)方面 : (1) 開發(fā) 操作簡便、功能完善、智能化程度高、適應(yīng) 能力強(qiáng)的 SLS設(shè)備 。 SLS制造系統(tǒng)不夠先進(jìn)效率不高等等。 同時(shí)，由于采用兩邊送粉缸預(yù)熱的方式，使待燒結(jié)粉末進(jìn)入工作面時(shí)與下面已燒結(jié)好粉末的溫度差變小，能夠很好地防止粉末因突然受熱膨脹而使零件翹曲，提高了零件的加工精度。以往的 SLS設(shè)備一般采用單缸送粉、工作缸加熱的方式 .如圖 51所示。其中因?yàn)楣に嚿系囊?，工作缸部分的加熱管的功率大?且采用精度更高的紅外測溫儀檢測工作面的溫度，檢測到的信號經(jīng)過數(shù)字顯示控制儀表進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，然后通過 D/A輸出控制板輸出實(shí)現(xiàn)可控硅控制。接近開關(guān)的型號為 TOKY，限位開關(guān)選用進(jìn)口的，以保證其使用壽命和反應(yīng)的靈敏性。根據(jù)市場上所能提供的產(chǎn)品，我們選擇的是具有 16個(gè)單端輸入 (8個(gè)雙端輸入 )的 PCL818單端 (雙端 )輸入 A/D轉(zhuǎn)換板和 DAC7226六通道 D/A輸出卡作為控制板卡。由于本套系統(tǒng)采用的是雙缸送粉裝置和工作缸掃描相結(jié)合的燒結(jié)機(jī)構(gòu)，因此在缸體驅(qū)動(dòng)、鋪粉輥的驅(qū)動(dòng)部分、控制板的選擇、加熱裝置的選擇等方面都要通過嚴(yán)格的計(jì)算和選擇。鋪粉輥?zhàn)笥医惶孢\(yùn)動(dòng)，同時(shí)，鋪粉輥?zhàn)赞D(zhuǎn)，以維持鋪粉均勻與平整 。 本章小結(jié) 本章對選擇性激光燒結(jié)設(shè)備的鋪粉裝置部分進(jìn)行了詳盡的設(shè)計(jì)，按照所學(xué)理論選擇了提升裝置部分的驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)電機(jī)和鋪粉裝置部分的驅(qū)動(dòng)器氣缸，并且重點(diǎn)設(shè)計(jì)了輥?zhàn)硬糠趾?提升 裝置活塞的部分以及密封裝置部分的門。 本密封裝置采用改性有機(jī)玻璃作為材料，一方面改性有機(jī)玻璃容易實(shí)現(xiàn)密封，易于用特種膠進(jìn)行沾接；另一方面改性有機(jī)玻璃是透明的，可以對燒結(jié)過程進(jìn)行直觀的觀察。 綜上所述，所以要把推板設(shè)計(jì)成具有調(diào)節(jié)高度功能 ， 為了達(dá)到此效果，本設(shè)計(jì)用自動(dòng)調(diào)節(jié)螺母來實(shí)現(xiàn)此功能。 （ 3） 輥?zhàn)颖砻娴脑O(shè)計(jì) 輥筒表面的粗糙度直接影響鋪粉后壓實(shí)后粉末的表面質(zhì)量。 鋪粉時(shí)，滑動(dòng)導(dǎo)軌副在氣動(dòng)裝置的帶動(dòng)下運(yùn)動(dòng)， 前推板進(jìn)行推粉， 而質(zhì)量較重的輥?zhàn)又饕M(jìn)行所鋪粉末的壓實(shí)，由于鋪粉輥?zhàn)幼詡骺赡軖伻鲆唁伔勰?，所以，后推板再對壓?shí)粉末進(jìn)行最后整理，當(dāng)所鋪粉末燒結(jié)完成后，后推板變前推 板，前推板變后推板，繼續(xù)進(jìn)行鋪粉。 綜合上面的計(jì)算尺寸及其功能，由氣動(dòng)手冊查得選用氣缸的型號為 JB100? 500—G(腳架式 )。 目前多采用鑄鐵活塞及 O 型或 Y 型密封圈實(shí)現(xiàn)密封。 （ 2） 氣缸缸筒的 設(shè)計(jì) 1） 汽缸筒 的 長度 l 設(shè)計(jì) 有公式 ： l L H?? (312) 其中 ： L 為氣缸的行程 ； H 為氣缸中活塞的寬度。 本裝置的 鋪粉系統(tǒng)采用氣動(dòng) 驅(qū)動(dòng)鋪粉輥，鋪粉輥通過支撐架固定在滾動(dòng)導(dǎo)軌副上，通過導(dǎo)軌副來回移動(dòng)進(jìn)行鋪粉動(dòng)作。 圖 33 送粉缸和成型缸在裝置中的位置簡圖 送粉缸和成型缸的設(shè)計(jì)形式一樣，不同的是兩者之間的筒徑的尺寸，所以下面以送粉缸進(jìn)行說明兩缸的設(shè)計(jì)。 經(jīng)計(jì)算： 314 0. 11 10caT ??? （ 3） 確定聯(lián)軸器的型號 根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩 caT 及以下公式 ? ?caTT? (39) 所以， 選擇聯(lián)軸器型號為 GTB1。 所以，按照設(shè)計(jì)要求，將 鋪粉厚度 設(shè) 為 。所以選擇混合型步進(jìn)電機(jī)。 (3) 可承受四方向的高負(fù)荷能力 幾何力學(xué) 結(jié)構(gòu)的最佳設(shè)計(jì)，可同時(shí)承受徑向、反徑向與橫方向的負(fù)荷，并保持行走精度，同時(shí)可輕易藉由施于預(yù)壓與滑塊數(shù)量，就可以提高起性能與負(fù)荷能力 。 (5) 氣壓傳動(dòng)在一定的超負(fù)載工況下運(yùn)行也能保證系統(tǒng)安全工作，并不易發(fā)生過熱現(xiàn)象。這是氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)成本低的一個(gè)主要因素。 (2) 高精度的保證 滾珠絲杠副是用日本制造的世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面 ,對溫度 和 濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制 ,由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。為了獲得 更高的制件精度，還必須 不斷地對現(xiàn)有設(shè)備的鋪粉裝置部分進(jìn)行優(yōu)化， 在激光參數(shù)的設(shè)置上找出更好的選擇，以及對掃描路徑 找出更好的控制部分， 這還需要我們做大量的工作。用這種方式時(shí)，當(dāng)遇到孔洞的層面時(shí)，還不可避免的會(huì)用到很多延 時(shí)，這同樣會(huì)出現(xiàn)以上提到的設(shè)置延時(shí)參數(shù)的問題，而且在分區(qū)交界處還會(huì)有粘結(jié)不緊 密的問題。溫度控制模塊則是把采集的數(shù)據(jù)分析和按一定的控制算法計(jì)算后得出控制量，由 A/D轉(zhuǎn)換板輸出，通過控制可控硅的觸發(fā)電壓而控制加熱管的輸出功率，最終使加熱能量變化，這種方法效果也很明顯。但是，若預(yù)熱溫度太高，又會(huì)導(dǎo)致部分低熔點(diǎn)有機(jī)物的碳化和燒損，反而降低燒結(jié)深度和密度。 表 21 激光功率、掃描速度和掃描間距對制件精度的影響 試驗(yàn)號 功率 （ W） 速度 （ mm/s） 間距 （ mm） 原型 （ mm? mm? mm） 測試件 (mm? mm? mm) 1 5 2021 25? 20? 8 ? ? 2 5 1000 25? 20? 8 ? ? 3 10 2021 25? 20? 10 ? ? 4 10 1000 25? 20? 10 ? ? 5 15 2500 25? 20? 8 ? ? 6 15 1000 25? 20? 8 ? ? 7 30 1000 25? 20? 10 ? ? 8 30 2500 25? 20? 10 ? ? 激光開關(guān)延時(shí)是指產(chǎn)生激光的電脈沖 對指令的時(shí)間延時(shí)，延時(shí)的多少與掃描速度相關(guān)聯(lián)。 激光振鏡參數(shù)的影響 影響制件精度的激光特性參數(shù)主要有激光功率、掃描速度、掃描間距、激光振鏡的開關(guān)延時(shí)等參數(shù)。 鋪粉裝置對成型件的影響分析 鋪粉裝置對成型件的影響 主要來自于鋪粉輥的影響 ，通過對現(xiàn)有設(shè)備的工作過程分析，鋪粉輥對制件的精度影響主要來自兩個(gè)方面。 在零件制造過程中 ， 采用合理的加工工藝 ， 對提高燒結(jié)制件精度、避免燒結(jié)缺陷是非常重要的。 6 本文的主要工作 快速成形技術(shù)是一項(xiàng)包括精密機(jī)械學(xué)、 CAD、計(jì)算機(jī)、激光、控制技術(shù)和材料科學(xué)等諸多學(xué)科領(lǐng)域的一門綜合學(xué)科，因而它的研究內(nèi)容廣泛而復(fù)雜。 (4) 就快速成形理論的研究不足，基本上是照搬國外的，沒有形成屬于自己的理論研究。 目前 ， 主要有華中科技大學(xué)和北京隆源公司這兩家單位從事 SLS設(shè)備的研究，并且已經(jīng)研制成功了幾種基于 SLS工藝的 RP設(shè)備，目前正在研制基于其他工藝的 RP設(shè)備。公司與公司之間的競爭日趨激烈，促使快速成形技術(shù)不斷得到提高，不斷得到應(yīng)用，原型制造速度不斷提高，各種新的加工材料不斷出現(xiàn)，快速成形設(shè)備的品種規(guī)格不斷齊全，制 件精度越來越高，成形尺寸越來越穩(wěn)定，快速成形軟件功能越來越強(qiáng)大、 完善，操作更加簡便，性能更加穩(wěn)定。 SLS可以直接成形金屬或陶瓷制件，而快速原型與快速制模技術(shù)相結(jié)合是快速成形技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)主要方面。燒結(jié)過程結(jié)束后，去除未被燒結(jié)的松散粉末，就得到了坯件，將此坯件進(jìn)行二次燒結(jié)或浸漬等后處理，便可得到最終所需零件。 1 1 緒論 激光選區(qū)燒結(jié)快速成型原理及應(yīng)用 選擇性激光燒結(jié) (Selective lasers sintering， 簡稱 SLS)技術(shù)是九 十 年代初 RP技術(shù)中發(fā)展起來的又一種全新的原型制作方法，它以各種粉末材料 (如石蠟、聚碳酸脂、石英砂、陶瓷以及金屬等粉材 )為加工對象。系統(tǒng)不斷重復(fù)這一過程，直到 層 加堆積成三維實(shí)體零件。 (4) 具有廣闊的應(yīng)用前景。其中研究SLS工藝的有 DTM公司和 EOS公司。 國內(nèi) SLS 技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展情況 自九十年代初在 國家科技部、國家自然科學(xué)基金委員會(huì)和部分地方政府與科委的支持下，首先在華中科技大學(xué) (原華中理工大學(xué) )、清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、北京隆源有限公司等一些高等學(xué)府和高新技術(shù)開發(fā)公司開展了成形理論、工藝方法、設(shè)備、 4 軟件、材料等配套技術(shù)的研究。 5 (3) 設(shè)備的系統(tǒng)性，可靠性 及自動(dòng)化程度 與國外仍有一定差距，使得我國的快速成形設(shè)備的市場競爭力不強(qiáng) 。為了改進(jìn)這一缺點(diǎn)，本設(shè) 計(jì)采用 三缸送粉結(jié)構(gòu)， 該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊， 并且 增加了一些控制元器件，使得整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行 更加穩(wěn)定可靠，制件的精度進(jìn)一步提高 。 7 2 鋪粉裝置對激光選區(qū)燒結(jié)成型的影響規(guī)律分析 選擇性激光燒結(jié)方法 ， 其零件的加工精度較低。因此，成型