【正文】 修正 tm ：t 1 1vAv33ttm z nv = 3 .4 9 m /s6 0 1 0 0 0K 1 .1 8K1K 1 .2K K K K K 1 .5 1 .1 8 1 1 .2 = 2 .1 2K 2 .1 2m = m 3 .2 8 3 .3 4K2??????????? ? ? ? ??? 系統(tǒng)的組成 36 查表選取第一系標準模數(shù) m=4mm。 絲杠固定支撐件選擇 絲杠選擇一端固定，另一端支撐。 F fw— 運轉(zhuǎn)系數(shù) 查表取 fw=（輕微沖擊） fH— 硬度系數(shù) 查表取 fH= （滾道實際硬度 HRC大于 58） Q= 3810 =2420 N 根據(jù)最大動負載的值，選取滾珠絲杠的公稱直徑 d0=16mm, 選用的滾珠絲杠螺母副的型號為 SFU16054型，其額定動載荷為 3390N，符合設計要求。 對于活塞，牽引力可由下式計算： Fm=KFx+f?(Fz+G) 式中 Fx Fz重力 N K顛覆力矩影響的實驗系數(shù) f? 運動件上摩檫系數(shù) G移動部件重量 N 由于此設計采用的運動件摩擦較小，所以 f?=~，取 f?=， 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 27 （ 2）滾珠絲杠的剛度計算 1 軸向總剛度 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)的剛度受到所有與其相連的部件 (如：軸承、支承、螺母座等 )的影響。具體結構如下圖。 2） 成型性能優(yōu)良，成型件變形小。 3） 蠟模強度低，難以滿足具 有精細，復雜結構鑄件的要求。 粉末材料的選擇 根據(jù)上述調(diào)查研究，作者決定本設計方案使用的粉末材料為蠟粉。 （ 7） 熱分解溫度：一般要求有較高分解溫度。m 粉粒 直徑小于 1nm 超微粉末（納米粉末） 100181。 （圖 5） 圖 5 工藝過程及特點 22 粉末原料的燒結 激光選區(qū)燒結工藝的原料一般為粉末，可選用的粉末主要有金屬粉，陶瓷粉和塑料粉，分別制造出相應的原型或零件。而后比較得出優(yōu)化方案。粉末的鋪撒是有一個槽型噴嘴實現(xiàn)的，其導向跟蹤板的輪廓被設計成當噴頭從一邊偏向另一邊是保持噴力的方向始終垂直于工件表面。激光束掃過之處粉末被燒結，固化為給定厚度的片層，未燒結的粉末被用來作為支撐。 一種是 DTM 為代表，而另一種是以 為代表。 SLS 工作過程主要有兩個過程組成： —— 離散處理 由計算機上建模的 CAD 三維立體造型零件，或者通過逆向工程得到三維實體圖形文件。例如，華中科技大學開發(fā)出的用于鑄 造中沙型的 HRPS1 型成型機，用于高分子成型的 HRPS3 型成型機。目前三維 CAD軟件較多且功能強大，但是仍然存在局限性，除了價 格太昂貴外，對于復雜的型體如變半徑倒角、倒角交接部分等的型體信息有時不能精確的加以描述，所以更高精度、更廉價 CAD造型軟件的開發(fā)也是 RP軟件系統(tǒng)研究的一個方向。器件中的零件由不同 材料組成，分層后的材料信息將在每個層面中體現(xiàn)出來。幾家美國公司正 在推出能力較低但是價格低廉的 RP系統(tǒng)，其目標是開發(fā)象復印機、打印機、傳真機一樣操作簡便、快捷、安全、無噪聲的快速成型系統(tǒng)。例如 Stratasys公司開發(fā)的 Med Modelers吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 15 系統(tǒng)，主要用于一些醫(yī)院和醫(yī)學單位。RP的第二類用途是制造用于 RapidSteel快速成型材料，為一種在微顆粒外表面裹覆一層很薄聚脂包衣的鋼粉。成型件的表面粗糙度可達到 25pm，進行很好的拋光后，粗糙度最低可達 12181。 制件的復雜程度 SL A較高， FDM和 SLS次之， LOM較低。 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 13 對于建造大而平的水平面， SLA和 SLS都易于產(chǎn)生翹曲變形，因此當用這兩種工藝進行加工時，必須采取措施以盡量減輕翹曲變形的產(chǎn)生 。由于快速成型技術方法以及成型材料的迅猛發(fā)展，針對特定的零件如何選擇最適合的快速成型系統(tǒng)是近年來快速成型研究的一個重點方面，下面在橫向?qū)追N主要的 RP技術進行比較。 RP是機械工程、 CAD、數(shù)控技術及材料科學等學科的集成，它能將已具電子模型的設計迅速、自動地物化為具有一定結構和功能的原型或零件。 本 人 授 權 大學可以將 本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或?qū)W歷而使用過的材料。將所研究結果應用于設計機械結構中，提高成型機 工作合理性。該工藝方法是由美國得克薩斯大學奧斯?。?Austin）分校的 于 1989年研制成功的。 作者簽名： 日 期： 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 5 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交 的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。 Manu facturing： RP）技術，突破了傳統(tǒng)的加工模式，是近 20 年制造技術領域的一次重大突破。 (2)快速 完成，零件制造全過程的快速性，這是 CAD直接驅(qū)動的直接結果 :(3)復雜形狀的三維實體， RP可制造任意復雜程度的零件，不受零件幾何形狀的限制。 當前主要的 RP技術 RP是直接根據(jù) CAD模型快速生產(chǎn)樣件或零件的成組技術的總稱，是技術綜合的結果。 對于較小的實體尺寸， SLA的精度同樣最高 。 綜上所述，不同的成型方法所能獲得的尺寸精度有所差別，而且都有較難獲得 高精度的零件特征，所以對于特定的成型方法，應盡量避免加工這些特征。當用覆膜砂或陶瓷粉末燒結型芯時還要求有較小的發(fā)氣性和與涂料良好的涂掛等，以利于澆注合格的鑄件。 Texas大學奧斯汀分校進行了沒有聚合物粘結劑的金屬粉末 (CuSn, NiSn或 青銅 鎳粉復合粉末 )的 SLS成型研究，并成功制造了金屬模具。這種模具鋼成分占 60 ，銅占 40%，其壽命高達數(shù)萬件以上 1241。 De. Montfort大學發(fā)展了一種稱為“月芽型光順”技術，主要針對 SLA技術，可以大大提高制件的表面光潔度。 RP 技 術 的一個發(fā)展方向是多種材料的復合成型，無需裝配一次制造多種材料、復雜形狀的零件和器件 .這種將材料制備與結構成型一體化的 RP方法，將為開發(fā)復合結構成型提供新途徑，在微機械、電子元器件、電子封裝、傳感器等領域 有廣泛的應用前景。 當前各種 RP系統(tǒng)在軟件和硬件的實現(xiàn)上有 70%80%是相同或相近的，有文獻提出了快速成型技術功能集成的新思想，即在一個現(xiàn)有的分層設計方案 16 制造 RP系統(tǒng)上僅增加 20%30%的元器件和軟件功能就可進行另一種成型工藝 .該 文討論了 RP功能集成理論基礎以及 RP功能耦合的機械電子學基礎，并研制成功了具有 FDM與 LOM復合功能的新型 RP設備。 RP 技術經(jīng)過十幾年的發(fā)展，以其高速度高柔性、技術高度集中和設計制造一體化以及制造的自由性，顯示出無限的生命力，成功地實現(xiàn)了CAD/CAM 的集成。但是為了使快速成型技術從經(jīng)濟和技 術上變得更有吸引力，就得在進一步減少成型時間而又吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 17 不增加昂貴的開發(fā)成本的同時，提高成型系統(tǒng)的綜合性能。這些離散的片層按次序累 積起來仍時所設計的零件實體形狀。一個用于供粉，另一個用于成型。激光束按第二層信息掃描，被燒結的粉末固化成第二層。 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 19 圖 2 通過比較，前者鋪粉裝置結構較為復雜，需有儲料缸，即送料滾筒；而后者送料裝置和鋪粉裝置合為一體，在送料的同時即可將粉末鋪平。 作者對兩種方案都進行了設計，設計簡圖如下：（ 圖 3，圖 4） 圖 3： DTM 形式； 圖 4： 形式。同樣，陶瓷粉末也需要有粘結劑，常用粘結劑：無機粘結劑，有機粘結劑，技術粘結劑。 （ 3） 收縮率：要求材料的相變體積收縮率和膨脹系數(shù)盡量小，減少成型內(nèi)應力和收縮翹曲。 （ 10） 熔體粘度：粘度小，易于粘結，強度高，熱影響區(qū)大。 二． 成型質(zhì)量好，成型蠟模的強度和精度要高，且要便于打磨處理。作者與本方案中就采用新型材料粉末 —— 低熔點高分子蠟復合材料。 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 25 主機主要有成型工作缸，廢料回收缸，鋪粉輪筒裝置，送料工作缸，激光器，激光器，振鏡式動態(tài)聚焦掃描系統(tǒng)，機身與機殼等組成。 絲杠的導程計算： maxmaxhoVP nI? ? Pho導程 （ mm） 系統(tǒng)的組成 26 Vmax工作臺最大移動速度（ mm/min） nmax電機最大轉(zhuǎn)速（ r/min） I 傳動比，從輸出端（馬達）至輸入端（絲杠）的傳動比。 有預加載荷的螺母剛度 當檢測預緊載荷 Fao等同于額定動載荷 Ca的 10%及軸向載荷 F為額定動載荷 Ca的 30%時，螺母剛度為系列表中剛度值的 80%，若預緊載荷 Fao不同于額定動載荷 Ca的 10%時，則剛度計算如下： 1 / 30 .8aonuaFRR C???? ? ? ????? Rnu 螺母剛度（ N/μm ） R 系列表中的剛度值（ N/μm ） Fao 軸向負荷 （ N） Ca 系列表中的基本動載荷 δ 剛度計算系數(shù) δ= 為墊片式預警、 δ= 為增大鋼球式預警 絲杠剛度 絲杠剛度 Rs取決于安裝支承的形式。39。 系統(tǒng)的組成 32 支撐端如下：（圖 13， 14） 圖 13 圖 14a 圖 14b 圖 14b 的編號件如下： 1— 軸承座 2— 軸承 3— C 型扣環(huán) 支撐座內(nèi)徑為 12mm,外輪廓徑為 。 回收缸的尺寸為 200mm? 400mm? 400mm,用螺栓螺母配合，固定于機身上。 用 于固態(tài)粉末燒結的激光器有以下幾種 二氧化碳激光器 Nd:YAG 激光器 根據(jù)應用蠟粉材料，選用二氧化碳激光器 列表如下 : 表 3 二氧化碳激光器 根據(jù) 2020 年所產(chǎn)激光器各項性能指標統(tǒng)計，其購買成本假設 15 千美元 /臺；運行成本按每月計算，激光器耗損 3 千美元 /臺 /月，電力消耗 千美元 /臺 /月。驅(qū)動絲杠電機選用 57BYG303 型步進電機，靜轉(zhuǎn)矩。 3） 進給速度變化范圍廣。 計算機 計算機一般采用上位機和下位機兩級控制。 傳感檢測單元 包括溫度，氯氣濃度和工作缸升降位移傳感器。 printf (〃輸入 齒輪個 數(shù)： \n〃 )。α )。 printf (〃中心距為： %f\n〃， a)。 hf1=（ h+c） *m。 printf (〃 齒輪 分度圓直徑為： %f\n〃， b1)。在進行 SLS 設計的同時，作者深感受益匪淺。在設計過程中，通過不斷的學習，對激光選區(qū)燒結這一快速成型技術有了全面而且較深入的了解。畢業(yè)設計的作用就在于鍛煉與總結。 df2=d22*ha2； printf (〃 嚙合 蝸輪齒根圓直徑為： %f\n〃， df2)。 printf (〃 齒輪 齒寬 b1由設計者決定 \n〃 )。 printf (〃 齒輪 齒根圓直徑為： %f\n〃， df1)。 d1=m*z1/tgγ 。 scanf (〃 %f〃 ,amp。 5． 3 冷卻器 由可調(diào)恒溫水冷卻器以及外管路組成，用于冷卻激光器，以提高激光能量的穩(wěn)定性。整個控制系統(tǒng)設計帶有分布式控制系統(tǒng)的特征。這樣就簡化了硬件之間的連接，使線路簡單，連接可靠。在負載能力及動態(tài)特性范圍內(nèi)，電動機的角位移僅與控制脈沖成正比。動態(tài)聚焦掃描系統(tǒng)和激光器的控制始終是同步的。每次工作時，鋪粉筒先運動至右限位，而后退回。 系統(tǒng)的組成 34 下面就舉一例計算，假設設計一對閉式單級直齒圓柱齒輪，傳動比67i= ? 選小齒輪齒數(shù) 1z =21， 2z =i 1z = 取 2z =67，傳動比 67 i= ? 按齒輪彎曲疲勞強度設計 閉式硬齒面齒輪傳動，承載能力一般取決于彎曲強度，故先按彎曲強度設計，驗算接觸強度。故不需要穩(wěn)定性驗算 。 fH 作用在滾珠絲杠上的進給力主要包括上下運動件及成型原料的重力和運動件間摩檫力，其數(shù)值大小模擬機床絲杠導軌 的計算大小。絲杠有步進電機驅(qū)動，絲杠轉(zhuǎn)動，帶動絲杠螺母上下移動，通過連接件從而使活塞作上下運動。 PCP1 的主要優(yōu)點： 1） 燒結性能好，無須預熱。（ ~） mm，表面粗糙度為材料的選 擇 24 ~。 （ 14）