【正文】 2)可以使用兩 種材料，可選柵格結(jié)構(gòu)充當填空。 XY 軸的聯(lián)動完成噴頭對截面的平面掃描， Z 軸則帶動工作臺實現(xiàn)高度方向上的進給。噴頭是最復雜的部分。得出了加工工藝參數(shù)與原型件質(zhì)量之間的關(guān)系，清華大學的顏永年教授等人利用噴射 /擠出沉積成形方法制作了骨模型和耳狀軟骨，并在狗和兔子上進行了實驗 [14]。 大連理工大學的郭東明教授、賈振元教授等人也進行了 FDM 工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計。 澳大利亞 Swinburne 科技大學（ Swinburne University of Technology）繼續(xù)了他們在金屬 /塑料復合材料上面的研究。從 2020 年至今， Stratasys 公司為擴大 FDM 工藝在 RM 領(lǐng)域的應用，先后推出 PC、 PC/ABS、 PPSF 等三種材料，使成形的零件可直接用作汽車儀表盤、電子產(chǎn)品外殼甚至塑料注塑模具等。并在此基礎(chǔ)上新推出了面向辦公應用的 MEM200 型小型設(shè)備，面向工業(yè)應用 的 MEM350 型設(shè)備以及基于光固化工藝的 AURO350型設(shè)備。 Stratasys公司于 1993年開發(fā)出第一臺 DDM1650 機型后，又先后推出了 FDM20 FDM3000 和 FDM8000 機型。因此 ,應用 RP 技術(shù)制造快速模具 ,在最終生產(chǎn)模具開模之前進行產(chǎn)品的試制與小批量生產(chǎn) ,可以大大提高產(chǎn)品開發(fā)的一次成功率 ,有效地節(jié)約開發(fā)時間和費用。激光束再次切割．這樣反復逐層切割一粘合一切割，直至整個零件模型。激光束在控制系統(tǒng)的控制下按零件的各分層截面信息在光敏樹脂表面進行逐點掃描，使被掃描區(qū)域的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合反應而固化，形成零件的一個薄層。 快速成型（ RP）技術(shù)的研究背景 自 美國 3D 公司 1988 年推出第一臺商品 SLA 快速成形機以來，已經(jīng)有十幾種不同的成形系統(tǒng)，其中比較成熟的有 UV、 SLA、 SLS、 LOM 和 FDM 等方法。 快速成形 （ Rapid Prototyping， RP） 技術(shù)基于離散 /堆積 原理， 采用多種直寫 （ Direct Writing）技術(shù)控制單元材料狀態(tài)，將傳統(tǒng)上相互獨立的材料制備和材料成形過程合，建立了零件成形信息及材料功能信息數(shù)字化到物理實現(xiàn)數(shù)字化之間的直接映射，實現(xiàn)了從材料和零件的設(shè)計思想到物理時間的一體化 [1]。 它于 20 世紀 80 年代后期產(chǎn)生 于美國，很快擴展到日本及歐洲，比喻 20 世紀 90 年代初期引進我國，是近 20 年來制造技術(shù)領(lǐng)域的一項重大突破， 并由此產(chǎn)生一個新興的技術(shù)領(lǐng)域。 快速成型（ RP）技術(shù)的特點 RP 技術(shù)將一個實體的復雜的三維加工離散成一系列層片的加工，大大降低了加工難度，具有如下特點： （ 1）成型全過程的快速性，適合現(xiàn)代激烈的產(chǎn)品市場； （ 2）可以制造任意復雜形狀的三維實體； （ 3）用 CAD 模型直接驅(qū)動，實現(xiàn)設(shè)計與制造高度一體化，其直觀性和易改性為產(chǎn)品的完美設(shè)計提供了優(yōu)良的設(shè)計環(huán)境； （ 4）成型過程無需專用夾具、模具、刀具，既節(jié)省了費用，又縮短了制作周期。一層完成后再進行下一層，新的一層則與上一層牢固地結(jié)合在一起。材料擠壓后堆積出一個層面，然后將第二個層面用同樣的方法制造出來，并與前一個層面熔接在一起，如此層層堆積而獲得一個三維實體。 2) 在快速模具上的應用 由于現(xiàn)代社會產(chǎn)品競爭十分激烈 ,產(chǎn)品快速響應市場往往是 競爭制勝的關(guān)鍵 ,所以模具快速制造顯得尤為重要。 FDM 工藝不使用激光器，其關(guān)鍵技術(shù)在于噴頭，其基本工作原理是：噴頭在計算機控制下作 XY 聯(lián)動掃描以及 Z 向運動，制作材料在噴頭中被加熱并略高于熔點；噴頭在掃描運動中噴出熔融的材料，快速冷卻形成一個加工層，并與上一層連接在一起；這樣層層掃描疊加便形成一個空間實體。該公司自 2020 年起在年 RP 設(shè)備銷售臺數(shù)上超過美國 3D System 公司，成為世界上最大的 RP 設(shè)備銷售商，目前 Stratasys 公司每年銷售的 RP 設(shè)備占到全球銷售總量的一半左右。 在 FDM 材料方面，熔絲線材料主要是 ABS、人造橡膠、鑄蠟和聚脂熱塑性塑料。目前，該系統(tǒng)和 使用該系統(tǒng)的制件已經(jīng)制作出來，但是一些工藝參數(shù)（如顆粒度等）還需要進一步優(yōu)化。 工藝實驗方面的研究 馬來西亞科學大學（ University Sains Malaysia）的 Lee Taguchi method 來獲得使用 FDM 工藝制作 pliant ABS 原型時的最優(yōu)加工參數(shù)。目前，他們正在對這種新工藝，以及使用這種注塑模制作 出來的塑料件進行研究 [12]。她們在設(shè)計了 用戶產(chǎn)品之后，使用 FDM 去制作原型，然后進行討論。一般和噴頭采用推拉相結(jié)合的方式，以保證進絲穩(wěn)定可靠，避免斷絲或積瘤。工作臺主要由臺面和泡沫墊板組成，每完成一層成型，工作臺便下降一層高度。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 11 頁 共 36 頁 工藝干凈、簡單、易于材作且不產(chǎn)生垃圾。 FDM 快速成型機 的總體設(shè)計 圖 5 FDM 快速成型系統(tǒng)原理圖 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 12 頁 共 36 頁 FDM 快速成型機 的系統(tǒng)設(shè)計 FDM 控制系統(tǒng)主要由計算機控制系統(tǒng)硬件、運動控制系統(tǒng)、送絲控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)及其機床開關(guān)量控制系統(tǒng) 5 部分組成。它控制送絲機構(gòu)的運動，從而將實體材料和支撐材料分別送入實體噴頭和支撐噴頭進行加熱熔化，并通過擠壓力將材料從噴頭中擠出。 圖 6 FDM 快速成型機結(jié)構(gòu)圖 （字體重標） 1) 擠壓噴頭 現(xiàn)在一般 都用雙噴頭獨立工作，一個主噴頭用來噴模型材料制作零件，另一個 副噴頭用來噴支撐材料制作支撐，兩種材料特性不同，制作完畢后去除支撐相當容易。原料絲直徑一般為 12mm,而噴嘴直徑只有 左 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 14 頁 共 36 頁 右，這個差別保證了噴頭內(nèi)一定的壓力和熔融后的原料能以一定的速度被擠出成型。如圖 31 所示： ⑴ 初算導程 hP (mm) 圖 31 浮動式內(nèi)循環(huán)示意圖 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 15 頁 共 36 頁 hP ≥ maxv / maxn = 3 ?? mm hP 要符合標準值 , 初選 hP =20mm maxv — 絲杠副最大移動速度， mm/min maxn — 絲杠副最大相對轉(zhuǎn)速， r/min ⑵ 當量載荷 mF (N) 當載荷在 minF 和 maxF 之間周期性變化時，載荷按下式計算 F=31 （ 2 maxF + minF ） 絲杠的最大載荷為切削時的最大進給力，最小載荷為摩擦力。mm/min） 0d maxn =402020=80000≤100000 r圖 33（ c）的滾珠絲杠 3 外伸端處切有外螺紋，螺母 2 可使 3 產(chǎn)生軸向位移來預緊。但其缺點是靜摩擦因數(shù)大，動摩擦因數(shù)隨速度變化而變化，摩擦損失大，低速易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，定位精度不高。如工具磨床工作臺導軌、磨床的砂輪休整器導軌及儀器的導軌等。預加負載的優(yōu)點是提高導軌剛度。通俗一點講：當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（及步距角）。在歐美等發(fā)達國家 80年代已被淘汰；混合式步進是指混合了 永磁式和反應式的優(yōu)點。 一般步進電機的精度為步進角的 3～ 5%，且不累積。 電動機的選擇計算如下： 電動機所承受的扭矩 T 為： T=9550 nP =9550 20202? =M) 空載起動頻率(步 /秒 ) 空載運行頻率(步 /秒 ) 分配方式 相電感 (mH) 重量 (Kg) 90B001 4 80 7 2020 8000 四項八拍 90BF006 5 24 3 2400 五項十拍 110BF003 3 80 6 1500 7000 三項六拍 6 110BF004 3 30 4 500 三項六拍 130BF001 5 80/12 10 3000 16000 五項十拍 150BF002 5 80/12 13 2800 8000 五項十拍 14 150BF003 5 80/12 13 2600 8000 五項十拍 200BF001 5 24 4 1300 8000 五項十拍 16 5 床身的設(shè)計 床身的設(shè)計對于整個機床十分重要，因為它要支撐機床的所有重量和受力。 為了能使機床在加工的時候盡量減少自身的影響，所以要為機床提供一個穩(wěn)定的加工平面。 當滾動直線導軌副運行 速度為高速時（ v15m/min），推薦使用 20 號機械油，在這里由于設(shè)計要求快速運動為 35m/min，所以選用 20 號機械油潤滑，通過油管與自動潤滑油供給系統(tǒng)相連，按照一定的時間間隔強制潤滑。 ⑶ 采用折疊式或伸縮板式防護罩，加以保護，防止污物侵蝕。v/rad，則 KM=1/(s ⑶ 絲杠軸承的軸向剛度 哈爾濱軸承總廠生產(chǎn)的 6207 型軸承的鋼球直徑 ，鋼球數(shù) 17，預加載荷F0=4600N，軸向外載荷為導軌摩擦力 Ff=784N，故軸向載荷 F0 為預加載荷與軸向外載荷之和，即 Fa= F0+Ff=4600+784=5384(N)。 如果經(jīng)過計算，發(fā)現(xiàn)剛度不夠，定位精度達不到設(shè)計要求 ，可把絲杠一端軸向固定的結(jié)構(gòu)形式改為兩端軸向定位結(jié)構(gòu)。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 34 頁 共 36 頁 結(jié) 束 語 緊張而忙碌的三個月 的 畢業(yè)設(shè)計馬上就要結(jié)束了，各項設(shè)計工作都已 完成 ， 我的大學生活也將 接近尾聲了 。同時也切實感受到 自己 所學知識的不足， 而且 考慮問題 常常 不夠全面，如在設(shè)計過程中不能把原理、裝配與加工結(jié)合起來，實踐知識十分匱乏等。敬請各位老師與同學批評 指正。在即將離開這熟悉的校園之前，再次對他們的辛勤工作表示真誠的 感謝！ 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 36 頁 共 36 頁 參 考 文 獻 。 首先，感謝陳老師這些天來的耐心指導，不辭辛勞，才使我在設(shè)計過程中遇到困難時能夠迎刃而解。極大地 鞏固 了 這四年來 所學 的理論知識 ，增加了許多實踐性的知識，使我真正做到了將理論與實際結(jié)合起來。在這次畢業(yè)設(shè)計的過程中，我感受很深，收獲了很多。其次，可適當提高系統(tǒng)增益和速度環(huán)開環(huán)增益，一提高伺服剛度；也可采用多聯(lián)組合的推力角接觸球軸承組配方式或改用滾針－雙向推力圓柱滾子（或滾珠）組合軸承，一提高綜合剛度。 1m in111111 KKKKKKbactR ??????? 111111 11m i n?????????KKKKKKbactR(N/μm) ⑺ 彈性變形量 δt 立 式加工中心的定位精度是在不切削空載條件下檢驗的。 ③ 折合到工作臺部件的直線剛度為 22KK 22RR ??????????????? ?? Rk KnP n (N/μm) ⑵ 滾珠絲杠的拉壓剛度 Ktmin 在這次設(shè)計中使用的絲杠為兩端軸向定位結(jié)構(gòu)。其余誤差為伺服系統(tǒng)誤差、絲杠軸承的軸向跳動和在載荷作用下的各個機械環(huán)節(jié)彈性變形引起的位移等。潤滑后排除的油脂流到機床冷卻液回油槽中作為冷卻液繼續(xù)循環(huán)使用。地腳螺栓的選取在這次設(shè) 計中沒有經(jīng)過詳細的計算，是通過經(jīng)驗和現(xiàn)場測量，從標準件中選取的。床身的主要作用是承受重力。 m,完全符合進給的要求。 當步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢，頻率越高，反向電動勢越大。這種步進電機的應用最為廣泛。 步進電機是一種離散運動的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的