【正文】 ，我較全面地掌握了快速成型中激光燒結(jié)技術(shù)的工作的原理和機(jī)械設(shè)計(jì)。在此我真誠(chéng)地獻(xiàn)給他我最由衷的感謝 ! 在論文撰寫以及本課題的研究過(guò)程中，我還得到了本專業(yè)同學(xué)熱心的幫助，對(duì)他們?cè)谡n題調(diào)研期間無(wú)微不至的照顧和幫助表示誠(chéng)摯的感謝。 SLS 有望獲得高密度的鎢銅 合金和得到其他加工方法很難完成的具有復(fù)雜狀的零件。將激光點(diǎn)分成 4 4，則 1， 2， 3所對(duì)應(yīng)的衰變系數(shù)分別為 ， ， . 38 圖 1 圖 2 在燒結(jié)過(guò)程中，激光能量遵從高斯分布： q 代表激光能量密度 。 40 圖 5顯示了粉池中激光功率的影響，正如圖所見(jiàn)，當(dāng)掃描速 度固定時(shí)，燒結(jié)深度在提高隨著燒結(jié)功率的提高。 SLS 的 3D 部分完成線的表面和層的重疊，通過(guò)燒結(jié)形成的固體結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足下面的 2個(gè)條件。 圖 6 不同時(shí)間 Z 方向的溫度分布（ 1t1=, 2t2=, 3t3=) 42 4 總結(jié) 1， 當(dāng)掃描速度固定時(shí)，隨著激光功率的提高燒結(jié)深度也會(huì)提高，另外，當(dāng)激光功率固定時(shí)，隨著掃描速度的增加燒結(jié)深度會(huì)下降。 圖 4 粉池中掃描速度的影響 圖 5 粉池中激光功率的影響 41 激光功率和掃描速度是直接影響燒結(jié)成型的關(guān)鍵參數(shù)，較高的掃描速度不僅僅能有效地抑制熔池的擴(kuò)張和“濺”的現(xiàn)象，而且能提高形成效率。 W 是激光點(diǎn)的半徑。由燒結(jié)深度選擇合理的工藝參數(shù)，對(duì)鎢銅合金粉末的的燒結(jié)成型具有重大的意義 . 2 建立模型 建立數(shù)學(xué)模型 熔池在周圍的空氣和 SLS 粉床上產(chǎn)生熱變化，這個(gè)導(dǎo)熱性由下面的等式表達(dá)： 代表有效的熱傳導(dǎo)粉末系數(shù)： 代表壓實(shí)粉末密度； C 代表材料的熱熱量； 代表分散的熱空氣： 激光能量密度。在一些文獻(xiàn)中研究表明激光功率和掃描速度等這些關(guān)鍵參數(shù)直接影響燒結(jié)成型。能在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出來(lái)，實(shí)屬高興，本次設(shè)計(jì)，我覺(jué)得我得到了這些收獲： 1 很好的重溫了三年的專業(yè)知識(shí)。驅(qū)動(dòng)絲杠的電機(jī)選用 57BYG503 型，靜轉(zhuǎn)矩可達(dá) 。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與成型缸基本相同，因要保證供料充足，所以體積要比成型缸大，高為 400mm。 2，電機(jī)步距角的選擇 一般電機(jī)的一個(gè)步距角對(duì)應(yīng)控制系統(tǒng)定位精度的 1/2,由于 Z軸的精度要求為：,絲杠導(dǎo)程選擇為 :4mm 可初步選擇步距角 ,選擇 42BYG 永磁感應(yīng)子式步進(jìn)機(jī) 具體參數(shù)： 絕緣電阻： 500V； DC 100MΩ ； 絕緣強(qiáng)度： 500V ； AC 1 Minute 溫 升： 65K； 環(huán)境溫度： 10~+55℃ ； 絕緣等級(jí)： B 29 圖 38 電機(jī)結(jié)構(gòu) 矩頻特性： 圖 39 矩頻特性圖 電機(jī)相數(shù) 4； 電壓 ； 電流 ； 電阻 2?； 30 電感 ； 靜轉(zhuǎn)矩 ； 長(zhǎng)度 33mm；寬度 40mm；出軸長(zhǎng) 8mm；軸徑 8mm。 步進(jìn)電機(jī)選擇類型 1，類型的選擇 通常情況下，步進(jìn)電機(jī)分為三種類型 :①永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，它的優(yōu)點(diǎn)就是功率?。辉跀嚯姷那闆r下 ，有定位轉(zhuǎn)矩。故不需要穩(wěn)定性驗(yàn)算 。 fH 作用在滾珠絲杠上的進(jìn)給力主要包括上下運(yùn)動(dòng)件及成型原料的重力和運(yùn)動(dòng)件間摩檫力，其數(shù)值大小模擬機(jī)床絲杠導(dǎo)軌的計(jì)算大小。但由于不能自鎖，具有傳動(dòng)可逆性，在用作升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，需要采取制動(dòng)措施。零件加工完后，缸升起時(shí)，一邊取出制件和為下一次假工作準(zhǔn)備。在這一工作過(guò)程中，密封裝置使工作 腔保持密封，其作用一是保持工作具有恒定的溫度；二是保證粉末只在工作腔內(nèi)活動(dòng)，余料回收方便；三是避免燒結(jié)過(guò)程中發(fā)生氧化反應(yīng)。 13 2 選擇性激光燒結(jié)的鋪粉裝置設(shè)計(jì) 鋪粉裝置的總體設(shè)計(jì) 選擇性激光燒結(jié)快速成型機(jī)主要由數(shù)據(jù)處理和成型執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大部分組成。如此反復(fù)至完成。成型過(guò)程開(kāi)始前，用于紅外線板將粉末材料加熱之恰好低于燒結(jié)點(diǎn)的某一溫度。（當(dāng)前，在基于選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的基礎(chǔ)上，也提出了一種密排電阻絲燒結(jié)這種新型快速成形方法 — 一種新的成形過(guò)程中的加熱方法。隨著研究的不斷深入，特別是激光束控制技術(shù)的突破，美國(guó)的 DTM 公司，德國(guó)的 EOS 公司，比利時(shí)的 Leuven 大學(xué)，英國(guó)的 MCP 公司，我國(guó)的北京隆源自動(dòng)化成型有限公司，南京航空航天大學(xué)，西北工業(yè)大學(xué)，華北工學(xué)院和華中科技大學(xué)等單位研發(fā)的 SLS 成形機(jī)，功能不斷完善，性能不斷提高。 （ 2） 反射鏡 將激光束導(dǎo)入聚焦系統(tǒng)。 （ 3） 鋪粉機(jī)構(gòu) 有滾輪式和刮板式兩種。激光未掃描的地方仍然是粉末，可以作為下一層的支撐并能在成形完成后去除，這樣得到零件的一層。 對(duì)成形工件質(zhì)量，是否符合用戶所要求，在未來(lái)增材制造技術(shù)中將會(huì)越來(lái)越受到重視，隨著選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的成熟，我們對(duì)產(chǎn)品的要求會(huì)越來(lái)越高，而對(duì)影響工件的質(zhì)量的各種因素將會(huì)越來(lái)越受到科研學(xué)者的重視，而鋪粉裝置僅是其中的因素之一，而且它也有很多改進(jìn)的地方，所以，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，它的意義是非常重大的。 （ 4） 具有廣闊的應(yīng)用前景。現(xiàn)設(shè)計(jì)一套自動(dòng)鋪粉裝置，實(shí)現(xiàn)了粉末鋪覆的自動(dòng)化和鋪粉厚度、粉末層密度大小的精確控制，目的是使生成的金屬構(gòu)件在精度及物理性能上達(dá)到實(shí)驗(yàn)的要求水平。但是，它采用的毛坯通常必須由鑄造或鍛造而成，并且往往還需要模具預(yù)成形，加工周期較長(zhǎng)，材料利用率低，成本較高 ，此外，還受刀具或模具的限制，有時(shí)甚至無(wú)法成形一些內(nèi)部形狀很復(fù)雜的工件。為了分析鋪粉精度對(duì)選擇性激光燒結(jié)成型質(zhì)量的影響，設(shè)計(jì)一種新型的鋪粉裝置。 7 SLS 技術(shù)的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀 13 鋪粉裝置的總體設(shè)計(jì) 13 鋪粉裝置的第一種方案 36 4 總結(jié) 37 5 致謝 38 6 參考文獻(xiàn) powder。②快速成形機(jī)按照這些輪廓圖，分層沉積材料，成形一系列二維截面薄片層。其工藝材料選擇廣泛，如尼龍塑料金屬陶瓷的包衣粉末或粉末的混合物均可作為加工材料。金屬粉末的激光燒結(jié)技術(shù)也逐漸成熟，而陶瓷粉末的激光燒結(jié)技術(shù)尚處在研發(fā)階段，陶瓷粉末的激光燒結(jié)技術(shù)屬當(dāng)今激光燒結(jié)技術(shù)的研究前沿和技術(shù)難點(diǎn)。選擇性激光燒結(jié)快速成形技術(shù)的原理如下： （ 1） 在計(jì)算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)零件模型的離散過(guò)程。如此逐層地添加粉末材料，有選擇地?zé)Y(jié)堆積，最終生成三維實(shí)體原型或零件。對(duì)于大多數(shù)粉末材料，滾輪式結(jié)構(gòu)的鋪粉效果優(yōu)于刮板式結(jié)構(gòu)。其基本過(guò)程是由計(jì)算機(jī)控制鋪粉機(jī)構(gòu)，將粉末均勻地鋪在燒結(jié)面上，然后控制激光器和掃描器，使激光束在燒結(jié)面上掃描。 國(guó)外許多快速成形系統(tǒng)開(kāi)發(fā)公司和使用單位對(duì)快速成形材料進(jìn)行了大量的研究，開(kāi)發(fā)出了多種適合于快速成形工藝的粉末材料。） 總而言之，選擇性激光燒結(jié)技術(shù)是當(dāng)前較成熟的快速成形方法之一，它在航空，航天，醫(yī)用等領(lǐng)域逐漸得到重視，這在我們國(guó)家建立節(jié)約型，環(huán)境友好型的中國(guó)將會(huì)具有重大的意義，它值得我們的科學(xué)家，研究者去研究，去普及，去推廣到更多的領(lǐng)域。激光束在計(jì)算機(jī)控制下以給定速度和能量對(duì)第一層信息進(jìn)行掃描。粉末的鋪撒是有一個(gè)槽型噴嘴實(shí)現(xiàn)的，其導(dǎo)向跟蹤板的輪廓被設(shè)計(jì)成當(dāng)噴頭從一邊偏向另一邊是保持噴力的方向始終垂直于工作面。本文對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)即鋪粉裝置進(jìn)行了兩種方案的構(gòu)思，所設(shè)計(jì)方案如下所示 鋪粉裝置第一種方案 選擇性激光燒結(jié)快速成型機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)原理如下圖，由工作臺(tái)，鋪粉裝置，激 光器，激光光路發(fā)生系統(tǒng)外加輔助系統(tǒng)組成。 通過(guò)比較，選擇設(shè)計(jì)方案二，進(jìn)行設(shè)計(jì)和論證。具體結(jié)構(gòu)如下圖 圖 31 傳動(dòng)部件 結(jié)構(gòu)尺寸：底為直徑 400 毫米的圓形，高為 300 毫米。 基于選擇性激光燒結(jié)的快速成型技術(shù)的鋪粉裝置的設(shè)計(jì)要求，定位精度要較高，因?yàn)闈L珠絲杠副更適合于此。 RaL=Fa/ δ aL 20 RaL支承軸承剛度 （ N/μm ） Fa 軸向負(fù)荷 （ N） δ aL 支承軸承彈性變形量（ μm ） 3 螺母剛度 在多數(shù)情況下，絲杠剛度 Rs 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于螺母的剛度 Rnu， Rnu一般為 Rs的 3 至 5 倍。 所以 η = ? ?????tantan= ? ? 10334ta n 334ta n 39。故而原則上可選低 傳動(dòng)比的任意齒輪配合。優(yōu)點(diǎn)在于能做成多相，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且經(jīng)久耐用。 鋪粉滾筒裝置 包括鋪粉滾筒及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其作用是把粉末材料均勻的鋪平在工作缸上。 振鏡式動(dòng)態(tài)聚焦掃描系統(tǒng) 振鏡式動(dòng)態(tài)聚焦掃描系統(tǒng)由 XY 掃描頭和動(dòng)態(tài)聚焦模塊組成。 雙圓柱導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ： 1）圓柱面既是導(dǎo)向面，又是支撐面，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于采用淬火鋼，延長(zhǎng)導(dǎo)軌壽命，減少磨擦力。 34 致 謝 在 畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我敬愛(ài)的導(dǎo)師周里群老師以其極為豐富的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)禁的治學(xué)態(tài)度以及和藹的處事方式，給了我很大的幫助。 關(guān)鍵詞： 選擇性激光燒結(jié) 數(shù)字模擬 溫度場(chǎng) 燒結(jié)深度 1 引言 鎢銅混合材料，一種典型的二階段偽合金，它具有良好的導(dǎo)電性，銅的熱傳導(dǎo)性和高熔點(diǎn)和鎢的高硬度。網(wǎng)格為 度，不同的網(wǎng)的尺寸能夠用于襯底和燒結(jié)層。下面的表格 1和圖 3顯示了其他的。否則，相鄰的粉層將會(huì)分開(kāi)，獲得的粉池中零件的強(qiáng)度和形成的準(zhǔn)確性，甚至在形成過(guò)程中都不能實(shí)