【文章內(nèi)容簡介】 ；并且其可互換之特性，可以將滑塊任意配裝在同型號(hào)的滑軌上，同時(shí)又保持相同的順暢度與精密度，機(jī)臺(tái)組裝最容易，維修保養(yǎng)最簡單、容易。 密封裝置為防止加工材料在燒結(jié)時(shí)被氧化，在工作臺(tái)上方裝置密封箱。這樣本裝置的適用范圍會(huì)更廣，適用材料的范圍更寬。本裝置的總體結(jié)構(gòu)簡圖如圖31所示： 圖31 機(jī)構(gòu)簡圖 送粉缸及成型缸的設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)的選型步進(jìn)電機(jī)具有步距角不易變化、起動(dòng)制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、變速等控制方便、簡單的特點(diǎn)，所以本裝置選擇用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)。在選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)首先考慮的是步進(jìn)電機(jī)的類型，其次才是具體品種的選擇。（1） 確定步進(jìn)電機(jī)的類型由于本裝置要求提升裝置精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。所以選擇混合型步進(jìn)電機(jī)。（2） 確定脈沖當(dāng)量根據(jù)裝置的加工精度要求。（3） 步進(jìn)電機(jī)步距角的選擇176。（4） 步進(jìn)電機(jī)最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩（ ）的確定1) 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J對(duì)應(yīng)于直線運(yùn)動(dòng)中的物體質(zhì)量。要計(jì)算系統(tǒng)在加速過程中產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)載荷，必須計(jì)算物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角加速度，然后得慣性力矩:T＝ (31)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： (32)式中： 為體積元；為物體密度；為體積元與轉(zhuǎn)軸的距離,單位：。則： (33)其中：為長度，=252mm；為直徑，=10mm；為不銹鋼密度，=。將負(fù)載質(zhì)量換算成電機(jī)輸出軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，滾珠絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與公式如下： (34)式中：為可動(dòng)部分總重量（Kg）；為絲杠螺距（mm）； GL：減速比（無單位）。 所以，按照設(shè)計(jì)要求。步進(jìn)電機(jī)去步距角為的混合型，即400轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一周；選絲杠螺距為4mm。每次鋪粉需10個(gè)脈沖。其中:鈦粉密度= 送粉缸體積為： (35)則 由上式計(jì)算得 =2） 加速度計(jì)算若要控制系統(tǒng)定位準(zhǔn)確，物體運(yùn)動(dòng)必須有加減速過程，VS圖像如32所示： 圖32 步進(jìn)電機(jī)加減速過程示意圖 (36)3） 步進(jìn)電機(jī)的力矩計(jì)算 = (37)其中： 為系統(tǒng)外力折算到電機(jī)上的力矩；η為傳動(dòng)系統(tǒng)的效率。則： T= 綜上由手冊(cè)查得：選取步進(jìn)電機(jī)的類型為MT35ST36—1004A（單伸軸） 步進(jìn)電機(jī)與絲杠連接處聯(lián)軸器的選型（1） 聯(lián)軸器類型的選擇由于所連接的兩軸的直徑不同，所以選擇變徑聯(lián)軸器。（2） 聯(lián)軸器的校核由于裝置啟動(dòng)時(shí)的動(dòng)載荷和運(yùn)轉(zhuǎn)中可能出現(xiàn)的過載現(xiàn)象，所以應(yīng)當(dāng)按照軸上的最大轉(zhuǎn)矩作為計(jì)算轉(zhuǎn)矩。計(jì)算轉(zhuǎn)矩按照下式計(jì)算： (38)式中：T為公稱轉(zhuǎn)矩，單位,為工況系數(shù)。經(jīng)計(jì)算：（3） 確定聯(lián)軸器的型號(hào) 根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩及以下公式 (39)所以，選擇聯(lián)軸器型號(hào)為GTB1。 提升裝置（滾珠絲杠）的選型由裝置產(chǎn)品手冊(cè)選擇型號(hào)為SHTC—靈活型，本系統(tǒng)的特別之處是設(shè)計(jì)了自由滑動(dòng)長度，在短短兩底塊的基礎(chǔ)上，形成滑動(dòng)。兩者之間的距離可以很容易被調(diào)整，以適應(yīng)特定的應(yīng)用要求。更特別的是本系統(tǒng)可以垂直應(yīng)用與懸臂負(fù)荷。 送粉缸和成型缸的設(shè)計(jì)送粉缸機(jī)成型缸裝置如圖33所示，其中左右兩缸是送粉缸筒，中間是成型缸筒，因?yàn)樗头鄹咨仙母叨群统尚透紫陆档母叨认嗤?，為了鋪滿成型缸，所以設(shè)計(jì)的送粉缸尺寸比成型缸尺寸大。燒結(jié)開始第一層后，成型缸筒內(nèi)活塞下降距離δ，送粉缸筒（左）內(nèi)活塞上升距離δ，送粉缸筒（右）內(nèi)活塞不動(dòng)，鋪粉輥筒自左向右推粉運(yùn)動(dòng)，將粉末均勻的鋪在燒結(jié)區(qū)，進(jìn)行第一層燒結(jié)；當(dāng)?shù)谝粚訜Y(jié)完畢后，成型缸筒內(nèi)活塞再下降距離δ，送粉缸筒（左）內(nèi)活塞上升距離δ，送粉缸筒（左）內(nèi)活塞不動(dòng)，鋪粉滾筒自右向左推粉運(yùn)動(dòng)，將粉末均勻的鋪在燒結(jié)區(qū)，進(jìn)行第二層燒結(jié)。以此過程不斷進(jìn)行燒結(jié)，直至模型燒結(jié)完畢?；钊纳仙拖陆涤胁竭M(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，為了使上升和下降的位移更加精確，又由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠模塊來帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)。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)。送粉缸缸筒有兩部分組成，一部分是法蘭，另一部分是缸筒。這樣設(shè)計(jì)主要是為了便于加工，降低成本。如圖34所示為成型缸和其法蘭盤：A圖34 送粉缸（左）和法蘭盤（右）里 本結(jié)構(gòu)還在活塞桿和活塞連接處運(yùn)用了十字連結(jié)，使用此結(jié)構(gòu)的目的主要是為了防止活塞在活塞缸中由于摩擦力太大使活塞卡在送粉缸中使機(jī)構(gòu)無法運(yùn)動(dòng)，此十字聯(lián)結(jié)的適用增加了活塞桿和活塞連接處的自由度，有效的解決了這個(gè)問題。十字聯(lián)結(jié)的具體結(jié)構(gòu)如圖35所示： 圖35 十字聯(lián)結(jié)示意圖活塞和缸筒壁之間有一定的配合間隙，間隙太大則導(dǎo)致粉末從間隙漏過，間隙太小則加工成本高，且活塞比較容易被卡住。為了解決這一問題，在活塞上壓一層毛氈起到密封的作用，這樣活塞與筒壁之間的間隙可以選的比較大點(diǎn)，減低加工難度，同時(shí)也不會(huì)發(fā)生漏粉和活塞卡住的現(xiàn)象。激光燒結(jié)即每層燒結(jié)的厚度取決于步進(jìn)電機(jī)的步距角和滾珠絲杠的導(dǎo)程，其計(jì)算如下： (310)上式中：為步進(jìn)電機(jī)步距角；p為滾珠絲杠導(dǎo)程。 鋪粉裝置的的設(shè)計(jì) 總體裝置的設(shè)計(jì)本裝置選用氣動(dòng)裝置的原因一是因?yàn)闅鈩?dòng)裝置清潔，在密封狀況下不會(huì)污染環(huán)境；二是因?yàn)闅鈩?dòng)裝置可以滿足本系統(tǒng)的要求，實(shí)現(xiàn)所需要的動(dòng)作要求；更重要的是為了在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中得到全方位的訓(xùn)練。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。鋪粉裝置示意圖如圖36所示：圖36 鋪粉裝置示意圖支持架1及推板2在氣動(dòng)裝置3的拖動(dòng)下可以來回移動(dòng)，鋪粉輥筒4固定在支持架1上，推板2也固定在支持架1上，鋪粉滾筒用密度比較大的材料做成，可以在摩擦力的作用下自由轉(zhuǎn)動(dòng)，起到一個(gè)對(duì)所鋪粉末壓實(shí)的作用。支持架上自帶雙向推板，可以完成推粉的任務(wù)。同時(shí)推板可以進(jìn)行通過調(diào)節(jié)裝置5上下調(diào)節(jié)，來調(diào)整所預(yù)留粉末的厚度，以此作為進(jìn)行壓實(shí)的基礎(chǔ)。鋪粉時(shí)，氣動(dòng)裝置推動(dòng)支持架推粉運(yùn)動(dòng)，而鋪粉輥在自重的作用下再進(jìn)行壓實(shí)，這樣燒結(jié)出來的產(chǎn)品質(zhì)量才會(huì)好。 氣缸的選擇 氣缸的類型的選擇根據(jù)本系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作要求及氣缸的工作特性，選擇固定式雙作用活塞式氣缸。 氣缸的主要尺寸及其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)（1） 氣缸直徑的設(shè)計(jì)由制件的尺寸及要求得所要求的行程為又有公式 (311)其中:為氣缸行程；為氣缸直徑。計(jì)算得氣缸直徑：=100mm。（2） 氣缸缸筒的設(shè)計(jì) 1） 汽缸筒的長度設(shè)計(jì)有公式： (312)其中：為氣缸的行程；為氣缸中活塞的寬度。計(jì)算得： 取=500mm。2） 氣缸筒的壁厚氣缸筒的壁厚可利用薄壁圓筒的強(qiáng)度計(jì)算公式來確定： (313)上式中：為氣缸工作壓力（）； 為氣缸內(nèi)徑（）；為氣缸材料的需用拉應(yīng)力（）； ；為缸體材料的抗拉強(qiáng)度；為安全系數(shù)，一般取6：8；C是未來考慮到剛度，加工制造，腐蝕等要求所加的余量。由氣動(dòng)手冊(cè)查得：材料為45鋼的氣缸=120。又由上知D=100mm，所以得壁厚=8mm。3) 氣缸進(jìn)排氣口直徑氣缸進(jìn)排氣口直徑的大小，直接決定了氣缸進(jìn)氣速度，也決定了活塞的運(yùn)行速度。應(yīng)加以重視，直徑的確定可根據(jù)空氣流經(jīng)排氣口的速度來計(jì)算，一般取=1025，因而有以下公式： (314) 經(jīng)計(jì)算，得：=15mm(3) 活塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)活塞的功用是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。由于活塞要頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng)，又要間隔兩腔空氣，因此就要保證其耐磨和密封。目前多采用鑄鐵活塞及O型或Y型密封圈實(shí)現(xiàn)密封。本裝置采用O型密封圈實(shí)現(xiàn)密封?；钊耐鈴郊词菤飧椎膬?nèi)徑，二者的配合精度，一般多采用配合，活塞表面粗糙度= ?；钊膶挾热Q于密封圈的排數(shù)，一般多采用雙排密封圈。本活塞的寬度為10mm。活塞桿的作用是將活塞轉(zhuǎn)換出的機(jī)械能以機(jī)械力的形式推動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)。按照《液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)》表13—1，由活塞缸的直徑選擇得活塞桿的直徑取。另外，為了防止氣缸在行程末端時(shí)，活塞以很大的速度撞擊端蓋，引起氣缸震動(dòng)和損壞，采用帶有緩沖裝置的緩沖氣缸。綜合上面的計(jì)算尺寸及其功能，由氣動(dòng)手冊(cè)查得選用氣缸的型號(hào)為JB100500—G(腳架式)。 氣缸電磁閥的選擇氣源三聯(lián)件根據(jù)上面計(jì)算出來的進(jìn)口要求壓力選擇型號(hào)為QFLJWB—L15。并根據(jù)氣缸所要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作特點(diǎn)及要求，電控閥采用雙電控二位五通換向閥，型號(hào)為QFLJWB—L15。 滾動(dòng)導(dǎo)軌副的設(shè)計(jì)選擇為了達(dá)到鋪粉輥來回鋪粉的功用，本系統(tǒng)選擇滾動(dòng)導(dǎo)軌副來實(shí)現(xiàn)這個(gè)動(dòng)作。因?yàn)門HK公司的HR型具有自動(dòng)調(diào)節(jié)能力，即使兩軸的平行度和水平度較差，也能吸收誤差，從而得到高精度，平滑穩(wěn)定的直線運(yùn)動(dòng)。并且它還可以以各種各樣的姿勢(shì)使用。所以選擇THK個(gè)公司的LM滾動(dòng)導(dǎo)軌副，具體型號(hào)選擇HR1123，尺寸如所附零件圖。 鋪粉輥?zhàn)蛹捌渫瓢宓脑O(shè)計(jì)鋪粉裝置示意圖如圖所示，滾動(dòng)導(dǎo)軌副在氣動(dòng)裝置的拖動(dòng)下可以來回移動(dòng)，鋪粉輥筒及推板固定在滾動(dòng)導(dǎo)軌副上。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?duì)壓實(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。如此反復(fù)。鋪粉裝置的設(shè)計(jì)好壞對(duì)鋪粉的均勻性起著決定性的作用，而鋪粉的均勻性又直接影響著燒結(jié)的質(zhì)量，鋪粉裝置的設(shè)計(jì)存在著以下幾個(gè)關(guān)鍵方面：（1）