【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)器附近要設(shè)置一個(gè)動(dòng)力源，因此使用方便。(3) 氣壓傳動(dòng)工作環(huán)境適應(yīng)性好。在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)輻射、振動(dòng)等惡劣工作環(huán)境下，仍能可靠地工作。(4) 氣壓傳動(dòng)有較好的自保持能力。即使氣源停止工作，或氣閥關(guān)閉，氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)仍可維持一個(gè)穩(wěn)定壓力。而液壓傳動(dòng)要維持一定的壓力，需要有能源工作或加蓄能器。(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。(6) 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力低，因此氣壓傳動(dòng)裝置的推力一般不宜大于10～40kN，僅適用于小功率場(chǎng)合，在相同輸出力的情況下，氣壓傳動(dòng)裝置比液壓傳動(dòng)裝置尺寸大。(7) 氣壓傳動(dòng)動(dòng)作速度和反應(yīng)快。液壓油在管道中流動(dòng)速度為1～5m/s，而氣體流速可以大于10m/s，甚至接近聲速。～。 采用直線導(dǎo)軌作為鋪粉裝置的傳動(dòng)裝置直線導(dǎo)軌摩擦阻力小，機(jī)械運(yùn)動(dòng)靈活。它有以下的特點(diǎn)：(1) 定位精度高，重現(xiàn)性佳直線導(dǎo)軌為滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式，摩擦系數(shù)特別小，尤其靜摩擦力與動(dòng)摩擦力的差距很小，即使在微量進(jìn)給時(shí)也不會(huì)有空轉(zhuǎn)打滑的現(xiàn)象，解析能力與重現(xiàn)性最佳，因此可以實(shí)現(xiàn)μm級(jí)的定位精度。(2) 低摩擦阻力，可長(zhǎng)時(shí)間維持精度直線導(dǎo)軌的滾動(dòng)摩擦力可減小至滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦阻力的1/20~1/40，尤其潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使得潤(rùn)滑容易，效果優(yōu)良；摩擦接觸面的磨耗最低，因此可以長(zhǎng)時(shí)間維持行走精度。 (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。(4) 適合高速化之應(yīng)用由于摩擦阻力小的特性，導(dǎo)軌對(duì)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)力需求低，節(jié)省能源，運(yùn)動(dòng)磨耗小，溫升效應(yīng)低，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械小型化與高速化需求。(5) 組裝容易并具互換之特性直線導(dǎo)軌的安裝只要在銑削或研磨加工的安裝面上，以一定的組裝步驟，即能重現(xiàn)直線導(dǎo)軌的加工密度，可降低傳統(tǒng)鏟花加工的時(shí)間與成本；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(jiǎn)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(jiǎn)圖如圖31所示： 圖31 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)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(zhǎng)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(zhǎng)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瑸榱虽仢M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(jiǎn)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(zhǎng)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：