【導(dǎo)讀】目前世界上占主導(dǎo)地位的5種RP成型方法其基本原理業(yè)己完。將所研究結(jié)果應(yīng)用于設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)中，提高成型機(jī)工作合理性。選擇性激光燒結(jié)工藝又稱為激光選區(qū)燒結(jié)。導(dǎo)的激光束使材料粉末燒結(jié)或熔融后凝固形成三維原型或制件。京隆源公司，華中科技大學(xué)，華北工學(xué)院，南京航空航天大學(xué)等。最早將SLS市場化的是DTM公司。作者對比DTM，EOS兩大公司的經(jīng)典設(shè)計(jì)方案，改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)工作性能，試圖將新的思想帶入到SLS成型機(jī)的設(shè)計(jì)中。導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫。提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文。中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人。件和電子版，允許論文被查閱和借閱。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。

　　

【正文】 ??? 按 齒 面 硬 度 均 值 51HRC ，在 MQ 和 ML 線中間查出：H l im 1 H l im 210 60 MPa???? 選取： HlimS1? ，H lim 1 N 1H1H limH lim 2 N 2H2H limZ[ ] 932 MP aSZ[ ] 964 MP aS????????； 將確定出的各項(xiàng)數(shù)值代入接觸強(qiáng)度校核公式，得： 5H H 122 2 . 1 2 2 . 7 5 1 0 4 . 1 9= 1 8 9 . 8 2 . 5 0 . 8 8 7 9 4 M P a [ ]6 0 8 4 3 . 1 9??? ? ?? ? ?? 接觸強(qiáng)度滿足要求。 吉林大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 37 廢料回收缸 廢料回收缸為回收鋪粉是溢出的粉末材料之用。 回收缸的尺寸為 200mm? 400mm? 400mm,用螺栓螺母配合，固定于機(jī)身上。 鋪粉滾筒裝置 包括鋪粉滾筒及其驅(qū)動系統(tǒng)，其作用是把粉末材料均勻的鋪平在工作缸上。 滾筒由鋼芯和包裹于外部的塑料組成。上部套在圓形導(dǎo)軌之上，由絲杠傳動，實(shí)現(xiàn) X 方向的進(jìn)給運(yùn)動。每次工作時(shí)，鋪粉筒先運(yùn)動至右限位，而后退回。結(jié)構(gòu)如下圖（圖 16）： 圖 16 送料工作缸 提供燒結(jié)所需的粉末材料。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。 系統(tǒng)的組成 38 激光器 提供燒結(jié)粉末材料所需的能源。 用 于固態(tài)粉末燒結(jié)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(yīng)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(xiàng)性能指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，其購買成本假設(shè) 15 千美元 /臺；運(yùn)行成本按每月計(jì)算，激光器耗損 3 千美元 /臺 /月，電力消耗 千美元 /臺 /月。 振鏡式動態(tài)聚焦掃描系統(tǒng) 振鏡式動態(tài)聚焦掃描系統(tǒng)由 XY 掃 描頭和動態(tài)聚焦模塊組成。 X， Y掃描頭上的兩個鏡子在步進(jìn)電動機(jī)的控制下，把激光束反射到工作面預(yù)定的 X， Y 坐標(biāo)上。動態(tài)聚焦模塊通過步進(jìn)電動機(jī)調(diào)節(jié) Z 方向的焦距，使反射到 X， Y 任意坐標(biāo)點(diǎn)上的激光束始終聚焦在同一平面上。動態(tài)聚焦掃描系統(tǒng)和激光器的控制始終是同步的。具體結(jié)構(gòu)如圖（圖 17） 吉林大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 39 圖 17 掃描工作臺的 X 方向運(yùn)動由直徑 16mm 的絲杠驅(qū)動，而運(yùn)動支撐有兩個圓柱導(dǎo)軌完成，運(yùn)行導(dǎo)軌直徑 20mm。驅(qū)動絲杠的電機(jī)選用 57BYG503型，靜轉(zhuǎn)矩可達(dá) 。 掃描工作臺的 Y 方向運(yùn)動由直徑 12mm 的絲杠驅(qū)動，由直徑 20mm 的單圓柱導(dǎo)軌支撐。驅(qū)動絲杠電機(jī)選用 57BYG303 型步進(jìn)電機(jī)，靜轉(zhuǎn)矩。 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)簡單，便于采用淬火鋼，延長導(dǎo)軌壽命，減少磨擦力。 2）圓柱導(dǎo)軌在兩端支撐上剛性較差，選用用較大的直徑，導(dǎo)向面較大時(shí)精度穩(wěn)定。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的選擇 步進(jìn)電機(jī)是一種用脈沖信號控制的電動機(jī)。在負(fù)載能力及動態(tài)特性范圍內(nèi)，電動機(jī)的角位移僅與控制脈沖成正比。在多數(shù)情況下，用步進(jìn)電機(jī)作 為執(zhí)行元件的數(shù)控系統(tǒng)不需要 A/D 或 D/A轉(zhuǎn)換，因而成為經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)系統(tǒng)的組成 40 床最主要的一種伺服驅(qū)動元件。 運(yùn)用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動元件實(shí)現(xiàn)微進(jìn)給量有以下優(yōu)點(diǎn)： 1） 進(jìn)給速度低，只要避開步進(jìn)電機(jī)本身的低頻震蕩區(qū)，就可能獲得平穩(wěn)的低速進(jìn)給。 2） 改變指令脈沖頻率就能使步進(jìn)電機(jī)變速，從而改變進(jìn)給速度，可省去一部分機(jī)械變速機(jī)構(gòu)。 3） 進(jìn)給速度變化范圍廣。技能是進(jìn)給系統(tǒng)在調(diào)整時(shí)實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動，又能保證有粗加工到精加工滿足較寬變化范圍的要求。 4） 容易實(shí)現(xiàn)自動化。 在該控制系統(tǒng)中擬選用的是集成的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，它的內(nèi)部包括環(huán)行脈沖分配器，光電隔離保護(hù) 電路和功率放大電路。這樣就簡化了硬件之間的連接，使線路簡單，連接可靠。 驅(qū)動器的型號由選擇的步進(jìn)電機(jī)的類型和型號決定。列舉如下表：（表 4） 表 4— 驅(qū)動器型號 型號 相數(shù) 適 用 電 機(jī) 輸入電壓 輸出電流 細(xì)分?jǐn)?shù) BD28Na 2 42BYG00 42BYGH1057BYG00 57BYG096 57BYG501 20V40VAC A 二相八拍 BD28Nb 2 86BYG30 86BYG4086BYG30 90BYG2501 90BYG250 90BYG26090BYG2602 20V100VAC 2A4A 二相八拍 BD28Nc 2 110BYG450A、 110BYG450B、110BYG450C、 110BYG2501 110BYG250 110BYG260110V220VAC 4/6/8A 二相八拍 吉林大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 41 110BYG260 130BYG201 130BYG20 130BYG250130BYG2502 BD28Fa 2 42BYG00 42BYGH1057BYG00 57BYG096 57BYG501 20V— 40VAC — 1/2/4/5/8/10/20/40 BD28Fb 2 86BYG30 86BYG4086BYG30 90BYG2501 90BYG250 90BYG26090BYG2602 20V100VAC 2A4A 1/2/4/5/8/10/20/40 BD28Fc 2 110BYG450A、 110BYG450B、110BYG450C、 110BYG2501 110BYG250 110BYG260110BYG260 130BYG201 130BYG20 130BYG250130BYG2502 110V220VAC 3/4/6/8A 1/2/4/5/8/10/20/40 BD36Na 3 36BF00 45BF005II/III、45BF00 45BC340C 55BF003/00 55BF004II、55BC340B/C、 75BF001 75BF001A、 75BC380A、75BF00 75BF003A 20VAC 三相六拍 BD36Nb 3 90BF00 90BC340AH、90BC340BH、 90BC340CH 20V40VAC 三相六拍 系統(tǒng)的組成 42 90BF3 90BF340A 機(jī)身與機(jī)殼機(jī)身，機(jī)殼給整個快速成型系統(tǒng)提供機(jī)械支撐和所需的工作環(huán)境。 主要有計(jì)算機(jī)，應(yīng)用軟件，傳感檢測單元和驅(qū)動單元組成。 計(jì)算機(jī) 計(jì)算機(jī)一般采用上位機(jī)和下位機(jī)兩級控制。其中上位主控機(jī)一般采用配置高，運(yùn)行速度快的微機(jī)，簡稱主機(jī)。下位執(zhí)行 機(jī)構(gòu)采用相對配置低的微機(jī)，稱為子機(jī)。主機(jī)，子機(jī)一特定的通信協(xié)議進(jìn)行雙向通信，構(gòu)成并聯(lián)的雙層系統(tǒng)。整個控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶有分布式控制系統(tǒng)的特征。為提高數(shù)據(jù)傳輸速度和可靠性，依靠雙向通信規(guī)則，主機(jī)向子機(jī)傳輸數(shù)據(jù)采用外寫設(shè)計(jì)方式。通過并行控制的總體結(jié)構(gòu)和多處理器主從交互通信的控制方式，實(shí)現(xiàn)多充復(fù)雜控制任務(wù)的高效并行協(xié)調(diào)運(yùn)動。 主機(jī)完成 CAD 數(shù)據(jù)處理和總體控制任務(wù)，主要功能有： 1） 從 CAD模型生成符合快速成型工藝特點(diǎn)的數(shù)控代碼信息； 2） 將獲得的數(shù)控代碼信息傳給子機(jī)； 3） 對成型情況進(jìn)行監(jiān)控并進(jìn)行運(yùn)動參數(shù)的反饋，必要時(shí)通過子 機(jī)對快速成型設(shè)備的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行干涉； 4） 實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，提供真實(shí)感的原形三維 CAD 模型顯示和運(yùn)動軌跡實(shí)時(shí)顯示； 5） 提供可選加工參數(shù)詢問，滿足不同材料和加工工藝的要求； 應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件主要包括下列模塊處理部分： 1） 切片模塊：有基于 STL 文件和基于直接切片文件兩種； 2） 數(shù)據(jù)處理：具有 STL 文件識別及重新編碼，容錯及數(shù)據(jù)過濾切片， STL文件可視化，原形制作實(shí)時(shí)動態(tài)仿真等功能； 吉林大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 43 3） 工藝規(guī)劃：具有多種材料燒結(jié)工藝模塊（包括燒結(jié)參數(shù)，掃描方式和成型方向等）； 4） 安全監(jiān)控：設(shè)備和燒結(jié)過程故障自診斷，故障自動停機(jī)保護(hù)。 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。溫度傳感器用來檢測工作腔和送料桶粉末的溫度，以便進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。氯氣濃度傳感器用來檢測工作腔的氯氣濃度，以便控制在預(yù)定的范圍內(nèi)，防止零件加工過程中的氧化。 驅(qū)動單元 主要控制各種電動機(jī)完成鋪粉滾筒的平移和自轉(zhuǎn)，工作剛的上下升降和振鏡式動態(tài)聚焦掃描系統(tǒng) XYZ 軸的驅(qū)動。 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。 6 編寫計(jì)算 齒輪 參數(shù)的 C 語言程序 define h 1 define c define PI define Main() { float m,z1,z2； float a,α ,x2,γ ,pa ,pZ ,d1,da1,df1,h1,db1,b1,sx1,sn1, ,d1 ,ha1,hf1,h1； float d2 ,da2 ,df2 ,ha2 ,hf2, b2 , 2d? ； 計(jì)算程序 44 printf (〃輸入 齒輪 模數(shù)： \n〃 )。 scanf (〃 %f〃 ,amp。m)。 printf (〃輸入 齒輪個 數(shù)： \n〃 )。 scanf (〃 %f〃 ,amp。z1)。 printf (〃輸入 齒輪 齒數(shù)： \n〃 )。 scanf (〃 %f〃 ,amp。z2)。 printf (〃輸入壓力角： \n〃 )。 scanf (〃 %f〃 ,amp。α )。 printf (〃輸入 齒輪螺旋 角： \n〃 )。 scanf (〃 %f〃 ,amp。γ )。 d1=m*z1/tgγ 。 printf (〃 小齒輪 分度圓直徑為： %f\n〃， d1)。 d1=m*z2； printf (〃 大齒輪 分度圓直徑為： %f\n〃， d2)。 a=(d1+d1)/2。 printf (〃中心距為： %f\n〃， a)。 pa =PI*m； printf (〃 齒輪 軸向齒距為： %f\n〃， pa )。 pZ =PI*m*z1； printf (〃 齒輪 齒頂圓直徑為： %f\n〃， da1)。 df1=d12*(h*m+c*m)。 printf (〃 齒輪 齒根圓直徑為： %f\n〃， df1)。 db1=m*z1/tgγ ； printf (〃 齒輪 基圓直徑為： %f\n〃， db1)。 吉林大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 45 ha1=h*m。 printf (〃 齒輪 齒頂高為： %f\n〃， ha1)。 hf1=（ h+c） *m。 printf (〃 齒輪 齒頂高為： %f\n〃， hf1)。 h1=ha1+hf1。 printf (〃 齒輪 齒高為： %f\n〃， h1)。 printf (〃 齒輪 齒寬 b1由設(shè)計(jì)者決定 \n〃 )。 ,d1 =m*q。 printf (〃 齒輪 節(jié)圓直徑為： %f\n〃， ,d1 )。 d2=m*z2。 printf (〃 齒輪 分度圓直徑為： %f\n〃， b1)。 ha2=m*h。 printf (〃 嚙合 蝸輪齒頂高為： %f\n〃， ha2)。 da2=d2+2*ha2； printf (〃 嚙合 蝸輪齒根高為： %f\n〃， da2)。 df2=d22*ha2； printf (〃 嚙合 蝸輪齒根圓直徑為： %f\n〃， df2)。 printf (〃 嚙合 蝸輪寬度 b2由設(shè)計(jì)者決定 \n〃 )。 ,d2 =d2； printf (〃 嚙合 蝸輪節(jié)圓直徑為 ： %f\n〃， ,d2 )。 總結(jié) 46 總結(jié) 通過本學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，作者較全面地掌握了快速成型中激光燒結(jié)技術(shù)的工作原理及其機(jī)械設(shè)計(jì)。在進(jìn)行 SLS 設(shè)計(jì)的同時(shí)，作者深感受益匪淺。想想四年來的學(xué)習(xí)，今朝有所展示，心中既緊張又興奮。總結(jié)本次設(shè)計(jì)，作者感覺有以下幾點(diǎn)大的收獲： （一） 很好的重溫了過去三年中學(xué)習(xí)的專業(yè)知識。想想過去曾為枯燥的基礎(chǔ)知識而煩惱，今日終于學(xué)有所用，不覺倍感欣慰。畢業(yè)設(shè)計(jì)的作用就在于鍛煉與總結(jié)。是自己邁向?qū)碓O(shè)計(jì)工作的一次很好的練兵，也是對自己過去學(xué)習(xí)的一次很好的 總結(jié)。 （二） 了解了實(shí)踐中新型加工工藝。作者十分有幸的拿到了具有創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)題目。在設(shè)計(jì)過程中，通過不斷的學(xué)習(xí)，對激光選區(qū)燒結(jié)這一快速成型技術(shù)有了全面而且較深入的了解。相信這位今后的設(shè)計(jì)工作大有裨益：既開闊了視野，又鍛煉了功夫。 （三） 加強(qiáng)