【正文】 同時，它還具有DI和DO的功能，DI主要處理鋪粉輥平移到左右極限和接近開關處時的輸入信號。DO主要輸出各個開關量的控制命令，如控制激光、振鏡、電磁閥的電源輸入的繼電器的開與關。圖42 機械運動與溫度控制的原理圖要使整個系統(tǒng)正常運轉，必須合理的選擇所需的硬件組合，需要從各方面考慮，如:系統(tǒng)功率，系統(tǒng)的穩(wěn)定性等等。其中硬件的選擇是根據(jù)設備的設計要求進行的。由于本套系統(tǒng)采用的是雙缸送粉裝置和工作缸掃描相結合的燒結機構，因此在缸體驅動、鋪粉輥的驅動部分、控制板的選擇、加熱裝置的選擇等方面都要通過嚴格的計算和選擇。 工控板的選型選擇什么樣的工控板作為控制元器件要根據(jù)實際的需要。因此，在選擇工控板前必須先計算好有多少開關量，A/D轉換點數(shù)，D/A輸出控制以及具體要實現(xiàn)什么樣的功能等等。由于本套系統(tǒng)沒有采用以前的落粉裝置，而是采用三缸送粉裝置，它需要三個步進電機驅動。為此，選擇PCL839三軸步進電機控制卡作為步進電機驅動元器件。另外，根據(jù)設計要求，需要的輸入信號有鋪粉輥的接近開關信號(2個)、限位開關信號(2個)以及為防止系統(tǒng)擴充需要的2個備用的輸入通道，共有6個輸入開關量。系統(tǒng)需要的輸出有激光電源開關、振鏡電源開關、鋪粉輥左右平移輸出、電磁閥開關以及備用的開關，共有14個輸出開關量，考慮到將來系統(tǒng)擴充需要，選擇的光隔離輸入和輸出控制板均為點數(shù)為16的PCL782(輸入)和PCL785(輸出)控制板。由于需要對系統(tǒng)的溫度和氧氣濃度進行檢測與控制，共需4個A/D轉換通道，4個D/A輸出通道，加上一個備用的通道，共需A/D, D/A各5個點。根據(jù)市場上所能提供的產品，我們選擇的是具有16個單端輸入(8個雙端輸入)的PCL818單端(雙端)輸入A/D轉換板和DAC7226六通道D/A輸出卡作為控制板卡。 輔助裝置控制模塊的設計快速成形系統(tǒng)的輔助控制動作主要有左右限位開關和左右開接近關、溫度的檢測與控制(包括工作缸與送粉缸的溫度檢控)、氧氣濃度的檢控等。其中溫度的檢控則是由溫度傳感器、紅外測溫儀、加熱管、可控硅、A/I轉換卡、D/A輸出控制卡協(xié)同完成。氧氣的檢控由電磁閥、氧氣濃度傳感器、A/D轉換卡共同實現(xiàn)。 傳感器的選擇系統(tǒng)傳感器主要有溫度傳感器、氧氣濃度傳感器、限位開關和接近開關。溫度傳感器用于測量左右送粉缸的溫度值，要求精度不是很高，故此要求的性能不需要很好即可，但為了保證系統(tǒng)的靈敏度，選擇的是靈敏度較高的E分度號的熱電偶。對于要求較高的工作缸則是使用的型號為Raytek公司生產的LTSF紅外測溫儀。工作腔內氧氣濃度的檢測與控制是通過氧氣濃度傳感器、A/D轉換控制板PCL818以及計算機I/O輸出控制電磁閥共同完成的。接近開關的型號為TOKY，限位開關選用進口的，以保證其使用壽命和反應的靈敏性。 溫度加熱與檢側裝置的選擇系統(tǒng)加熱裝置主要由加熱管、紅外測溫儀、溫度傳感器、數(shù)字顯示控制儀和可控硅控制部分組成。根據(jù)實際需要，在工作狀態(tài)下，我們要求的加熱溫因加工材料的不同而不同。因此，既要保證加熱管滿足加熱功率的要求，也要保證不同材料的溫度控制在不同的許可范圍內波動，才能使溫控系統(tǒng)滿足要求。在工作狀態(tài)時，粉末在輻射的作用下，溫度不斷上升，隨著溫度不斷上升，散熱的熱流將增加，從加熱元件來的交換熱流將減小，這樣當溫度升高到一定程度后，系統(tǒng)的散熱與加熱會處于一個暫時的平衡狀態(tài)。而在從加熱到這個平衡過程中，工作腔內的溫度場在散熱和熱傳導的作用下會達到一種近似的均勻狀態(tài)。故，如何合理的布置加熱管，選擇多大功率加熱管顯得尤為重要。在工作缸中設有4根加熱管，總功率為4KW、送粉缸各一根，均為1KW。其中因為工藝上的要求，工作缸部分的加熱管的功率大，且采用精度更高的紅外測溫儀檢測工作面的溫度，檢測到的信號經過數(shù)字顯示控制儀表進入計算機進行處理，然后通過D/A輸出控制板輸出實現(xiàn)可控硅控制。左右送粉缸則使用E分度號的溫度傳感器進行溫度檢測。 本章小結本章重點闡述了SLS快速成形系統(tǒng)的控制部分的設計思想。首先簡要介紹了SLS系統(tǒng)的基本工作過程，通過此過程的給出了本裝置控制部分的設計思路，然后介紹了SLS控制系統(tǒng)的硬件選型的主要原則、標準。5 結論和展望傳統(tǒng)SLS系統(tǒng)，由于機械設計以及工藝等方面的缺陷，使燒結的效率不高。為了提高SLS的燒結效率，我們經過分析從機械以及燒結工藝方面對整個系統(tǒng)進行了改進，以期在不影響制件精度的情況下，最大限度地提高整個SLS系統(tǒng)的效率，改善燒結環(huán)境，提高燒結間的質量。以下介紹本裝置的創(chuàng)新之處以及以后需要改進的方向。 創(chuàng)新之處 雙缸送粉在成形過程中，材料的進給方式和加熱方法是首先必須解決的問題。以往的SLS設備一般采用單缸送粉、。這種方式在送粉和加熱時都存在嚴重的時間浪費。為此，我們對機械部分進行了改進，如圖52所示，采用雙缸送粉、三缸同時加熱的方式。粉末在燒結前，需要充分加熱以達到燒結所需要的溫度，否則燒結的零件就會變形。如果采用單缸送粉的方式，由于送粉缸中的粉末沒有預熱，新鋪一層粉后需要較長時間的加熱才能燒結，這樣就影響了燒結的效率；采用雙缸送粉后，粉末在送粉缸中已經經過了預熱，鋪粉后可以馬上進行燒結，大大節(jié)省了時間。 圖51 現(xiàn)有機械裝置結構示意圖同時，在系統(tǒng)中加入接近裝置，如圖所示。當鋪粉輥向右鋪至B點（或者從右向左鋪至A點），系統(tǒng)即可開啟激光進行掃描，可節(jié)省往復運動所浪費的時間，提高了效率。圖52 改進后機械裝置結構示意圖采用改進后的系統(tǒng)，燒結一個零件所需時間為：,按測試件高100mm， 計算，可節(jié)省時間。同時，由于采用兩邊送粉缸預熱的方式，使待燒結粉末進入工作面時與下面已燒結好粉末的溫度差變小，能夠很好地防止粉末因突然受熱膨脹而使零件翹曲，提高了零件的加工精度。 氣動裝置本設計采用氣動裝置，氣動驅動方式最重要的優(yōu)點是工作介質空氣是取之不盡，用之不竭的，空氣本身不花錢。排氣處理簡單，不污染環(huán)境，成本低。壓力等級低，使用安全。這樣還可以保證工作環(huán)境的清潔干凈。 密封裝置本設計還設計了密封箱，使加工環(huán)境處于密封狀態(tài)，避免使要加工的材料和空氣接觸，從而防止了原材料的氧化，提高了制件的加工質量，這樣同時也是本裝置的適用范圍大大擴展了。 十字聯(lián)結的適用為了防止活塞在送粉缸或者成型缸運動時卡住，本裝置在活塞桿和活塞連接處設計了十字聯(lián)結，增加了該處的自由度，減少了活塞發(fā)卡的幾率。 本設計缺陷SLS技術是非常年輕的一個制造領域，在許多方面還不夠完善，如目前制造的三維零件普遍存在強度不高、精度較低及表面質量較差等問題。SLS制造系統(tǒng)不夠先進效率不高等等。 制件在燒結時易偏斜當鋪粉時由于鋪粉輥子有一個向前的力，使得處于粉末中的制件已燒結部分容易發(fā)生偏離，這樣使得制件的精度偏下，有的甚至報廢。為了解決這個問題，從理論來研究，我們的研究方向是不斷想辦法減小輥子與工作臺之間的摩擦力F向前的分力,又為了增強壓實效果，不斷增大摩擦力F向下的分力。 懸臂傳動本裝置在步進電機驅動絲杠，絲杠傳動活塞桿提升裝置部分的設計中運用了懸臂傳動，懸臂傳動在傳動過程中產生晃動，導致系統(tǒng)的不穩(wěn)定性增加，盡管本設計中運用了此設計方案，但是在以后工作中盡量不用。 展望自1986年美國開始研究激光燒結成型以來，SLS技術在世界范圍內得到了飛速發(fā)展，就SLS成形設備的發(fā)展來說，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1) 操作更簡單，功能更完善，燒結設備的人機界面更友好(2) 加工速度越來越快，實現(xiàn)了真正意義上的“快速成形”。與國際先進水平相比，我國在這一領域的差距還很大，這主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1) 國內SLS設備的成形速度不夠快，制件精度較低。(2) 國內SLS設備的商品化程度很低，尚處于一個起步階段。(3) 關鍵設備如激光器，動態(tài)聚焦掃描系統(tǒng)還只能采用進口產品。針對以上不足之處，結合本課題的研究內容，我個人認為今后我國SLS設備的發(fā)展應主要集中在以下幾個方面:(1) 開發(fā)操作簡便、功能完善、智能化程度高、適應能力強的SLS設備。(2) 開發(fā)更加人性化的控制系統(tǒng)，使燒結過程完全自動化。 本章小結本章主要對本設計的主要創(chuàng)新之處和存在的不足進行了概括，對創(chuàng)新的地方和現(xiàn)有設備進行了比較，而對不足之處之處了改進方向。最后對本技術的發(fā)展進行了展望。致謝經過八周努力，本次畢業(yè)設計已接近尾聲。我深深地明白，以我的經驗和知識想完成一個畢業(yè)設計是不可能的，所以我更加感謝那些在畢業(yè)設計中給我過幫助的人！首先，我要感謝我的畢業(yè)設計指導教師郭慶梁老師。郭老師平日工作繁多，但對于我在畢業(yè)設計中出現(xiàn)的問題都耐心的給予我指導，而且還給我提供了非常詳盡的畢業(yè)生設計資料。畢業(yè)設計最后階段，他嚴格的審核了我的圖紙和說明書，事無巨細的給我指出每一個不當?shù)募毠?jié)。他治學嚴謹?shù)目茖W研究精神是我永遠學習的榜樣，并對我以后的工作產生積極影響。其次，我要感謝王文和吳遠峰兩名同學，他們在自己繁重的畢業(yè)設計中拿出時間，與我討論題目，給我出謀劃策，并且給我提供了許多資料，為我的制圖工作起了很大的推動作用。最后，感謝大學幾年來所有的老師，使他們不計回報的付出，才為我們打下堅實的機械專業(yè)基礎知識。這是完成本次設計的基礎，謝謝！參考文獻[1]：化學工業(yè)出版社，2006[2]：化學工業(yè)出版社，2005[3]左健民. ：機械工業(yè)出版社，2007[4]：機械工業(yè)出版社，2006[5]宮淑貞，王冬青，：人民郵電出版社，2006[6]濮良貴，：高等教育出版社，2005[7]周開秦. ：高等教育出版社，2004[8]：機械工業(yè)出版社，1994[9]：機械工業(yè)出版社，1994[10]：高等教育出版社，2