【正文】 在設(shè)計(jì)過程中，通過不斷的學(xué)習(xí)，對(duì)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。畢業(yè)設(shè)計(jì)的作用就在于鍛煉與總結(jié)。在進(jìn)行 SLS 設(shè)計(jì)的同時(shí)，作者深感受益匪淺。 df2=d22*ha2； printf (〃 嚙合 蝸輪齒根圓直徑為： %f\n〃， df2)。 printf (〃 齒輪 分度圓直徑為： %f\n〃， b1)。 printf (〃 齒輪 齒寬 b1由設(shè)計(jì)者決定 \n〃 )。 hf1=（ h+c） *m。 printf (〃 齒輪 齒根圓直徑為： %f\n〃， df1)。 printf (〃中心距為： %f\n〃， a)。 d1=m*z1/tgγ 。α )。 scanf (〃 %f〃 ,amp。 printf (〃輸入 齒輪個(gè) 數(shù)： \n〃 )。 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。 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。整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶有分布式控制系統(tǒng)的特征。 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(jí)控制。這樣就簡化了硬件之間的連接，使線路簡單，連接可靠。 3） 進(jìn)給速度變化范圍廣。在負(fù)載能力及動(dòng)態(tài)特性范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的角位移僅與控制脈沖成正比。驅(qū)動(dòng)絲杠電機(jī)選用 57BYG303 型步進(jìn)電機(jī)，靜轉(zhuǎn)矩。動(dòng)態(tài)聚焦掃描系統(tǒng)和激光器的控制始終是同步的。 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(tái)；運(yùn)行成本按每月計(jì)算，激光器耗損 3 千美元 /臺(tái) /月，電力消耗 千美元 /臺(tái) /月。每次工作時(shí)，鋪粉筒先運(yùn)動(dòng)至右限位，而后退回。 回收缸的尺寸為 200mm? 400mm? 400mm,用螺栓螺母配合，固定于機(jī)身上。 系統(tǒng)的組成 34 下面就舉一例計(jì)算，假設(shè)設(shè)計(jì)一對(duì)閉式單級(jí)直齒圓柱齒輪，傳動(dòng)比67i= ? 選小齒輪齒數(shù) 1z =21， 2z =i 1z = 取 2z =67，傳動(dòng)比 67 i= ? 按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)，承載能力一般取決于彎曲強(qiáng)度，故先按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，驗(yàn)算接觸強(qiáng)度。 系統(tǒng)的組成 32 支撐端如下：（圖 13， 14） 圖 13 圖 14a 圖 14b 圖 14b 的編號(hào)件如下： 1— 軸承座 2— 軸承 3— C 型扣環(huán) 支撐座內(nèi)徑為 12mm,外輪廓徑為 。故不需要穩(wěn)定性驗(yàn)算 。39。 fH 有預(yù)加載荷的螺母剛度 當(dāng)檢測預(yù)緊載荷 Fao等同于額定動(dòng)載荷 Ca的 10%及軸向載荷 F為額定動(dòng)載荷 Ca的 30%時(shí)，螺母剛度為系列表中剛度值的 80%，若預(yù)緊載荷 Fao不同于額定動(dòng)載荷 Ca的 10%時(shí)，則剛度計(jì)算如下： 1 / 30 .8aonuaFRR C???? ? ? ????? Rnu 螺母剛度（ N/μm ） R 系列表中的剛度值（ N/μm ） Fao 軸向負(fù)荷 （ N） Ca 系列表中的基本動(dòng)載荷 δ 剛度計(jì)算系數(shù) δ= 為墊片式預(yù)警、 δ= 為增大鋼球式預(yù)警 絲杠剛度 絲杠剛度 Rs取決于安裝支承的形式。 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。 絲杠的導(dǎo)程計(jì)算： maxmaxhoVP nI? ? Pho導(dǎo)程 （ mm） 系統(tǒng)的組成 26 Vmax工作臺(tái)最大移動(dòng)速度（ mm/min） nmax電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（ r/min） I 傳動(dòng)比，從輸出端（馬達(dá)）至輸入端（絲杠）的傳動(dòng)比。絲杠有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)絲杠螺母上下移動(dòng)，通過連接件從而使活塞作上下運(yùn)動(dòng)。 吉林大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 主機(jī)主要有成型工作缸，廢料回收缸，鋪粉輪筒裝置，送料工作缸，激光器，激光器，振鏡式動(dòng)態(tài)聚焦掃描系統(tǒng)，機(jī)身與機(jī)殼等組成。 PCP1 的主要優(yōu)點(diǎn)： 1） 燒結(jié)性能好，無須預(yù)熱。作者與本方案中就采用新型材料粉末 —— 低熔點(diǎn)高分子蠟復(fù)合材料。（ ~） mm，表面粗糙度為材料的選 擇 24 ~。 二． 成型質(zhì)量好，成型蠟?zāi)５膹?qiáng)度和精度要高，且要便于打磨處理。 （ 14） 堆積密度：影響收縮率和成型強(qiáng)度。 （ 10） 熔體粘度：粘度小，易于粘結(jié)，強(qiáng)度高，熱影響區(qū)大。 （ 6） 結(jié)晶溫度與速率：在一定冷卻速率下，結(jié)晶溫度低，速率慢，有利于工藝控制。 （ 3） 收縮率：要求材料的相變體積收縮率和膨脹系數(shù)盡量小，減少成型內(nèi)應(yīng)力和收縮翹曲。m~10nm 細(xì)粉末或微粉末 10mm~100181。同樣，陶瓷粉末也需要有粘結(jié)劑，常用粘結(jié)劑：無機(jī)粘結(jié)劑，有機(jī)粘結(jié)劑，技術(shù)粘結(jié)劑。當(dāng)粉末粒徑為，成型后的原型精度可達(dá) t 1%。 作者對(duì)兩種方案都進(jìn)行了設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)簡圖如下：（ 圖 3，圖 4） 圖 3： DTM 形式； 圖 4： 形式。 在設(shè)計(jì)初期，作者嘗試兩個(gè)方案都進(jìn)行設(shè)計(jì)。 吉林大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 圖 2 通過比較，前者鋪粉裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，需有儲(chǔ)料缸，即送料滾筒；而后者送料裝置和鋪粉裝置合為一體，在送料的同時(shí)即可將粉末鋪平。而鋪粉方式有所不同。激光束按第二層信息掃描，被燒結(jié)的粉末固化成第二層。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。一個(gè)用于供粉，另一個(gè)用于成型。 —— 疊加成型 目前市場上 SLS 成型機(jī)產(chǎn)品很多，但從成型過程來看，其原理大體分為兩種。這些離散的片層按次序累 積起來仍時(shí)所設(shè)計(jì)的零件實(shí)體形狀。 mm 上拖板，激光聚焦系統(tǒng)以及直線導(dǎo)軌軸 等的總重量：約 8kg 最大成型件的重量約為： 5kg 燒結(jié)深度 /托盤的層間下降距離： z 方向定位精度： 3 SLS 的工作原理 作者根據(jù)商業(yè)市場上應(yīng)經(jīng)成熟的產(chǎn)品進(jìn)行比較，總結(jié)了 SLS 成型機(jī)的工作原理。但是為了使快速成型技術(shù)從經(jīng)濟(jì)和技 術(shù)上變得更有吸引力，就得在進(jìn)一步減少成型時(shí)間而又吉林大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 不增加昂貴的開發(fā)成本的同時(shí)，提高成型系統(tǒng)的綜合性能。雖然起步較晚，但進(jìn)步很快。 RP 技術(shù)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，以其高速度高柔性、技術(shù)高度集中和設(shè)計(jì)制造一體化以及制造的自由性，顯示出無限的生命力，成功地實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM 的集成。(4)絕大多數(shù)的 RP應(yīng)用中使用三維 CAD系統(tǒng)，表面模型的 CAD軟件不適于不熟悉 RP要求的人。 當(dāng)前各種 RP系統(tǒng)在軟件和硬件的實(shí)現(xiàn)上有 70%80%是相同或相近的，有文獻(xiàn)提出了快速成型技術(shù)功能集成的新思想，即在一個(gè)現(xiàn)有的分層設(shè)計(jì)方案 16 制造 RP系統(tǒng)上僅增加 20%30%的元器件和軟件功能就可進(jìn)行另一種成型工藝 .該 文討論了 RP功能集成理論基礎(chǔ)以及 RP功能耦合的機(jī)械電子學(xué)基礎(chǔ)，并研制成功了具有 FDM與 LOM復(fù)合功能的新型 RP設(shè)備。在 CAD設(shè)計(jì)中，可以設(shè)計(jì)出一個(gè)完整的器件。 RP 技 術(shù) 的一個(gè)發(fā)展方向是多種材料的復(fù)合成型，無需裝配一次制造多種材料、復(fù)雜形狀的零件和器件 .這種將材料制備與結(jié)構(gòu)成型一體化的 RP方法，將為開發(fā)復(fù)合結(jié)構(gòu)成型提供新途徑，在微機(jī)械、電子元器件、電子封裝、傳感器等領(lǐng)域 有廣泛的應(yīng)用前景。 工業(yè)界在許多方面對(duì)原型件的制作精度并不是太苛刻，所以開發(fā)制作速度快、價(jià)格低的 RP系統(tǒng)的市場將是很大的。 De. Montfort大學(xué)發(fā)展了一種稱為“月芽型光順”技術(shù)，主要針對(duì) SLA技術(shù)，可以大大提高制件的表面光潔度。 RP系統(tǒng)的發(fā)展 近年來 RP技術(shù)的一個(gè)值得注意的方面是 RP系統(tǒng)的專業(yè)化，即針對(duì)某些特殊用途開發(fā)出的 RP系統(tǒng)產(chǎn)品。這種模具鋼成分占 60 ，銅占 40%，其壽命高達(dá)數(shù)萬件以上 1241。 RP技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 金屬零件的直接制造和模具的快速制造 快速成型制造最早應(yīng)用于機(jī)械零件或產(chǎn)品整體的 設(shè)計(jì)效果的直觀物理效果實(shí)現(xiàn)，只是用來審查最終產(chǎn)品的造型、結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系等目的。 Texas大學(xué)奧斯汀分校進(jìn)行了沒有聚合物粘結(jié)劑的金屬粉末 (CuSn, NiSn或 青銅 鎳粉復(fù)合粉末 )的 SLS成型研究，并成功制造了金屬模具。 ROCKWELL公司研制的CopperPolymide 材料基體為銅粉，粘結(jié)劑為聚酞胺 (polyamide)，其特點(diǎn)是成型后不需要入爐進(jìn)行二次燒結(jié)，制造周期短，可在 1天內(nèi)完成模具的制造加工。當(dāng)用覆膜砂或陶瓷粉末燒結(jié)型芯時(shí)還要求有較小的發(fā)氣性和與涂料良好的涂掛等，以利于澆注合格的鑄件。 零件制造時(shí) 間 SLA較快， LOM次之，而 FDM和 SLS的成型速度較慢。 綜上所述，不同的成型方法所能獲得的尺寸精度有所差別，而且都有較難獲得 高精度的零件特征，所以對(duì)于特定的成型方法，應(yīng)盡量避免加工這些特征。 對(duì)于圓柱特征的表面粗糙度， SLA和 LOM的精度最高， SLS中等， FDM最差 。 對(duì)于較小的實(shí)體尺寸， SLA的精度同樣最高 。關(guān)于這五種 RP系統(tǒng)的發(fā)展概況如下表： 設(shè)計(jì)方案 12 表 1 典 型 RP 系 統(tǒng) 的 發(fā) 展 概 況 幾種主要 RP技術(shù)的比較 有關(guān)這 5種主要的 RP技術(shù)的成型原理已有很多文獻(xiàn)進(jìn)行過詳細(xì)的介紹，這里不加贅述。 當(dāng)前主要的 RP技術(shù) RP是直接根據(jù) CAD模型快速生產(chǎn)樣件或零件的成組技術(shù)的總稱，是技術(shù)綜合的結(jié)果。 RP工藝是用逐層變化的截面來制造三維形體零件的形狀和結(jié)構(gòu)也，在制造每一層片時(shí)都和前一層自動(dòng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)接，不需要專用夾具或工具，使制造成本完全與批量無關(guān)，既增加了成型工藝的柔性，又節(jié)省了制造工裝和專用工具的大量成本。 分 層 制造 (LM, Layered Manufacturing) “分 層 制 造 ”將 復(fù)雜的三維加工分解成一系列二維層片的加工，著重強(qiáng)調(diào)層作為制造單元的特點(diǎn)，每層可采取更低維單元進(jìn)行累加或高維單元進(jìn)行加工得到。 (2)快速 完成，零件制造全過程的快速性，這是 CAD直接驅(qū)動(dòng)的直接結(jié)果 :(3)復(fù)雜形狀的三維實(shí)體， RP可制造任意復(fù)雜程度的零件，不受零件幾何形狀的限制。快速成形技術(shù)對(duì)制造企業(yè)的模型、原型及成形件制造方式正產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 Manu facturing： RP）技術(shù)，突破了傳統(tǒng)的加工模式，是近 20 年制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件 和 電 子 版 ， 允 許 論 文 被 查 閱 和 借 閱 。 作者簽名： 日 期： 吉林大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交 的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 關(guān)鍵詞： 快速成型，激光選區(qū)燒結(jié)，成型效率，成型精度 摘要 2 The Selective Laser Sinter Abstract Rapid Prototyping( RP)is an advanced forming and processing technology that is followed with interest by researchers and manufactures in recent years. Now the basic principles of five kinds of RP technology, which dominate in the world, have been integrated. To special RP systems, it is an important subject how to decrease forming time, improve the prototyping precision and extend the utilization area of prototyping without extra expensive cost. Just on the basis of all above opinions, the research on the forming precision, forming time, scanning path, posttreatment and RT of SLS on the high molecular powder materials is preceded. The result of this research has been successfully applied into the system