【正文】 相信這位今后的設計工作大有裨益：既開闊了視野，又鍛煉了功夫。作者十分有幸的拿到了具有創(chuàng)新性的設計題目。是自己邁向將來設計工作的一次很好的練兵，也是對自己過去學習的一次很好的 總結。想想過去曾為枯燥的基礎知識而煩惱，今日終于學有所用，不覺倍感欣慰。想想四年來的學習，今朝有所展示，心中既緊張又興奮。 總結 46 總結 通過本學期的畢業(yè)設計，作者較全面地掌握了快速成型中激光燒結技術的工作原理及其機械設計。 printf (〃 嚙合 蝸輪寬度 b2由設計者決定 \n〃 )。 da2=d2+2*ha2； printf (〃 嚙合 蝸輪齒根高為： %f\n〃， da2)。 ha2=m*h。 d2=m*z2。 ,d1 =m*q。 printf (〃 齒輪 齒高為： %f\n〃， h1)。 printf (〃 齒輪 齒頂高為： %f\n〃， hf1)。 printf (〃 齒輪 齒頂高為： %f\n〃， ha1)。 db1=m*z1/tgγ ； printf (〃 齒輪 基圓直徑為： %f\n〃， db1)。 df1=d12*(h*m+c*m)。 pa =PI*m； printf (〃 齒輪 軸向齒距為： %f\n〃， pa )。 a=(d1+d1)/2。 printf (〃 小齒輪 分度圓直徑為： %f\n〃， d1)。γ )。 printf (〃輸入 齒輪螺旋 角： \n〃 )。 scanf (〃 %f〃 ,amp。z2)。 printf (〃輸入 齒輪 齒數： \n〃 )。 scanf (〃 %f〃 ,amp。m)。 6 編寫計算 齒輪 參數的 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? ； 計算程序 44 printf (〃輸入 齒輪 模數： \n〃 )。 驅動單元 主要控制各種電動機完成鋪粉滾筒的平移和自轉，工作剛的上下升降和振鏡式動態(tài)聚焦掃描系統(tǒng) XYZ 軸的驅動。溫度傳感器用來檢測工作腔和送料桶粉末的溫度，以便進行實時控制。 主機完成 CAD 數據處理和總體控制任務，主要功能有： 1） 從 CAD模型生成符合快速成型工藝特點的數控代碼信息； 2） 將獲得的數控代碼信息傳給子機； 3） 對成型情況進行監(jiān)控并進行運動參數的反饋，必要時通過子 機對快速成型設備的運動狀態(tài)進行干涉； 4） 實現(xiàn)人機交互，提供真實感的原形三維 CAD 模型顯示和運動軌跡實時顯示； 5） 提供可選加工參數詢問，滿足不同材料和加工工藝的要求； 應用軟件 應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） 數據處理：具有 STL 文件識別及重新編碼，容錯及數據過濾切片， STL文件可視化，原形制作實時動態(tài)仿真等功能； 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 43 3） 工藝規(guī)劃：具有多種材料燒結工藝模塊（包括燒結參數，掃描方式和成型方向等）； 4） 安全監(jiān)控：設備和燒結過程故障自診斷，故障自動停機保護。為提高數據傳輸速度和可靠性，依靠雙向通信規(guī)則，主機向子機傳輸數據采用外寫設計方式。主機，子機一特定的通信協(xié)議進行雙向通信，構成并聯(lián)的雙層系統(tǒng)。其中上位主控機一般采用配置高，運行速度快的微機，簡稱主機。 主要有計算機，應用軟件，傳感檢測單元和驅動單元組成。 驅動器的型號由選擇的步進電機的類型和型號決定。 在該控制系統(tǒng)中擬選用的是集成的步進電機驅動器，它的內部包括環(huán)行脈沖分配器，光電隔離保護 電路和功率放大電路。技能是進給系統(tǒng)在調整時實現(xiàn)快速運動，又能保證有粗加工到精加工滿足較寬變化范圍的要求。 2） 改變指令脈沖頻率就能使步進電機變速，從而改變進給速度，可省去一部分機械變速機構。在多數情況下，用步進電機作 為執(zhí)行元件的數控系統(tǒng)不需要 A/D 或 D/A轉換，因而成為經濟性數控機系統(tǒng)的組成 40 床最主要的一種伺服驅動元件。 步進電機驅動器的選擇 步進電機是一種用脈沖信號控制的電動機。 雙圓柱導軌的結構特點： 1）圓柱面既是導向面，又是支撐面，結構簡單，便于采用淬火鋼，延長導軌壽命，減少磨擦力。 掃描工作臺的 Y 方向運動由直徑 12mm 的絲杠驅動，由直徑 20mm 的單圓柱導軌支撐。具體結構如圖（圖 17） 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 39 圖 17 掃描工作臺的 X 方向運動由直徑 16mm 的絲杠驅動，而運動支撐有兩個圓柱導軌完成，運行導軌直徑 20mm。動態(tài)聚焦模塊通過步進電動機調節(jié) Z 方向的焦距，使反射到 X， Y 任意坐標點上的激光束始終聚焦在同一平面上。 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。 系統(tǒng)的組成 38 激光器 提供燒結粉末材料所需的能源。結構如下圖（圖 16）： 圖 16 送料工作缸 提供燒結所需的粉末材料。上部套在圓形導軌之上，由絲杠傳動，實現(xiàn) X 方向的進給運動。 鋪粉滾筒裝置 包括鋪粉滾筒及其驅動系統(tǒng)，其作用是把粉末材料均勻的鋪平在工作缸上。 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 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。 F a Sa13 2d 1 FYY2 K T Ym ( )z [ ]???? 查表得 AK ? ，取 tK2? 6 6 511p 2 8T 9 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 2 . 7 5 1 0n 9 7 0? ? ? ? ? ? 由公式可知：1211[ 8 3 .2 ( ) ] c o szz???? ? ? 計算端面重合度 ?? ? ，則 0 .7 5Y 5 + ? ???? 查表選取 d ? ? 可得：Fa1Sa1Fa2Sa1Y Y Y Y ????； 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 35 91 1 h912N 6 0 n j L 6 0 9 7 0 1 ( 2 8 3 0 0 1 5 ) 4 . 1 9 1 0NN 1 . 3 1 1 0i? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? 查表得： N1N2Y ?? ，選 FminS ? ； 按齒面硬度均值 51HRC，查得 F lim 1 F lim 2 45 0M P a????； F l im 1 N 1F1F m inF l im 2 N 2F2F m inF a 1 Sa 1F1F a 2 Sa 2F2Y 450 5[ ] 306 MP aS 5Y 450 8[ ] 316 MP aS 5YY 2 .78 1 .560 .01 41[ ] 306YY 2 .25 1 .75[ ] 316???????? ? ??? ? ?????? 取 Fa1 Sa1F1YY []? ? ，設計齒輪模數； 將確定后的各項數值代入設計公式，求得： 5t 1 F a 1 Sa 1 33t 22d 1 F 12 K T Y Y Y 2 2 2 .7 5 1 0 0 .7m ( ) 0 .0 1 4 1 3 .2 8 m mz [ ] 0 .7 2 1??? ? ? ? ?? ? ? ?? 修正 tm ：t 1 1vAv33ttm z nv = 3 .4 9 m /s6 0 1 0 0 0K 1 .1 8K1K 1 .2K K K K K 1 .5 1 .1 8 1 1 .2 = 2 .1 2K 2 .1 2m = m 3 .2 8 3 .3 4K2??????????? ? ? ? ??? 系統(tǒng)的組成 36 查表選取第一系標準模數 m=4mm。故而原則上可選低傳動比的任意齒輪配合。 步進電機的選擇 根據 Z 軸精度要求： ，絲杠導程選擇： 4mm 可初步選擇步距角 ,選擇 42BYG 永磁感應子式步進 機 具體參數： 絕緣電阻： 500V； DC 100MΩ ； 絕緣強度： 500V ； AC 1 Minute 溫 升： 65K； 環(huán)境溫度： 10~+55℃ ； 絕緣等級： B （外形如圖15）： 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 33 圖 15a 圖 15b 矩頻特性： 電機相數 4；電壓 ；電流 ；電阻 2?；電感 ；靜轉矩 ；長度 33mm；寬度 40mm；出軸長 8mm；軸徑 8mm。適用輕載。 絲杠固定支撐件選擇 絲杠選擇一端固定，另一端支撐。 （ 4） 穩(wěn)定性的驗算 由于絲杠的兩端采用的是深溝球軸承和角接觸球軸承，此種情況下，絲杠不會發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。039。 型號 滾珠絲杠尺寸 循環(huán)圈數 滾珠直徑 螺旋角 動負載 中徑 大徑 導程 SFU16054 16 15.5 4 3 1 2? 33″ 3390 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 31 所以 η = ? ?????tantan= ? ? 10334ta n 334ta n 39。 F fw— 運轉系數 查表取 fw=（輕微沖擊） fH— 硬度系數 查表取 fH= （滾道實際硬度 HRC大于 58） Q= 3810 =2420 N 根據最大動負載的值，選取滾珠絲杠的公稱直徑 d0=16mm, 選用的滾珠絲杠螺母副的型號為 SFU16054型，其額定動載荷為 3390N，符合設計要求。 fw 設計采用 一端固定支承 （如圖 10） 圖 10 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 29 21 1( 0 .7 0 7 )165 oWs sdDR L??? Rs1 絲杠剛度（ N/μm ） d0 公稱直徑（ mm） Ls1 軸承與螺母的距離（ mm） Dw 滾珠直徑（ mm） 一般來說絲杠在使用時， 1000mm 長的絲杠在每上升 1oC 就有 12μm 的伸長量，因此即使?jié)L珠絲杠的導程經過高精度的加工，也會因溫升而產生變形，使定位精度有所誤差，除了選擇正確的潤滑劑及冷卻方式外，還應采用以下措施： ? 機械高速運轉升溫，達到穩(wěn)定狀態(tài)后使用； ? 絲杠安裝時施予預拉載荷； ? 使用閉環(huán)控制的方式定位。 系統(tǒng)的組成 28 RaL=Fa/ δ aL RaL支承軸承剛度 （ N/μm ） Fa 軸向負荷 （ N） δ aL 支承軸承彈性變形量（ μm ） 3 螺母剛度 在多數情況下，絲杠剛度 Rs 遠遠小于螺母的剛度 Rnu， Rnu一般為Rs的 3 至 5 倍。 對于活塞，牽引力可由下式計算： Fm=KFx+f?(Fz+G) 式中 Fx Fz重力 N K顛覆力矩影響的實驗系數 f? 運動件上摩檫系數 G移動部件重量 N 由于此設計采用的運動件摩擦較小，所以 f?=~，取 f?=， 吉林大學本科畢業(yè)設計說明書 27 （ 2）滾珠絲杠的剛度計算 1 軸向總剛度 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)的剛度受到所有與其相連的部件 (如：軸承、支承、螺母座等 )的影響。因此設計時必須保證它在一定軸向負載的作用下，這種名義直徑和螺距的滾珠絲杠回轉一百萬轉后，不產生點蝕現(xiàn)象，這個負載成為滾珠絲杠的最大動載荷。 通過對已知條件的比較，初步選定絲杠導程為 4mm。 絲杠副設計： 滾珠絲杠螺母副的優(yōu)點是摩擦系數小，傳動效率高，傳動誤差小，轉矩小，靈敏度高，精度保持性好。具體結構如下圖。工作缸為圓型缸，下部有活塞裝置，活塞桿由連接裝置連接絲杠螺母裝置。 成型工作缸 在缸中完成零件的加工，工作缸每次下降的距離即為層厚。 5 SLS 的系統(tǒng)組成 激光選區(qū)燒結快速成型系統(tǒng)一般由主機，控制系統(tǒng)和冷卻器三部分組成。 2） 成型性能優(yōu)良，成型件變形小。 PCP1 性能如下（圖 6） 圖 6 PCP1 主要性能指標 外觀 松裝密度 平均粒徑 吸濕率 玻璃化溫度 粘流溫度 白色