【正文】 only if they are incorporated into a designed product will a benefit be derived. It should be recognized, therefore, that a human need must be identified before a particular product is designed. Mechanical design should be considered to be an opportunity to use innovative talents to envision a design of a product, to analyze the system and then make sound judgments on how the product is to be manufactured. It is important to understand the fundamentals of engineering rather than memorize mere facts and equations. There are no facts or equations which alone can be used to provide all the correct decisions required to produce a good design. On the other hand, any calculations made must be done with the utmost care and precision. For example, if a decimal point is misplaced, an otherwise acceptable 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 36 頁，共 49 頁 design may not function. Good designs require trying new ideas and being willing to take a certain amount of risk, knowing that if the new idea does not work the existing method can be reinstated. Thus a designer must have patience, since there is no assurance of success for the time and effort expended. Creating a pletely new design generally requires that many old and wellestablished methods be thrust aside. This is not easy since many people cling to familiar ideas, techniques and attitudes. A design engineer should constantly search for ways to improve an existing product and must decide what old, proven concepts should be used and what new, untried ideas should be incorporated. New designs generally have bugs or unforeseen problems which must be worked out before the superior characteristics of the new designs can be enjoyed. Thus there is a chance for a superior product, but only at higher risk. It should be emphasized that, if a design does not warrant radical new methods, such methods should not be applied merely for the sake of change. During the beginning stages of design, creativity should be allowed to flourish without a great number of constraints. Even though many impractical ideas may arise, it is usually easy to eliminate them in the early stages of design before firm details are required by manufacturing. In this way, innovative ideas are not inhibited. Quite often, more than one design is developed, up to the point where they can be pared against each other. It is entirely possible that the design which is ultimately accepted will use ideas existing in one of the rejected designs that did not show as much overall promise. Psychologists frequently talk about trying to fit people to the machines they operate. It is essentially the responsibility of the design engineer to strive to fit machines to people. This is not an easy task, since there is really no average person for which certain operating dimensions and procedures are optimum. Another important point which should be recognized is that。 同時(shí)，四年來給予我極大幫助和鼓舞周榮安老師、羅金亮老師、彭慶林老師在這里向他們表示衷心的感謝。 【 16】 崔海濤，李強(qiáng) .武強(qiáng) .激光快速成型及其送粉特性 [J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2020,28（ 3）： 341344 【 17】 徐灝 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1991 【 18】 金慶同 .特種加工 [M].北京 :航空工業(yè)出版社， 2020 【 19】 朱啟業(yè) .激光精密加工 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1990工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 34 頁，共 49 頁 謝辭 本設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師何彬老師和張培陽的悉心指導(dǎo)下完成的。 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 31 頁，共 49 頁 圖 通過送粉頭零部件的設(shè)計(jì)，最終完成送粉頭的總圖設(shè)計(jì)如下圖 ： 圖 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 32 頁，共 49 頁 參考文獻(xiàn) 【 1】 閆毓禾，鐘敏霖 .高功率激光加工及其應(yīng)用 [M].天津 :天津科學(xué)技術(shù)出版社， 1994. 【 2】 羅濤 .載氣式超細(xì)粉末送粉器的研制 [J].天津工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 .2020. 【 3】 劉常樂 .載氣式激光熔覆送粉器的研制 [J].天津工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 .2020. 【 4】 關(guān)振中主編 .激光加工手冊 [M].北京 :中國計(jì)量出版社， 1998 【 5】 梅遂生 .德美固體激光器研究一撇 .激光與紅外 [M].1993 【 6】 99:125131 Hu S Y,LiＹＬ，Ｍ unz D,Yang Y,Y. Thermal stresses incoated structures .in laser surface handening of a medium carbon and Coatings Technoligy,1988. 【 7】 27:12401244 Piliz M, Rsidual stess induced by laser coatings。夾角 ?的選擇受兩個(gè)方面的影響：一是要保證在入粉口的環(huán)形通道要有足夠的空間，所以嘴角應(yīng)采用較小的角度，從而減少通道內(nèi)的存粉量；二是錐環(huán)形送粉通道的長度要盡可能長，綜合以上兩點(diǎn)因素，最終可優(yōu)先選擇夾角 ? 大小。 ，目的是通過合理的設(shè)置公差，保證在送粉通道出口處獲得足夠小的環(huán)形間隙，滿足對送粉通道大小的調(diào)節(jié)要求。為了防止送粉氣體由其他位置泄漏而影響送粉的均勻性，在噴嘴芯中與中間套的配合面必須設(shè)置密封圈。根據(jù)激光束聚焦前及聚焦后的光斑直徑，以及聚焦透鏡的的焦距，可估算出激光束的夾角，噴嘴芯內(nèi)錐孔的的錐度應(yīng)取略大于或等于激光束的夾角，因而可以定出夾角 ? ，由此又可以計(jì)算出噴嘴芯內(nèi)錐孔直徑 d，噴嘴芯的的外錐面為送粉通道的一部分，外錐面的大小決定了粉末聚焦點(diǎn)的具體位置。而噴嘴的結(jié)構(gòu)及尺寸直接決定了熔覆材料進(jìn)入激光束的方式分布特征等。 噴嘴芯的設(shè)計(jì) 噴嘴的結(jié)構(gòu)及尺寸 噴嘴的結(jié)構(gòu)和尺寸對激光與粉末的相互作用方式有著直接的影響，而激光與熔覆粉末的相互作用過程中對激光熔覆效率及質(zhì)量有著重要的影響。 這種結(jié)構(gòu)的噴嘴能夠滿足激光熔覆對送粉噴嘴的重要要求，且 具有以下特點(diǎn)： 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 29 頁，共 49 頁 ⑴粉末匯集點(diǎn)與激光束焦點(diǎn)重合，且粉末匯集點(diǎn)相對于激光匯集點(diǎn)的位子在軸向方向上是可調(diào)的。如果需要在大傾斜角度下進(jìn)行熔覆，設(shè)計(jì)的噴嘴也應(yīng)滿足在大傾角度下對粉末匯集的要求。 ②粉末束流能夠有足夠的能量而熔化。粉末束流落在激光作用區(qū)的位置是影響熔覆層質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)之一。 在實(shí)際應(yīng)用或?qū)嶒?yàn)中，不同的粉末粒度，粒度、以及送粉速度，都會(huì)造成粉末匯聚點(diǎn)的位置變化。載氣式同軸送粉可以適應(yīng)激光熔覆的三維立體成型的制造，因此本設(shè)計(jì)才用載氣式同軸送粉的方式。 ⑵ .同軸送粉，其原理圖如 所示 圖 同軸送粉方式 ； ； ； ； ； ； 7 運(yùn)動(dòng)方向 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 28 頁，共 49 頁 這種送粉方式突破了單側(cè)送粉的局限 性，能夠?qū)⒎勰┚鶆蚍稚⒊森h(huán)形再匯聚進(jìn)入聚焦的激光中，在生產(chǎn)中可以像使用一支金屬筆那樣靈活，達(dá)到特殊的加工效果，同時(shí)也具有激光熔覆技術(shù)所需要的各種功能，這種送粉方式由于具有優(yōu)越性及它的特殊用途已經(jīng)得到了人們的高度重視，目前國內(nèi)外已經(jīng)相繼展開了這方面的研究實(shí)驗(yàn)工作，國內(nèi)已經(jīng)開始了對同軸系統(tǒng)的研究。目前這中送粉方式主要為載氣式送粉，這也大大擴(kuò)大了器加工范圍，但這種單側(cè)送粉也有其局限性，這種送粉方向只有一個(gè)，不能滿足激光熔覆技術(shù)要求熔覆層尺寸和性能沿各個(gè)方向應(yīng)保持一致的要求。 目前，同步送粉的送粉噴嘴有集中不同的類型，它們據(jù)有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和工作方式，其中較有代表性的有如下幾種： ⑴單側(cè)送粉，其原理圖 所示： 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 27 頁，共 49 頁 圖 單側(cè)送粉方式 其中： ； ； ； ； ； ； 。粉末利用率比側(cè)軸送粉的利用率高，可有效的提高熔覆層的質(zhì)量和粉末利用率，降低稀釋率，同時(shí)由于在同軸熔覆過程當(dāng)中粉末是單獨(dú)熔化的。 同軸送粉是激光熔覆的材料供給方式中的先進(jìn)送粉方式 ，它沒有熱噴涂預(yù)置操作程序復(fù)雜，容易產(chǎn)生氣孔、脫落等缺陷。送粉噴嘴的結(jié)構(gòu)及性能直接影響整個(gè)加工效果。送粉器的主要用途是將粉斗中的粉末變成均勻連續(xù)的粉流，達(dá)到這個(gè)目標(biāo)可以有不同的方式。 ，采用負(fù)離焦很增大了光學(xué)系統(tǒng)的工作距離，防止透鏡被污染。 ，是想把粉末均勻的分散之后再匯入一點(diǎn)進(jìn)入激光輻射區(qū)而位于焦平面上的形狀是倒錐形的。會(huì)形成更強(qiáng)的融化氣話，使光能向材料更深處傳遞。在噴嘴的設(shè)計(jì)中，通常采用正離焦，主要原因如下： ，當(dāng)正負(fù)離焦量相等時(shí)，所對應(yīng)平面上的功率度相似，但實(shí)際所獲得熔池形狀不同。并且在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，在光學(xué)系統(tǒng)中還需要考慮焦平面與加工面之間的位置關(guān)系，材料平面與聚焦平面之間的距離稱為離焦量，離焦的方式有兩種，一種是正離焦，一種是負(fù)離 焦。不能忽略這一因素。 激光雖然具有很高的方向性，但激光束還是會(huì)有一定的發(fā)散角，當(dāng)發(fā)散角為? 時(shí)，聚焦透鏡的焦距為 s 時(shí)，在焦平面的光點(diǎn)的直徑可以控制調(diào)節(jié)。構(gòu)成高功率密度的參數(shù)，通過可見的 HENE 的光同軸瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，使激光對準(zhǔn)家工點(diǎn)，控制加工過程，加工結(jié)果估計(jì)，具體功能如下： ，以實(shí)現(xiàn)在加工過程中得到足夠的高功率光斑， 這是靠通過聚焦透鏡來實(shí)現(xiàn)的。 激光加工的光路系統(tǒng) 激