【正文】 。他無(wú)論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對(duì)于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝 他 耐心的輔導(dǎo)。是他們?cè)谖耶厴I(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵(lì)， 給了我很多解決問(wèn)題的思路， 在此表示衷心的感激。 在我的十幾年求學(xué)歷程里，離 不開父母的鼓勵(lì)和支持，是他們辛勤的勞作，無(wú)私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來(lái)對(duì)我的撫養(yǎng)與培育。 學(xué)友情深，情同兄妹。 回首四年，取得了些許成績(jī)，生活中有快樂(lè)也有艱辛。 致 謝 四年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要?jiǎng)澤暇涮?hào)，心中是無(wú)盡的難舍與眷戀。 另外，我還要感謝大學(xué)四年和我一起走過(guò)的同學(xué)朋友對(duì)我的關(guān)心與支持，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活的很充實(shí)，給我留下了很多難忘的回憶。再次對(duì)周巍老師表示衷心的感謝。郭謙功老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。沒(méi)有他們的幫助，我將無(wú)法順利完成這次設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問(wèn)題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進(jìn)步。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 43 致 謝 時(shí)間飛逝， 大學(xué) 的學(xué)習(xí)生活很快就要過(guò)去，在這 四年 的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績(jī)的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分不開的。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。 最 后 ， 感謝大學(xué) 幾 年來(lái)所有的老師， 使他們不計(jì)回報(bào)的付出，才 為我們打下 堅(jiān)實(shí)的 機(jī)械專業(yè) 基礎(chǔ) 知識(shí) 。 他治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究精神是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并對(duì)我以后的工作產(chǎn)生積極影響。郭老師平日工作繁多，但對(duì)于我在畢業(yè)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題都耐心的給予我指導(dǎo)，而且還給我提供了非常詳盡的畢業(yè)生設(shè)計(jì)資料。 39 致謝 經(jīng)過(guò)八周努力，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲。 本 章小結(jié) 本章主要對(duì)本設(shè)計(jì)的主要?jiǎng)?chuàng)新之處和存在的不足進(jìn)行了概括，對(duì)創(chuàng)新的地方和現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行了比較，而對(duì)不足之處之處了改進(jìn)方向。 38 針對(duì)以上不足之處，結(jié)合本課題的研究?jī)?nèi)容， 我個(gè)人 認(rèn)為今后我國(guó) SLS設(shè)備 的發(fā)展應(yīng)主要集中在以下幾個(gè)方面 : (1) 開發(fā) 操作簡(jiǎn)便、功能完善、智能化程度高、適應(yīng) 能力強(qiáng)的 SLS設(shè)備 。 (2) 國(guó)內(nèi) SLS設(shè)備的商品化程度很低，尚處于一個(gè)起步階段。 展望 自 1986年美國(guó)開始研究激光燒結(jié)成型以來(lái)， SLS技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了飛速發(fā)展，就 SLS成形設(shè)備的發(fā)展來(lái)說(shuō)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 : (1) 操作更簡(jiǎn)單，功能更完善 ， 燒結(jié) 設(shè)備的 人機(jī)界面更友好 (2) 加工速度越來(lái)越快，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的“快速 成形”。 為了解決這個(gè)問(wèn)題，從理論來(lái)研究，我們的研究方向是不斷想辦法減小輥?zhàn)优c工作臺(tái)之間的摩擦力 F向前的分力 1F ,又為了增強(qiáng)壓實(shí)效果，不斷增大摩擦力 F向下的分力 2F 。 SLS制造系統(tǒng)不夠先進(jìn)效率不高等等。 十字聯(lián)結(jié)的適用 為了防止活塞在送粉缸或者成型缸運(yùn)動(dòng)時(shí)卡住，本裝置在活塞桿和活塞連接處設(shè) 37 計(jì)了十字聯(lián)結(jié)，增加了該處的自由度，減少了活塞發(fā)卡的幾率。這樣還可以保證工作環(huán)境的清潔干凈。排氣處理簡(jiǎn)單，不污染環(huán)境， 成本低。 同時(shí)，由于采用兩邊送粉缸預(yù)熱的方式，使待燒結(jié)粉末進(jìn)入工作面時(shí)與下面已燒結(jié)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。當(dāng)鋪粉輥向右鋪至 B點(diǎn)（或者從右向左鋪至 A點(diǎn)），系統(tǒng)即可開啟激光進(jìn)行掃描，可節(jié)省往復(fù)運(yùn)動(dòng)所浪費(fèi)的時(shí)間，提高了效率。如果采用單缸送粉的方式，由于送粉缸中的粉末沒(méi)有預(yù)熱，新鋪一層粉后需要較長(zhǎng)時(shí)間的加熱才能燒結(jié)，這樣就影響了燒結(jié)的效率；采用雙缸送粉后，粉末在送粉缸中已經(jīng)經(jīng)過(guò)了預(yù)熱，鋪粉后可以馬上進(jìn)行燒結(jié)，大大節(jié)省了時(shí)間。為此，我們對(duì)機(jī)械部分進(jìn)行了改進(jìn)，如圖 52所示， 采用雙缸送粉、三缸同時(shí)加熱的方式 。以往的 SLS設(shè)備一般采用單缸送粉、工作缸加熱的方式 .如圖 51所示。 以下介紹本裝置的創(chuàng)新之處以及以后需要改進(jìn)的方向。 35 5 結(jié)論和展望 傳統(tǒng) SLS系統(tǒng)，由于機(jī)械設(shè)計(jì)以及工藝等方面的缺陷，使燒結(jié)的效率不高。 本章小結(jié) 本章重點(diǎn)闡述了 SLS快速成形系統(tǒng) 的控制部分 的設(shè)計(jì)思想。其中因?yàn)楣に嚿系囊?，工作缸部分的加熱管的功率大?且采用精度更高的紅外測(cè)溫儀檢測(cè)工作面的溫度，檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字顯示控制儀表進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，然后通過(guò) D/A輸出控制板輸出實(shí)現(xiàn)可控硅控制。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。 在工作狀態(tài)時(shí)，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(lái)的交換熱流將減小，這樣當(dāng)溫度升高到一定程度后，系統(tǒng)的散熱與加熱會(huì)處于一個(gè)暫時(shí)的平衡狀態(tài)。 根據(jù)實(shí)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。接近開關(guān)的型號(hào)為 TOKY，限位開關(guān)選用進(jìn)口的，以保證其使用壽命和反應(yīng)的靈敏性。對(duì)于要求較高的工作缸則 是使用的型號(hào)為 Raytek公司生產(chǎn)的 LTSF紅外測(cè)溫儀。 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(guān)和接近開關(guān)。其中溫度的檢控則是由溫度傳感器、紅外測(cè)溫儀、加熱管、可控硅、 A/I轉(zhuǎn)換卡、 D/A輸出控制卡協(xié)同完成 。根據(jù)市場(chǎng)上所能提供的產(chǎn)品，我們選擇的是具有 16個(gè)單端輸入 (8個(gè)雙端輸入 )的 PCL818單端 (雙端 )輸入 A/D轉(zhuǎn)換板和 DAC7226六通道 D/A輸出卡作為控制板卡。系統(tǒng)需要的輸出有激光電源開關(guān)、振鏡電源開關(guān)、鋪粉輥?zhàn)笥移揭戚敵觥㈦姶砰y開關(guān)以及備用的開關(guān)，共有 14個(gè)輸出 開關(guān)量，考慮到將來(lái)系統(tǒng)擴(kuò)充需要，選擇的光隔離輸入和輸出控制板均為點(diǎn)數(shù)為 16的 PCL782(輸入 )和 PCL785(輸出 )控制板。為此，選擇 PCL839三軸步進(jìn)電機(jī)控制卡作為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)元器件。 因此，在選擇工控板前必須先計(jì)算好有多少開關(guān)量， A/D轉(zhuǎn)換點(diǎn)數(shù)， D/A輸出控制以及具體要實(shí)現(xiàn)什么樣的功能等等。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(jié)合的燒結(jié)機(jī)構(gòu)，因此在缸體驅(qū)動(dòng)、鋪粉輥的驅(qū)動(dòng)部分、控制板的選擇、加熱裝置的選擇等方面都要通過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算和選擇。 圖 42 機(jī)械運(yùn)動(dòng)與溫度控制的原理圖 要使整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，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。同時(shí)，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(guān)處時(shí)的輸入信號(hào) 。 快速成形系統(tǒng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)與溫度控制的原理如圖 42所示 ， 在控制計(jì)算機(jī)中除 HC/2激光掃描控制板外，還安裝了三塊接口板 PCL818,PCL839和 6通道的 D/A輸出DAC7226。鋪粉輥?zhàn)笥医惶孢\(yùn)動(dòng)，同時(shí)，鋪粉輥?zhàn)赞D(zhuǎn)，以維持鋪粉均勻與平整 。 其系統(tǒng)整體構(gòu)成如上圖 41所示。 氣動(dòng)控制模 塊包括氣動(dòng)系統(tǒng)的控制，主要是對(duì)電磁閥的控制。 本 套系統(tǒng)的 控制部分主要由 三 個(gè)功能性模塊構(gòu)成 ，即提升裝置控制模塊， 氣動(dòng) 裝置 控制模塊 和輔助裝置控制模塊 ，并且這 三 個(gè)模塊之間相互聯(lián)系不多，基本上是獨(dú)立運(yùn)作。 本章小結(jié) 本章對(duì)選擇性激光燒結(jié)設(shè)備的鋪粉裝置部分進(jìn)行了詳盡的設(shè)計(jì)，按照所學(xué)理論選擇了提升裝置部分的驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)電機(jī)和鋪粉裝置部分的驅(qū)動(dòng)器氣缸，并且重點(diǎn)設(shè)計(jì)了輥?zhàn)硬糠趾?提升 裝置活塞的部分以及密封裝置部分的門。 由于本裝置的重量不是很大，所以不需要對(duì)此進(jìn)行受力分析。 殘粉收集裝置的設(shè)計(jì) 由于送粉缸所提供的粉末材料在鋪粉過(guò)程中有殘留，為了使工作臺(tái)上不積累粉末，所以必須設(shè)計(jì)殘粉收集裝置， 此裝置上可以裝配上任何形狀的橡膠袋制品，非常方便。工作臺(tái)固定在機(jī)架上，工作臺(tái)上有成型缸口， 兩個(gè)送粉缸口以及兩個(gè)殘粉收集口，具體設(shè)計(jì)如圖 312，圖中由于視圖關(guān)系，看不見前板和后板。 本密封裝置采用改性有機(jī)玻璃作為材料，一方面改性有機(jī)玻璃容易實(shí)現(xiàn)密封，易于用特種膠進(jìn)行沾接；另一方面改性有機(jī)玻璃是透明的，可以對(duì)燒結(jié)過(guò)程進(jìn)行直觀的觀察。 保護(hù) 氣氛圍 的建立方式是想 在 工作腔中充入不活潑的氣體，通常是氨氣。輥?zhàn)蛹芙M裝示意圖如 圖 311 所示 : 圖 311 輥?zhàn)蛹苎b配示意圖 密封裝置的設(shè)計(jì) 在激光快速成型技術(shù)中 ，由于金屬粉末暴露在空氣中，金屬燒結(jié)粉末材料在高溫?zé)Y(jié)的條件下容易發(fā)生氧化。 （ 5） 輥?zhàn)蛹艿脑O(shè)計(jì) 為了降低加工難度，降低加工成本，所以輥?zhàn)蛹苡扇糠纸M成，分別是支撐軸 28 軸承座 2 和推板連接架 3， 4 是是焊接螺釘， 5 是焊接螺栓， 6 是調(diào)節(jié)螺母。 綜上所述，所以要把推板設(shè)計(jì)成具有調(diào)節(jié)高度功能 ， 為了達(dá)到此效果，本設(shè)計(jì)用自動(dòng)調(diào)節(jié)螺母來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能。 同時(shí) ，更重要的是要考慮推板所應(yīng)提升的高度，這是因?yàn)?假如推板的下表面直接與工作臺(tái)接觸，那么輥?zhàn)泳突旧掀鸩坏阶饔昧恕?示意圖如 39： 圖 39 鋪粉輥筒截面圖 （ 4） 推板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 推板的功能是推粉，使粉末達(dá)到第一次鋪粉（第二次鋪粉由輥筒實(shí)現(xiàn)）。但當(dāng)輥筒的表面過(guò)于光滑，滾筒打滑，使得 粉末同已燒結(jié)好的零件產(chǎn)生向后的偏移，影響燒結(jié)精度，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致鋪粉的均勻性的不一樣。 （ 3） 輥?zhàn)颖砻娴脑O(shè)計(jì) 輥筒表面的粗糙度直接影響鋪粉后壓實(shí)后粉末的表面質(zhì)量。 （ 2） 輥?zhàn)影霃降脑O(shè)計(jì) 輥筒的作用是壓實(shí)，所以輥筒的質(zhì)量要 盡可能的大，這樣 2F 才能大，壓實(shí)的效果才能好。如果 2F 遠(yuǎn)大于 1F ，則有可能輥筒直接從粉末上碾過(guò)而不能起到鋪粉的作用。 鋪粉裝置的設(shè)計(jì)好壞對(duì)鋪粉的均勻性起著決定性的作用， 而鋪粉的均勻性又直接影響著燒結(jié)的質(zhì)量，鋪粉裝置的設(shè)計(jì)存在著以下幾個(gè)關(guān)鍵方面： （ 1） 輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)自帶粉末的處理 盡管推板在輥筒壓實(shí)之前已經(jīng)把粉末基本上 自帶一小部分 粉末，然后在離心力的作用下拋撒在已經(jīng) 鋪均勻了，但是輥筒在壓實(shí)的時(shí)候還是會(huì)壓實(shí)過(guò)的地方，示意圖如圖 37所示 ： 圖 37 鋪粉輥筒轉(zhuǎn)向示意圖 為了解決這個(gè)問(wèn)題，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了雙向推板，一方面雙向推板可以實(shí)現(xiàn)雙向鋪粉的要求，節(jié)省了效率；另一方面，雙向推板可以解決這個(gè)問(wèn)題，當(dāng)鋪粉輥筒拋撒粉末時(shí)，后面的推板可以把拋撒的粉末推走，使鋪粉均勻，從而給燒結(jié)提供一個(gè)好的前提。 鋪粉時(shí)，滑動(dòng)導(dǎo)軌副在氣動(dòng)裝置的帶動(dòng)下運(yùn)動(dòng)， 前推板進(jìn)行推粉， 而質(zhì)量較重的輥?zhàn)又饕M(jìn)行所鋪粉末的壓實(shí)，由于鋪粉輥?zhàn)幼詡骺赡軖伻鲆唁伔勰?，所以，后推板再?duì)壓實(shí)粉末進(jìn)行最后整理，當(dāng)所鋪粉末燒結(jié)完成后，后推板變前推 板，前推板變后推板，繼續(xù)進(jìn)行鋪粉。所以選擇 THK 個(gè)公司的 LM滾動(dòng)導(dǎo)軌副，具體型號(hào)選擇 HR1123，尺寸如所附零件圖。 因?yàn)門HK公司的 HR 型具有自動(dòng)調(diào)節(jié)能