【正文】 在論文的撰寫(xiě)過(guò)程中老師們給予我很大的幫助，幫助解決了不少的難點(diǎn)，使得論文能夠及時(shí)完成，這里一并表示真誠(chéng)的感謝。老師們認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。最后，我要特別感謝我的導(dǎo)師劉望蜀老師、和研究生助教吳子儀老師。四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過(guò)，充滿著關(guān)愛(ài)，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。感謝老師四年來(lái)對(duì)我孜孜不倦的教誨，對(duì)我成長(zhǎng)的關(guān)心和愛(ài)護(hù)。從這里走出，對(duì)我的人生來(lái)說(shuō)，將是踏上一個(gè)新的征程，要把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工作中去。最后，我要感謝我的父母對(duì)我的關(guān)系和理解，如果沒(méi)有他們?cè)谖业膶W(xué)習(xí)生涯中的無(wú)私奉獻(xiàn)和默默支持，我將無(wú)法順利完成今天的學(xué)業(yè)。其次，我要感謝大學(xué)四年中所有的任課老師和輔導(dǎo)員在學(xué)習(xí)期間對(duì)我的嚴(yán)格要求，感謝他們對(duì)我學(xué)習(xí)上和生活上的幫助，使我了解了許多專(zhuān)業(yè)知識(shí)和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。從他身上，我學(xué)到了許多能受益終生的東西。首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，在我的論文書(shū)寫(xiě)及設(shè)計(jì)過(guò)程中給了我大量的幫助和指導(dǎo)，為我理清了設(shè)計(jì)思路和操作方法，并對(duì)我所做的課題提出了有效的改進(jìn)方案。這期間凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)下來(lái)最好的檢驗(yàn)。首先非常感謝學(xué)校開(kāi)設(shè)這個(gè)課題，為本人日后從事計(jì)算機(jī)方面的工作提供了經(jīng)驗(yàn)，奠定了基礎(chǔ)。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)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(guó)家有關(guān)部門(mén)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。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 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。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。這是完成本次設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，謝謝！參考文獻(xiàn)[1]：化學(xué)工業(yè)出版社，2006[2]：化學(xué)工業(yè)出版社，2005[3]左健民. ：機(jī)械工業(yè)出版社，2007[4]：機(jī)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(kāi)秦. ：高等教育出版社，2004[8]：機(jī)械工業(yè)出版社，1994[9]：機(jī)械工業(yè)出版社，1994[10]：高等教育出版社，2000畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。其次，我要感謝王文和吳遠(yuǎn)峰兩名同學(xué)，他們?cè)谧约悍敝氐漠厴I(yè)設(shè)計(jì)中拿出時(shí)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(dòng)作用。畢業(yè)設(shè)計(jì)最后階段，他嚴(yán)格的審核了我的圖紙和說(shuō)明書(shū)，事無(wú)巨細(xì)的給我指出每一個(gè)不當(dāng)?shù)募?xì)節(jié)。我深深地明白，以我的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)想完成一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)是不可能的，所以我更加感謝那些在畢業(yè)設(shè)計(jì)中給我過(guò)幫助的人！首先，我要感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師郭慶梁老師。最后對(duì)本技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望。(2) 開(kāi)發(fā)更加人性化的控制系統(tǒng)，使燒結(jié)過(guò)程完全自動(dòng)化。(3) 關(guān)鍵設(shè)備如激光器，動(dòng)態(tài)聚焦掃描系統(tǒng)還只能采用進(jìn)口產(chǎn)品。與國(guó)際先進(jìn)水平相比，我國(guó)在這一領(lǐng)域的差距還很大，這主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1) 國(guó)內(nèi)SLS設(shè)備的成形速度不夠快，制件精度較低。 懸臂傳動(dòng)本裝置在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠，絲杠傳動(dòng)活塞桿提升裝置部分的設(shè)計(jì)中運(yùn)用了懸臂傳動(dòng)，懸臂傳動(dòng)在傳動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生晃動(dòng)，導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定性增加，盡管本設(shè)計(jì)中運(yùn)用了此設(shè)計(jì)方案，但是在以后工作中盡量不用。 制件在燒結(jié)時(shí)易偏斜當(dāng)鋪粉時(shí)由于鋪粉輥?zhàn)佑幸粋€(gè)向前的力，使得處于粉末中的制件已燒結(jié)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(bào)廢。 本設(shè)計(jì)缺陷SLS技術(shù)是非常年輕的一個(gè)制造領(lǐng)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(qiáng)度不高、精度較低及表面質(zhì)量較差等問(wèn)題。 密封裝置本設(shè)計(jì)還設(shè)計(jì)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(zhì)量，這樣同時(shí)也是本裝置的適用范圍大大擴(kuò)展了。壓力等級(jí)低，使用安全。 氣動(dòng)裝置本設(shè)計(jì)采用氣動(dòng)裝置，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式最重要的優(yōu)點(diǎn)是工作介質(zhì)空氣是取之不盡，用之不竭的，空氣本身不花錢(qián)。圖52 改進(jìn)后機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)示意圖采用改進(jìn)后的系統(tǒng)，燒結(jié)一個(gè)零件所需時(shí)間為：,按測(cè)試件高100mm， 計(jì)算，可節(jié)省時(shí)間。 圖51 現(xiàn)有機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)示意圖同時(shí)，在系統(tǒng)中加入接近裝置，如圖所示。粉末在燒結(jié)前，需要充分加熱以達(dá)到燒結(jié)所需要的溫度，否則燒結(jié)的零件就會(huì)變形。這種方式在送粉和加熱時(shí)都存在嚴(yán)重的時(shí)間浪費(fèi)。 創(chuàng)新之處 雙缸送粉在成形過(guò)程中，材料的進(jìn)給方式和加熱方法是首先必須解決的問(wèn)題。為了提高SLS的燒結(jié)效率，我們經(jīng)過(guò)分析從機(jī)械以及燒結(jié)工藝方面對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，以期在不影響制件精度的情況下，最大限度地提高整個(gè)SLS系統(tǒng)的效率，改善燒結(jié)環(huán)境，提高燒結(jié)間的質(zhì)量。首先簡(jiǎn)要介紹了SLS系統(tǒng)的基本工作過(guò)程，通過(guò)此過(guò)程的給出了本裝置控制部分的設(shè)計(jì)思路，然后介紹了SLS控制系統(tǒng)的硬件選型的主要原則、標(biāo)準(zhǔn)。左右送粉缸則使用E分度號(hào)的溫度傳感器進(jìn)行溫度檢測(cè)。在工作缸中設(shè)有4根加熱管，總功率為4KW、送粉缸各一根，均為1KW。而在從加熱到這個(gè)平衡過(guò)程中，工作腔內(nèi)的溫度場(chǎng)在散熱和熱傳導(dǎo)的作用下會(huì)達(dá)到一種近似的均勻狀態(tài)。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(nèi)波動(dòng)，才能使溫控系統(tǒng)滿足要求。 溫度加熱與檢側(cè)裝置的選擇系統(tǒng)加熱裝置主要由加熱管、紅外測(cè)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。工作腔內(nèi)氧氣濃度的檢測(cè)與控制是通過(guò)氧氣濃度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換控制板PCL818以及計(jì)算機(jī)I/O輸出控制電磁閥共同完成的。溫度傳感器用于測(cè)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(hào)的熱電偶。氧氣的檢控由電磁閥、氧氣濃度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換卡共同實(shí)現(xiàn)。 輔助裝置控制模塊的設(shè)計(jì)快速成形系統(tǒng)的輔助控制動(dòng)作主要有左右限位開(kāi)關(guān)和左右開(kāi)接近關(guān)、溫度的檢測(cè)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。由于需要對(duì)系統(tǒng)的溫度和氧氣濃度進(jìn)行檢測(cè)與控制，共需4個(gè)A/D轉(zhuǎn)換通道，4個(gè)D/A輸出通道，加上一個(gè)備用的通道，共需A/D, D/A各5個(gè)點(diǎn)。另外，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要的輸入信號(hào)有鋪粉輥的接近開(kāi)關(guān)信號(hào)(2個(gè))、限位開(kāi)關(guān)信號(hào)(2個(gè))以及為防止系統(tǒng)擴(kuò)充需要的2個(gè)備用的輸入通道，共有6個(gè)輸入開(kāi)關(guān)量。由于本套系統(tǒng)沒(méi)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(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 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(shí)際的需要。其中硬件的選擇是根據(jù)設(shè)備的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行的。DO主要輸出各個(gè)開(kāi)關(guān)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(kāi)與關(guān)。PCL839用于控制3個(gè)步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)控制工作平臺(tái)和送粉缸的高度的目的，控制信號(hào)為脈沖輸出。 系統(tǒng)采用熱電偶測(cè)量?jī)蓚€(gè)送粉缸和紅外測(cè)溫儀檢測(cè)燒結(jié)腔的預(yù)熱溫度和加熱溫度，對(duì)于不同的燒結(jié)材料，可以選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)熱溫度，并由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)三個(gè)缸的溫度的閉環(huán)控制，以達(dá)到對(duì)溫度的要求。具體動(dòng)作協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)如下述:快速成形系統(tǒng)在燒結(jié)過(guò)程中，切片層厚度不變，每燒結(jié)完一層后工作平臺(tái)下沉設(shè)定的層厚高度，然后重新鋪粉。輔助控制部分則包括溫度控制和各開(kāi)關(guān)量的控制等部分。提升裝置控制模塊包括工作平臺(tái)控制、送粉機(jī)構(gòu)、成型機(jī)構(gòu)等部分。4 控制部分的的設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì) 總體方案 圖41 系統(tǒng)整體構(gòu)成圖選擇性激光快速成型系統(tǒng)SLS具有成型速度快，材料利用率高的優(yōu)點(diǎn)。只要按形狀進(jìn)行焊接即可。如圖314所示： 圖314 殘粉收集裝置示意圖 機(jī)架的設(shè)計(jì)本裝置的機(jī)架主要材料為邊寬為50的熱軋等邊角鋼，主要工藝為焊接而成，部分地方還用到了邊寬為70的熱軋等邊角鋼。 圖312 密封裝置示意圖上板上有激光掃描窗口，激光就是通過(guò)此口對(duì)金屬粉末進(jìn)行燒結(jié)的，所以燒結(jié)口的中心一定要與成型缸的中心同心；左板上設(shè)計(jì)有兩個(gè)口，氣缸的活塞桿就是通過(guò)此口推動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的，從而推動(dòng)推板進(jìn)行鋪粉，輥筒進(jìn)行壓實(shí)的；右板上設(shè)計(jì)了一個(gè)門(mén)，這個(gè)門(mén)主要是用來(lái)加料和取出燒結(jié)件的，注意這個(gè)門(mén)的密封性一定要好，門(mén)的示意圖如圖313所示：圖313 密封箱上的門(mén)示意圖后板上設(shè)計(jì)有一個(gè)進(jìn)氣口，主要是為了充入保護(hù)氣體，實(shí)現(xiàn)密封箱的保護(hù)氣氛圍，注意此進(jìn)氣口盡量設(shè)計(jì)的開(kāi)在后板下部靠近工作臺(tái)一側(cè)，因?yàn)檫@樣可以使的保護(hù)氣分布比較均勻；前板上設(shè)計(jì)有一個(gè)出氣口，此口是為了在充入保護(hù)氣時(shí)排出密封箱中的空氣，此口設(shè)計(jì)盡可能開(kāi)在前板上部靠近上板一側(cè)，這樣也是為了使保護(hù)氣分布均勻。本裝置主要由工作臺(tái)1，上板2，左板3，右板4，前板5，后板6以及右板上的門(mén)7組成。保護(hù)性氣體的濃度維持在一定水平才能防止金屬粉末早燒結(jié)是的高溫環(huán)境下產(chǎn)生氧化作用。為了防止金屬粉末被氧化，采用氣氛保護(hù)裝置就就成為根本的解決方法，又為了使密封裝置即可以達(dá)到防止材料氧化的目的又可以對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行觀察的功用，密封裝置用改性有機(jī)玻璃板制成，改性有機(jī)玻璃的表面有按照尺寸設(shè)計(jì)的定位槽，這樣也有利于密封，其連接用特種膠水粘牢。最后再組裝。具體設(shè)計(jì)的推板如圖310所示：圖310 鋪粉推板簡(jiǎn)圖同時(shí),因?yàn)橥品垡欢ㄒ茲M成型缸，所以推板的設(shè)計(jì)寬度要比成型缸的直徑大一些。所以，考慮此原因，必須使推板離工作臺(tái)有一定的距離，并且這個(gè)距離應(yīng)該可以調(diào)節(jié)，因?yàn)槊糠N材料的密度是不一樣的，所以壓實(shí)的效果還要看推板給輥?zhàn)恿粝碌姆勰┖穸攘恕Ｋ栽O(shè)計(jì)為推板，又由于本裝置要求雙向都可以實(shí)現(xiàn)推粉功能，所以設(shè)計(jì)為雙向推板。為了解決這一問(wèn)題，在輥筒上開(kāi)一螺旋槽，其截面形狀如圖所示，這樣鋪粉時(shí)螺旋槽既不會(huì)影響鋪粉的表面質(zhì)量，而且也不會(huì)打滑，從而提高燒結(jié)件的質(zhì)量和精度。輥筒表面過(guò)于粗糙時(shí)會(huì)使已鋪好粉末的燒結(jié)區(qū)產(chǎn)生劃痕，影響鋪粉的均勻性。為了達(dá)到這個(gè)目的，一方面可以使制作輥筒的材料的密度相對(duì)大些；另一方面，可以使輥筒的半徑盡可能的大。在這種情況下設(shè)計(jì)了雙推板裝置，可以預(yù)先達(dá)到鋪粉的作用，而輥筒的作用是壓實(shí)，可以實(shí)現(xiàn)。下面是輥?zhàn)拥氖芰Ψ治觯簣D38 鋪粉輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)粉末受力示意圖如果輥筒只發(fā)生純滾動(dòng)，輥筒與粉末接觸點(diǎn)處的相對(duì)速度可以認(rèn)為是零，這時(shí)粉末只受到如圖38所示的正壓