【正文】 域的物性。當(dāng)一個格子內(nèi)充滿流體時其值為 1，空格子時其值為 0，若 F值介于 0和 1之間則屬于自由界面格子，即氣液共存的情況。 VOF 法是由 Nichols 和 Hirt 等人所提出，以流體體積比例 (the fractional volume of fluid)的概念，來追蹤自由表面的形態(tài)與變動。 gx、 gy及 gz(cm/s2)為 x、 y及 z方向的重力加速度。 u、 v及 w(cm/s)分別為 x、 y及 z方向之速度分量 。 m(g/cm． s)為黏滯系數(shù) 。由于在 72μs 之后，噴嘴內(nèi)部液體的壓力對于已經(jīng)斷裂的液滴已經(jīng)不會產(chǎn)生任何影響，因此在仿真系統(tǒng)中，因波傳遞所造成噴嘴最上層的壓力 隨 時間 變化 之 關(guān)系 只標(biāo) 示 到72μs 。 X 向移動板 采用普冷鋼板 2 次沖壓而成，提高效率。 可調(diào)式腳架 可以調(diào)整調(diào)整螺母來保證機(jī)器水平。 粘接劑儲存輸送裝置 是仿照打印機(jī)墨盒的結(jié)構(gòu)制成，粘接劑本身消耗很少，將噴頭與粘接劑儲存輸送裝置整合在一起。 其它零件的選用 噴頭 采用類似于壓電噴頭的 結(jié)構(gòu)壓電噴墨技術(shù)是將許多小的壓電陶瓷放置到噴墨打印機(jī)的打印頭噴嘴附近，利用它在電壓作用下會發(fā)生形變的原理，適時地把電壓加到它的上面。 一種是兩側(cè)都有軸，數(shù)量較多 ，用于 Z向的鋼絲傳動機(jī)構(gòu)。中間有軸，外包塑料。 材質(zhì) MR 微型滾珠線性滑軌系列無論是滑軌 ,滑座鋼體或滾珠皆使用不銹鋼淬透熱處理材質(zhì)。 潤滑 滑座于兩端由密閉式潤滑注油孔設(shè)計(jì) ,可經(jīng)由鋼珠循環(huán)將潤滑油帶到表面 ,達(dá)到潤滑的效果。 防塵設(shè)計(jì) 薄型底面密封及端面密封構(gòu)成全密閉防塵設(shè)計(jì) :可彈性搭配。 圖 滾動直線導(dǎo)軌副安裝尺寸 微型直線導(dǎo)軌的選用 微型導(dǎo)軌 標(biāo)準(zhǔn)型 MRM 系列 特點(diǎn)： 高負(fù)荷 ,高扭矩功能 MR 微型滾珠線性滑軌系列采用二列式滾珠循環(huán)設(shè)計(jì) ,滾珠軌道設(shè)計(jì)采歌德式結(jié)構(gòu) ,其接觸角為 45度 ,以達(dá)到四方等負(fù)荷之效果 :并在有限空間限制下 ,使用較大尺寸鋼珠 ,以提高負(fù)荷能力 ,充分展現(xiàn)高負(fù)荷 ,高扭矩功能 . 嵌入式設(shè)計(jì) 滑座鋼體與框架 ,端蓋及密封片之結(jié)合方式采 嵌入式設(shè)計(jì) ,不須使用螺絲固定 ,節(jié)省結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之空間。 組裝容易并具互換之特性 直線導(dǎo)軌的安裝只要在銑削或研磨加工的安裝面上，以一定的組裝步驟，即能重現(xiàn)直線導(dǎo)軌的加工密度，可降低傳統(tǒng)鏟花加工的時間與成本。 可承受四方向的高負(fù)荷能力 幾何力學(xué)結(jié)構(gòu)的最佳設(shè)計(jì)，可同時承受徑向、反徑向與橫方向的負(fù)荷，并保持行走精度，同時可輕易藉由施于預(yù)壓與滑塊數(shù)量，就可以提高起性能與負(fù)荷能力。 直線導(dǎo)軌的選用 AMT 直線導(dǎo)軌的特長： 定位精度高，重現(xiàn)性佳 直線導(dǎo)軌的滾動運(yùn)動方式，摩擦系數(shù)特別小，尤其靜摩擦力與動摩擦力的差距很小，即使在微量進(jìn)給時也不會有空轉(zhuǎn)打滑的現(xiàn)象，解析能力與重現(xiàn)性最佳，因此可以實(shí)現(xiàn) μm 級的定位精度。 緊固螺栓型聯(lián)軸器的孔徑公差 H8。m) MFB12 12 7 — 說明 所有產(chǎn)品皆配有緊固螺栓。 主程序主要完成初始化 ,根據(jù)電機(jī)的選擇開關(guān)及方式選擇開關(guān)設(shè)置相應(yīng)標(biāo)志等工作 ,實(shí)現(xiàn)的框圖 ,如圖所示。 以上參數(shù)在主程序中給定。 R5 :正反轉(zhuǎn)控制 ,R5 =0為正轉(zhuǎn) ,R5 ≠ 0 為反轉(zhuǎn)。計(jì)算機(jī)的 P1 口按從表頭開始逐步加 1 的順序變化 ,電動機(jī)正向旋轉(zhuǎn) ,如果按從 TAB5 ,逐步減 1 的順序變化 ,電機(jī)反轉(zhuǎn)。電機(jī)以三相六拍方式 ,電機(jī)正轉(zhuǎn)的順序?yàn)?A AB B BC C CA A ,反轉(zhuǎn)為 A AC C CB B BA 它們的分配如表 1所示 ,設(shè) P1的某口的電平為高電平 ,相應(yīng)的相位繞組通電。 百格拉公司的步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于紡織機(jī)械、機(jī)床、包裝機(jī)械、印刷 機(jī)械、搬運(yùn)機(jī)械、醫(yī)療儀器、光學(xué)儀器、裝配機(jī)械等自動化控制設(shè)備中。電機(jī)的扭矩僅與轉(zhuǎn)速有關(guān)，而與電機(jī)每轉(zhuǎn)的步數(shù)無關(guān)，例如： 2Nm 電機(jī)在每轉(zhuǎn) 500 步和 10000 步， 800 轉(zhuǎn) /分時的扭矩都是 。 圖 百格拉公司的三相混合式步進(jìn)電機(jī)采用交流伺服原理工作，運(yùn)用特殊精密機(jī)械加工工藝，使步進(jìn)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子之間間隙僅為 50um，轉(zhuǎn)子和定子的直徑比提高到59%，大大提高了 電機(jī)工作扭矩，特別是高速時的工作扭矩。第三章．主要零部件的選型 10 步進(jìn)電機(jī)慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點(diǎn)。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。 圖 最終方案示意圖 第三章．主要零部件的選型 步進(jìn)電機(jī)的選用 步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動的電磁執(zhí)行元件。同時由于兩個板聯(lián)動自重互相抵消，使電動機(jī)的載荷大幅下降。該實(shí)驗(yàn)裝置 X方向的分辨率上達(dá)到 ， Y方向的分辨率上達(dá)到 ，反向間隙基本消除。當(dāng)連續(xù)走 150 步后，接著反向走 150 步，位移基本為零。反向間隙實(shí)驗(yàn)的結(jié)果： X方向向前走一步后，接著向后走，通過比較前后兩次的位移，即可判斷反向間隙，當(dāng) X方向向前走 一步的位移為 ，返回的位移為 。該結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。通過百分表來測驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果，表 1， 2 示： 表 1 X方向位移數(shù)據(jù)（ 102mm） 步 1 2 3 4 5 6 位移 步 7 8 9 10 11 12 位移 表 2 Y 方向位移數(shù)據(jù)（ 102mm）步 1 2 3 4 5 6 位移 步 7 8 9 10 11 12 位移 第二章 基本方案的確定 8 X 方向平均每走一步的位移為 。 慧斌 梁偉文 賓鴻贊 劉瓊 在論文《激光分形燒結(jié)快速成形裝 置的研制》的實(shí)驗(yàn)如下： 在 2D 掃描系統(tǒng)中要求 XY方向的靈敏度、定位精度高，并要求牽引力小、移動輕便，為此選擇高精度的直線滾動導(dǎo)軌，重復(fù)定位誤差為 ～ m；可以完美的完成本三維打印機(jī)的任務(wù)。 ，使傳動更有效。該滾輪在兩平行的齒帶之間架設(shè)，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，滾輪完成兩個功能 : (1)鋪粉； (2)壓緊。 并初步繪制結(jié)構(gòu)圖如下 本科畢業(yè) 論文 7 圖 鋼絲繩驅(qū)動的二維工作臺 滾動導(dǎo)軌副 A A B A A C B B C 鋪粉機(jī)構(gòu)也做了很大改動，鋪粉裝置由工作活塞、送粉活塞、兩個工作缸體、鋪粉輪、驅(qū)動裝置組成，如下圖所示。草圖見下圖： 第二章 基本方案的確定 6 圖 過渡方案圖 后期方案 經(jīng)過多次實(shí)踐觀察以及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，從復(fù)印機(jī)的鋼 絲機(jī)構(gòu)汲取的靈感，確定了以鋼絲為主要傳動機(jī)構(gòu)的方案。這樣減少整體尺寸，符合小型機(jī)器的概念，也能適當(dāng)減少加工成本，和零件成本。 本科畢業(yè) 論文 5 圖 過渡方案 考慮到三維打印機(jī)應(yīng)定位為辦公室內(nèi)的小型機(jī)器。出于對安全的考慮，要安裝限位開關(guān)（可用一個簡單的行程開關(guān)來實(shí)現(xiàn)），在工作臺碰到開關(guān)之后，立即停止運(yùn)動。 XY 向安裝限位開關(guān)。 — 撰寫說明書，修改裝配圖，繪制其他圖紙，教師審核說明書 — 集中出圖，打印說明書，準(zhǔn)備答辯。 — 設(shè) 計(jì)，計(jì)算，修改設(shè)計(jì)方案。 Z 向重復(fù)定位精度：≤177。三維打印機(jī)可以快速提供概念模型，供設(shè)計(jì)評估，避免模具工裝等生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的風(fēng)險(xiǎn)，從而可以大大加快新產(chǎn)品 開發(fā)速度，降低新產(chǎn)品開發(fā)成本，大大提高企業(yè)的競爭能力和快速響應(yīng)市場的能力。即在二維打印圖形上不斷累加，形成三維實(shí)體。由此種成型過程生成的原型件可用于設(shè)計(jì)的校驗(yàn)與評審、零件實(shí)物裝配檢驗(yàn)、展品或商業(yè)競標(biāo)樣件、消失模的主模型等，可藉此縮減企業(yè)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)周期和成本。最后通過后處理 (如深度固化、修磨等 )，使其達(dá)到功能件的要求。隨著快速成形制造技術(shù)的發(fā)展， CAD 模型的STL 數(shù)據(jù)格式已逐漸成為國際上公認(rèn)的通用格式。 CAD模型在原型的整個制作過程中相當(dāng)于產(chǎn)品在傳統(tǒng)加工流程中的圖紙，它為原型的制作過程提供數(shù)字信息。 快速成形加 工系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床的最直觀差別在于，前者通常使用激光而不是刀具來實(shí)現(xiàn)對零件的加工。這就是快速成形技術(shù)的基本原理。從成形角度來看，任何零件均可看作是由無數(shù)個空間薄片疊成的三維幾何體，薄片的形狀就是幾何體的截面形狀。 （ 3D PRINT） 三維打印成型是在計(jì)算機(jī)的控制下，利用噴頭噴射粘接劑，噴射粘接劑的路徑材料被粘接在一起，而其它地方仍為松散粉末，層層粘接得到最后的三維實(shí)體。 （ FDM） FDM（ Fused Deposition Modeling)是利用熱塑性細(xì)絲在移動頭中進(jìn)行 熔化，熔化后的材料在移動的過程中被擠壓出來堆積零件。 常見的快速原型制造方法 （ SLA） SLA（ Stereo lithograghy Apparatus)法，其工藝原理是：從最底層開始，激光在光敏樹脂表面掃描，在掃描過程中，激光的曝光量超過樹脂固化所需的閾值能量的地方才會發(fā)生聚合反應(yīng)形成固態(tài)。發(fā)達(dá)國家許多科研機(jī)構(gòu)（如 IBM 公司）及教育單位（中等職業(yè)學(xué)校甚至中小學(xué)）已經(jīng)開始購買此種小型 RP 設(shè)備，并極有可能進(jìn)入家庭。此外，依靠快速成形技術(shù)，還可以進(jìn)一步改造現(xiàn)有的制造模式，提高整個制造產(chǎn)業(yè)的加工水平，并使之朝先進(jìn)制造方向邁進(jìn)。同時，要求提高制造小批量、多品種產(chǎn)品的靈活性，以滿足社會個性化需求。 參考文獻(xiàn) ................................................ 19 附錄 .................................................... 20 本科畢業(yè) 論文 1 第一章 .引 言 快速原型技術(shù)簡介 快速成形 (Rapid Prototypingand Manufacturing,RPM)技術(shù)是國際上 1980 年代末期發(fā)展起 來的一種新型制造技術(shù)，它高度集成了自動控制、數(shù)控技術(shù)、 CAD/CAM,計(jì)算機(jī)、激光技術(shù)等學(xué)科的最新成果。目錄 目 錄 第一章 .引 言 .......................................... 1 快速原型技術(shù)簡介 .....