【正文】 定式雙作用活塞式氣缸。同時(shí)推板可以進(jìn)行通過調(diào)節(jié)裝置5上下調(diào)節(jié)，來調(diào)整所預(yù)留粉末的厚度，以此作為進(jìn)行壓實(shí)的基礎(chǔ)。鋪粉裝置示意圖如圖36所示：圖36 鋪粉裝置示意圖支持架1及推板2在氣動裝置3的拖動下可以來回移動，鋪粉輥筒4固定在支持架1上，推板2也固定在支持架1上，鋪粉滾筒用密度比較大的材料做成，可以在摩擦力的作用下自由轉(zhuǎn)動，起到一個(gè)對所鋪粉末壓實(shí)的作用。 鋪粉裝置的的設(shè)計(jì) 總體裝置的設(shè)計(jì)本裝置選用氣動裝置的原因一是因?yàn)闅鈩友b置清潔，在密封狀況下不會污染環(huán)境；二是因?yàn)闅鈩友b置可以滿足本系統(tǒng)的要求，實(shí)現(xiàn)所需要的動作要求；更重要的是為了在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中得到全方位的訓(xùn)練。為了解決這一問題，在活塞上壓一層毛氈起到密封的作用，這樣活塞與筒壁之間的間隙可以選的比較大點(diǎn)，減低加工難度，同時(shí)也不會發(fā)生漏粉和活塞卡住的現(xiàn)象。如圖34所示為成型缸和其法蘭盤：A圖34 送粉缸（左）和法蘭盤（右）里 本結(jié)構(gòu)還在活塞桿和活塞連接處運(yùn)用了十字連結(jié)，使用此結(jié)構(gòu)的目的主要是為了防止活塞在活塞缸中由于摩擦力太大使活塞卡在送粉缸中使機(jī)構(gòu)無法運(yùn)動，此十字聯(lián)結(jié)的適用增加了活塞桿和活塞連接處的自由度，有效的解決了這個(gè)問題。送粉缸缸筒有兩部分組成，一部分是法蘭，另一部分是缸筒?；钊纳仙拖陆涤胁竭M(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，為了使上升和下降的位移更加精確，又由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠模塊來帶動活塞運(yùn)動。燒結(jié)開始第一層后，成型缸筒內(nèi)活塞下降距離δ，送粉缸筒（左）內(nèi)活塞上升距離δ，送粉缸筒（右）內(nèi)活塞不動，鋪粉輥筒自左向右推粉運(yùn)動，將粉末均勻的鋪在燒結(jié)區(qū)，進(jìn)行第一層燒結(jié)；當(dāng)?shù)谝粚訜Y(jié)完畢后，成型缸筒內(nèi)活塞再下降距離δ，送粉缸筒（左）內(nèi)活塞上升距離δ，送粉缸筒（左）內(nèi)活塞不動，鋪粉滾筒自右向左推粉運(yùn)動，將粉末均勻的鋪在燒結(jié)區(qū)，進(jìn)行第二層燒結(jié)。更特別的是本系統(tǒng)可以垂直應(yīng)用與懸臂負(fù)荷。 提升裝置（滾珠絲杠）的選型由裝置產(chǎn)品手冊選擇型號為SHTC—靈活型，本系統(tǒng)的特別之處是設(shè)計(jì)了自由滑動長度，在短短兩底塊的基礎(chǔ)上，形成滑動。計(jì)算轉(zhuǎn)矩按照下式計(jì)算： (38)式中：T為公稱轉(zhuǎn)矩，單位,為工況系數(shù)。則： T= 綜上由手冊查得：選取步進(jìn)電機(jī)的類型為MT35ST36—1004A（單伸軸） 步進(jìn)電機(jī)與絲杠連接處聯(lián)軸器的選型（1） 聯(lián)軸器類型的選擇由于所連接的兩軸的直徑不同，所以選擇變徑聯(lián)軸器。每次鋪粉需10個(gè)脈沖。 所以，按照設(shè)計(jì)要求。則： (33)其中：為長度，=252mm；為直徑，=10mm；為不銹鋼密度，=。（4） 步進(jìn)電機(jī)最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩（ ）的確定1) 轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中，物體的轉(zhuǎn)動慣量J對應(yīng)于直線運(yùn)動中的物體質(zhì)量。（2） 確定脈沖當(dāng)量根據(jù)裝置的加工精度要求。（1） 確定步進(jìn)電機(jī)的類型由于本裝置要求提升裝置精度高，動態(tài)響應(yīng)快。本裝置的總體結(jié)構(gòu)簡圖如圖31所示： 圖31 機(jī)構(gòu)簡圖 送粉缸及成型缸的設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)的選型步進(jìn)電機(jī)具有步距角不易變化、起動制動、正反轉(zhuǎn)、變速等控制方便、簡單的特點(diǎn)，所以本裝置選擇用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動。 密封裝置為防止加工材料在燒結(jié)時(shí)被氧化，在工作臺上方裝置密封箱。(4) 適合高速化之應(yīng)用由于摩擦阻力小的特性，導(dǎo)軌對設(shè)備的驅(qū)動力需求低，節(jié)省能源，運(yùn)動磨耗小，溫升效應(yīng)低，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械小型化與高速化需求。(2) 低摩擦阻力，可長時(shí)間維持精度直線導(dǎo)軌的滾動摩擦力可減小至滑動導(dǎo)軌摩擦阻力的1/20~1/40，尤其潤滑結(jié)構(gòu)簡單，使得潤滑容易，效果優(yōu)良；摩擦接觸面的磨耗最低，因此可以長時(shí)間維持行走精度。 采用直線導(dǎo)軌作為鋪粉裝置的傳動裝置直線導(dǎo)軌摩擦阻力小，機(jī)械運(yùn)動靈活。液壓油在管道中流動速度為1～5m/s，而氣體流速可以大于10m/s，甚至接近聲速。(6) 氣壓傳動系統(tǒng)的工作壓力低，因此氣壓傳動裝置的推力一般不宜大于10～40kN，僅適用于小功率場合，在相同輸出力的情況下，氣壓傳動裝置比液壓傳動裝置尺寸大。而液壓傳動要維持一定的壓力，需要有能源工作或加蓄能器。(4) 氣壓傳動有較好的自保持能力。(3) 氣壓傳動工作環(huán)境適應(yīng)性好。(2) 氣壓傳動的工作介質(zhì)粘度很小，僅為油液的百分之一，所以流動阻力很小，壓力損失小，便于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送。且氣源的獲取比較容易，在當(dāng)今的工廠里，壓縮空氣輸送管路像電氣配線一樣比比皆是?；谝陨显?，所以選擇滾珠絲杠作為送粉缸和成型缸的傳動機(jī)構(gòu)。 (5) 實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給滾珠絲杠由于運(yùn)動效率高、發(fā)熱小。 (3) 微進(jìn)給可能 滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動,所以啟動力矩極小,不會出現(xiàn)滑動運(yùn)動那樣的爬行現(xiàn)象,能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。在省電方面效果顯著。 (1) 與滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩為1/3 由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲母之間有很多滾珠在做滾動運(yùn)動,所以能得到較高的運(yùn)動效率。 滾珠絲杠有如下特點(diǎn)： 采用滾珠絲杠模塊作為送粉缸和成型缸的傳動裝置滾珠絲杠精度高，摩擦阻力小，是工具機(jī)和精密機(jī)械上最常使用的傳動元件。3 鋪粉裝置的設(shè)計(jì) 鋪粉機(jī)構(gòu)選型及論證 采用步進(jìn)電機(jī)作為送粉缸和成型缸的驅(qū)動裝置步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移的驅(qū)動器，它具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：步距值不易因?yàn)殡姎?、?fù)載、環(huán)境等條件的變化而變化，使用開環(huán)控制或者半閉環(huán)控制就能進(jìn)行良好的定位控制；起制動、正反轉(zhuǎn)、變速等控制方便；價(jià)格便宜，可靠性高等；并且步進(jìn)電機(jī)與單片機(jī)技術(shù)相結(jié)合、使其優(yōu)點(diǎn)得到充分發(fā)揮。當(dāng)然還有其他一些影響因素沒有提到，比如說燒結(jié)材料的性能等。但當(dāng)切片層厚太薄時(shí)，層片之間很容易產(chǎn)生翹曲變形，并且切片層厚越薄制件的燒結(jié)時(shí)間越長。所謂變向掃描，就是在完成一個(gè)層面的添充掃描后，下一層的掃描線方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度（一般為90度），這樣可以避免相鄰層面的局部的燒結(jié)缺陷不至于重合，使得工件的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)合理，力學(xué)性能更優(yōu)。用這種方式時(shí)，當(dāng)遇到孔洞的層面時(shí)，還不可避免的會用到很多延時(shí)，這同樣會出現(xiàn)以上提到的設(shè)置延時(shí)參數(shù)的問題，而且在分區(qū)交界處還會有粘結(jié)不緊密的問題。 圖22 逐行掃描 圖23 輪廓環(huán)掃描因此，現(xiàn)在大都采用連貫性逐行掃描。輪廓環(huán)掃描在連續(xù)不斷的掃描過程中掃描線經(jīng)常改變方向，使得收縮引起的內(nèi)應(yīng)力方向分散，減小了翹曲的可能，制件的表面均勻。逐行掃描又有兩種掃描方法，一種是單向掃描，掃描起始點(diǎn)在同一端，每條掃描線之間有很大的空跳，所以這種掃描方式很少被采用。溫度控制模塊則是把采集的數(shù)據(jù)分析和按一定的控制算法計(jì)算后得出控制量，由A/D轉(zhuǎn)換板輸出，通過控制可控硅的觸發(fā)電壓而控制加熱管的輸出功率，最終使加熱能量變化，這種方法效果也很明顯。（2） 基于零件切片的自適應(yīng)控制，即用溫度檢測模塊與溫度控制兩個(gè)功能模塊組成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。從而保證系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性，減少超調(diào)量及振蕩現(xiàn)象。將操作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)成控制規(guī)則，據(jù)此制造一個(gè)“模糊控制器”，來代替人對復(fù)雜的加工過程進(jìn)行控制。但是，若預(yù)熱溫度太高，又會導(dǎo)致部分低熔點(diǎn)有機(jī)物的碳化和燒損，反而降低燒結(jié)深度和密度。如果預(yù)熱溫度太低，由于粉層冷卻太快，熔化顆粒之間來不及充分潤濕和互相擴(kuò)散、流動，燒結(jié)體內(nèi)留下大量空隙，導(dǎo)致燒結(jié)深度和密度大幅度下降，使成形件質(zhì)量受到很大的影響。 加工過程中溫度場的影響在SLS系統(tǒng)中，預(yù)熱溫度是重要的工藝參數(shù)之一。同樣，振鏡的開關(guān)延時(shí)也會產(chǎn)生類似的影響，因而只有合適的延時(shí)參數(shù)才會產(chǎn)生均勻的掃描線，制件的精度才會高。表21 激光功率、掃描速度和掃描間距對制件精度的影響試驗(yàn)號功率（W）速度（mm/s）間距（mm）原型（mmmmmm）測試件(mmmmmm)15200025208251000252083102000252010410100025201051525002520861510002520873010002520108302500252010激光開關(guān)延時(shí)是指產(chǎn)生激光的電脈沖對指令的時(shí)間延時(shí)，延時(shí)的多少與掃描速度相關(guān)聯(lián)。為獲取良好的樣件質(zhì)量，掃描速度和激光輸出功率應(yīng)進(jìn)行匹配，在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化選擇。在一層粉末掃描完成后，可以看見邊界翹曲現(xiàn)象，樣件成型后，輪廓有明顯的翹曲。當(dāng)掃描速度較快，輸出功率較低時(shí)，粉末材料的受熱溫度就會很低，由于被照射的粉末受熱不夠，粘結(jié)不牢固，制件很容易分裂，尺寸也會放大；反之，當(dāng)掃描速度較低，輸出功率較高，粉末材料的溫度也就越高，受照射粉末會在掃描方向上發(fā)生收縮，從而引起掃描燒結(jié)直線的彎曲變形。 激光振鏡參數(shù)的影響影響制件精度的激光特性參數(shù)主要有激光功率、掃描速度、掃描間距、激光振鏡的開關(guān)延時(shí)等參數(shù)。如果保護(hù)氛圍不好，那么易被氧化材料在有氧條件下，會在激光的燒結(jié)下燃燒起來，導(dǎo)致制件的力學(xué)性能和表面質(zhì)量下降，更可能引起燒結(jié)過程的失敗。而為了解決拋灑粉末問題，可在輥筒上開一螺旋槽，進(jìn)行拋灑方向的干預(yù)。具體情況如圖21所示： 圖21 SLS技術(shù)快速成型系統(tǒng)的工作原理其次，當(dāng)輥筒進(jìn)行鋪粉運(yùn)動時(shí)，粘在輥筒上面的粉末會隨著輥筒的運(yùn)動被拋灑在已經(jīng)鋪好粉末的工作區(qū)，破壞粉末的均勻性。 鋪粉裝置對成型件的影響分析鋪粉裝置對成型件的影響主要來自于鋪粉輥的影響，通過對現(xiàn)有設(shè)備的工作過程分析，鋪粉輥對制件的精度影響主要來自兩個(gè)方面。從以上