機械零件快速成型的關鍵技術研究與開發(fā).pdf

1、選擇性激光燒結快速成型是快速成型技術的一個重要分支，其成型工藝涉及到機械、精密伺服驅(qū)動、材料、激光、粉末燒結理論、CAD技術和傳熱等諸多相關學科。其中機械零件的快速成型制造是選擇性激光燒結快速成型生產(chǎn)領域中的一種，近年來國內(nèi)在機械零件的快速成型技術上雖有一定的發(fā)展，但由于制造機械零件的快速成型設備成本較高、機械零件的成型制造影響因素較多、成型過程較復雜、成型精密機械零件的難度大等制約了在其方面的發(fā)展。
　　本課題重點對機械零件的選

2、擇性激光燒結過程溫度場數(shù)值模擬和燒結過程鋪粉的精密運動控制技術進行了比較深入的研究，內(nèi)容包括:預熱對機械零件燒結成型的影響，激光燒結參數(shù)對燒結溫度場的影響，采用“上位機+PLC+伺服驅(qū)動器”的模式對成型過程進行精確的運動控制，特別是對鋪粉的均勻性進行精密的運動控制。最后，針對燒結溫度場進行了實時的動畫模擬仿真。
　　機械零件的選擇性激光燒結是一個相當復雜的熱物理過程，燒結過程中受到熱對流、熱傳導和熱輻射等因素的影響。在構建完待燒結

3、件的模型后，通過處理激光移動熱源，實現(xiàn)多層粉末的激光燒結、非線性和相變潛熱等，對溫度場模擬的關鍵性問題制定有效的解決方案。然后通過建立預熱溫度場對機械零件選擇性激光燒結在各種預熱溫度下的影響進行了對比，為304L不銹鋼材料粉末的選擇性激光燒結優(yōu)選出了最佳的預熱溫度;通過對預熱與激光功率的分析研究優(yōu)選出了合理的激光功率。最后利用有限元Ansys對燒結工藝參數(shù)溫度場進行了有效的分析模擬。
　　針對機械零件燒結成型的控制部分，采用“上位

4、機+PLC+伺服驅(qū)動器”的控制模式。PLC本身具有高速脈沖輸出的功能，伺服驅(qū)動器直接接收PLC傳送來的脈沖和方向信號，通過改變脈沖頻率和個數(shù)就可以完成定位，并且伺服電機自帶的光電編碼器是電機運行位移的檢測裝置，不僅能夠保證燒結過程的精確位移控制，而且能夠?qū)崟r反饋各運動單元所在的狀態(tài)，確保機械零件的高精度燒結成型。
　　基于上述研究成果開發(fā)了機械零件選擇性激光燒結快速成型的模擬仿真系統(tǒng)，該模擬仿真系統(tǒng)不僅能夠從幾何方面對設備的各個運