一體機(jī)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　20 年屆學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 存檔編號(hào)：_____________</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　題目 ：DLF與SLM一體機(jī)的設(shè)計(jì)</p><p>　　Topic ：The Design of DLF and SLM Integrated Machine<

2、;/p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　ABSTRACT2</p><p>　　第1章 緒 論3</p><p>　　1.1課題背景及目的3</p><p>　　1.2快速成型技

3、術(shù)概況4</p><p>　　1.2.1國內(nèi)外狀況4</p><p>　　1.2.2現(xiàn)有研究成果4</p><p><b>　　1.3技術(shù)路線6</b></p><p>　　1.4論文內(nèi)容簡介7</p><p>　　第2章 一體化設(shè)計(jì)總體思路8</p><p>

4、　　第3章 刮粉裝置設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1電機(jī)選型計(jì)算10</p><p>　　3.2聯(lián)軸器選型13</p><p>　　3.3刮粉刀架和刀具設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.5絲杠設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.6導(dǎo)軌設(shè)計(jì)25</p><p>　　3.7工作臺(tái)機(jī)架設(shè)

5、計(jì)28</p><p>　　第4章 結(jié)論與展望29</p><p><b>　　4.1結(jié)論29</b></p><p><b>　　4.2展望30</b></p><p>　　第5章 致 謝31</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b

6、></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　快速成型技術(shù)（Rapid prototyping technology?。遥校┦牵玻笆兰o(jì)８０年代后期逐步興起的一種制造技術(shù)，經(jīng)過多年發(fā)展，較為成熟的已有選擇性激光融化技術(shù)（Selective Laser Melting，ＳＬＭ）和激光直接制造技術(shù)（Laser direct manufacturin

7、g，ＤＬＦ）。</p><p>　　鑒于選擇性激光融化技術(shù)中采用預(yù)置粉末的方式，激光頭固定，依靠工作臺(tái)的移動(dòng)，變換熔融坐標(biāo)，且一次熔融的層厚有限，因此適合于制造精度要求高，尺寸高，尺寸較小的零件；而激光直接制造則采用激光束通過振鏡聚焦，噴粉頭噴粉，激光照射熔融的方式，坐標(biāo)改變方式依靠振鏡的角度而改變。激光直接制造中一次噴出的金屬粉末量可更多，因此適用于制造精度要求不高的毛坯件。所以該課題主要解決的問題是整合兩種裝

8、置，在簡化裝置不需要振鏡的條件下，第一次創(chuàng)新性的將基板與Z方向傳動(dòng)軸一體化，然后整體與X軸方向工作臺(tái)運(yùn)用絲杠連接，實(shí)現(xiàn)X坐標(biāo)的傳動(dòng)；Y軸方向的傳動(dòng)也照此設(shè)計(jì)，連接起X軸，實(shí)現(xiàn)X,Y,Z三個(gè)坐標(biāo)的移動(dòng)和刮粉裝置的設(shè)計(jì)。作為該課題的核心之一，刮粉裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)主要解決的是基板的所在的滾珠絲杠帶動(dòng)刮板上的刮粉刀運(yùn)動(dòng)，在交流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，刮刀在送粉缸和成形缸之間運(yùn)動(dòng)，并將多余的粉末送回至回粉缸。</p><p>

9、　　該課題基于兩種成型裝置的一體機(jī)設(shè)計(jì)，力求結(jié)合兩者的共同優(yōu)點(diǎn)，提高零件的生產(chǎn)效率，縮小成本,增加其實(shí)用性。</p><p>　　關(guān)鍵字：快速成型 快速激光成型 一體機(jī) 刮粉裝置 刮刀</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　In the nineteen eighties in the late, t

10、he laser rapid prototyping technology is gradually emerging, it is a set of computer aided software, compact model technology of mechanical, CNC, laser and material science as a whole, with the development and applicatio

11、n of the technology of the extensive and deep, design needs a body machine is more and more big. Therefore, this thesis focuses on the design technique and selective laser melting technology combined with powder scraping

12、 device for laser dir</p><p>　　Laser rapid forming (Laser Rapid Prototyping, LRP) is the principle of 3D model generated by CAD software, through the hierarchical stratification, two-dimensional data for eac

13、h thin section of the drive control for laser beam shooting, liquid, powder or sheet material processing requirements, thin shape, accumulated solid model. Fast to create model or prototype can be directly used for new p

14、roduct design validation, verification, engineering analysis, market order and decision-making of enterp</p><p>　　This paper is to study the design calculation combined with the two technique is based on the

15、. The paper mainly introduces the calculating motor selection, selection of calculation of coupling, powder scraping tool design, screw design, the design of linear guide selection.</p><p>　　Key word: laser

16、 rapid prototyping; selective laser sintering; design of scraper knife and tool; rail；</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　1.1課題背景及目的</p><p>　　一直以來制造業(yè)是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及國防的支柱產(chǎn)業(yè)，也是國

17、家創(chuàng)造力、競國際競爭力和綜合國力的重要體現(xiàn)。它既為現(xiàn)代化的經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)也為當(dāng)代高度信息化與知識(shí)化社會(huì)提供先進(jìn)的設(shè)施和優(yōu)良的技術(shù)平臺(tái)，當(dāng)然也是實(shí)現(xiàn)軍事穩(wěn)固和國防安全的重要保障[1]。</p><p>　　時(shí)代的快速發(fā)展要求制造業(yè)中的變革不容滯后。當(dāng)前市場上的制造業(yè)主要呈現(xiàn)如下幾個(gè)趨勢(shì)：1．生產(chǎn)、經(jīng)營和市場的全球化；2．用戶需求更加個(gè)性化、多樣化發(fā)展；3．產(chǎn)品生命周期更加短暫，更新?lián)Q代步伐明顯加快；4．

18、產(chǎn)品的技術(shù)高科技化并且控制更加柔性；5．市場競爭也明顯激烈化。因此，制造業(yè)要想在如今多重競爭下求得長遠(yuǎn)生存和發(fā)展，就一定得面對(duì)這樣不可避免的形勢(shì)，不斷開發(fā)研究或者引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)[2]。</p><p>　　以前在技術(shù)還未高度集成化的背景下，零件的制造方法往往是運(yùn)用多種機(jī)床的組合加工形式，并且需要專門研制與之相關(guān)的工具和模具，當(dāng)然也需要操作水平高的技工，這樣一來制造成本無形之中加高，且零件制造周期長，因此很難適

19、應(yīng)時(shí)代發(fā)展對(duì)產(chǎn)品更新的需求。并且在當(dāng)代激烈競爭下，產(chǎn)品投入市場前的生產(chǎn)時(shí)間就成為影響利潤的主要因素。因此快速成型技術(shù)也就應(yīng)運(yùn)而生[3]。</p><p>　　而選擇性激光熔化(SLM)技術(shù)作為近年來出現(xiàn)的比較先進(jìn)的快速成型技術(shù)之一，其工作原理是應(yīng)用分層制造，取代傳統(tǒng)制造中的減料法為增料法思想，以粉末為材料，將CAD三維模型通過電腦控制直接轉(zhuǎn)換為零件。且其機(jī)械性能與鍛造相當(dāng)，優(yōu)勢(shì)明顯[4]。</p>

20、<p>　　快速激光成型（DLF）與激光快速成型唯一的不同則是在于其采用的是送分噴頭將粉末噴出，激光束經(jīng)聚焦鏡聚焦后直接使金屬粉末熔融成液態(tài)金屬冷卻、成型?；骞潭ㄔ诳梢苿?dòng)的X、Y、Z三坐標(biāo)工作臺(tái)上。激光快成型（SLM）采用的是滾筒鋪粉，滾筒將送粉缸的金屬粉末均勻鋪到基板上，激光經(jīng)振鏡轉(zhuǎn)換角度之后使金屬粉末熔融。該設(shè)計(jì)中由于是通過改變振鏡的角度進(jìn)而改變激光照射的角度，從而影響激光的工作坐標(biāo)。</p><p&

21、gt;　　由于DLF所采用的是送粉方式，而SLM則采用的是預(yù)置粉末的方式，因此廣義上運(yùn)用SLM技術(shù)加工出的零件的復(fù)雜程度往往高于DLF技術(shù)生產(chǎn)的成型件。這樣一來，DLF技術(shù)一般用在粗加工制造毛坯件，零件尺寸較大或應(yīng)用在零件的修復(fù)方面；而SLM快速成型技術(shù)則可以用于比較精密、復(fù)雜和小型零件的制造方面[5]。</p><p>　　鑒于以上兩種快速成型方法各自的優(yōu)勢(shì)以及工作原理，出于目前社會(huì)對(duì)資源節(jié)約型，環(huán)境友好型的呼

22、聲越來越強(qiáng)，進(jìn)一步提高快速成型機(jī)械在零件制造中的生產(chǎn)率和資源運(yùn)用效率，因此就誕生了一種全新的設(shè)想，即將以上兩種市場現(xiàn)有的快速成型原理進(jìn)行整合，使快速成型裝置靈活性和操作性更強(qiáng)，使快速成型機(jī)器的操作性和靈活性朝著更加柔性化方向發(fā)展，且該新設(shè)計(jì)方案能適應(yīng)更多的產(chǎn)品客戶對(duì)產(chǎn)品表面質(zhì)量、尺寸方面的要求，但是在生產(chǎn)成本上能有所下降，加工效率上也能有所提高。</p><p>　　1.2快速成型技術(shù)概況</p>

23、<p>　　1.2.1國內(nèi)外狀況</p><p>　　自從從美國3DSystems公司在1988年生產(chǎn)出了世界上第一臺(tái)SLA250型光固化快速造型機(jī),由此也開創(chuàng)了LRP技術(shù)迅速發(fā)展和快速推向市場運(yùn)用的新紀(jì)元。目前美國在設(shè)備研制和生產(chǎn)銷售方面占據(jù)全球主導(dǎo)地位,其發(fā)展水平以及發(fā)展趨勢(shì)基本代表了整個(gè)世界的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)[5]。</p><p>　　而在制作業(yè)最為活躍的領(lǐng)域當(dāng)屬汽車制造領(lǐng)

24、域了，日本很早就將這項(xiàng)新興的技術(shù)應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。豐田公司在1987年起就開始對(duì)薄板的激光焊接技術(shù)進(jìn)行研究、開發(fā)隨后投入實(shí)際應(yīng)用。值得一提的是，日本在激光薄板的拼焊工藝方面的研究已經(jīng)達(dá)到了最為合理的金屬組合，這意味著不僅提高了金屬的利用率，二期也減少了模具的使用量和前期開發(fā)。與此同時(shí)德國的BMW汽車公司也從1987年開始將激光快速成型技術(shù)應(yīng)用在車輛的大批量生產(chǎn)，并且也建立起了五軸聯(lián)動(dòng)多用激光加工中心。而法國的Sciaky公司也建立了一條運(yùn)

25、用于車身多點(diǎn)焊接的生產(chǎn)線，從焊接質(zhì)量和到焊接效率都得到很大的提高[6]。</p><p>　　當(dāng)然，在國內(nèi)而言，香港和臺(tái)灣比內(nèi)地起步更早,僅在臺(tái)灣，臺(tái)灣大學(xué)就擁有專門的LOM設(shè)備,且臺(tái)灣已經(jīng)有民間工業(yè)企業(yè)和軍方配備多臺(tái)進(jìn)口SL系列設(shè)備。在香港，香港生產(chǎn)力促進(jìn)局和香港眾多高校也不例外，如香港科技大學(xué)、香港理工大學(xué)、香港城市大學(xué)等均已擁有RP設(shè)備,其建設(shè)重點(diǎn)是促進(jìn)快速成型相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用和推廣[5]。</p>

26、;<p>　　而內(nèi)地則相對(duì)較晚，國內(nèi)自從20世紀(jì)90年代初便開始低這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行研究,目前已有西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、清華大學(xué)等國內(nèi)一流高校、北京隆源公司等研究單位已經(jīng)自主開發(fā)了快速成型設(shè)備并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化投向市場。其中,值得一提的是西安交大研發(fā)的紫外光CPS系列光固化成型系統(tǒng)快速成型機(jī)等高新技術(shù),成功的引起了國內(nèi)外的高度轟動(dòng);而華中科技大學(xué)也在研究LOM、SLS工藝,并且推出了一系列快速成型機(jī)和成型材料;清華大學(xué)主要

27、在RP方面的現(xiàn)代成型學(xué)理論方向有了重大突破,并開展了一系列基于SL工藝的金屬模具的研發(fā)工作;北京隆源公司的研究成果主要集中在SLS系列快速成型設(shè)備和配套材料方面并且承接與該技術(shù)相關(guān)的制造工程項(xiàng)目[6]。</p><p>　　1.2.2現(xiàn)有研究成果</p><p>　　目前，德國EOS公司在這方面的研究與開發(fā)成果走在世界前列。該公司已研發(fā)出了可直接對(duì)未經(jīng)預(yù)熱的金屬粉末而直接進(jìn)行激光燒結(jié)的系統(tǒng)

28、。該系統(tǒng)所使用的快速成型材料是用不同金屬粉末組成的金屬混合物，因此各混合物在燒結(jié)過程中就能相互補(bǔ)償體積的變化而使混合粉末的收縮率小到可以忽略不計(jì)，有利于保證零件的制造精度；而且，各金屬混合物的粒度僅有0．5微米左右，這不僅有利于提高零件的表面質(zhì)量，也可用來制造形狀復(fù)雜的薄壁金屬零件，特別是可以用來制作注塑模具。并且該公司還開發(fā)了激光燒結(jié)材料為尼龍、聚苯乙烯等非金屬粉末的系統(tǒng)，大大開拓了快速成型機(jī)械的使用范圍，而除了用在制造熱塑性零件外，

29、一些鑄造廠已經(jīng)可以將經(jīng)過該技術(shù)燒結(jié)而成的聚苯乙烯模具用于做熔模鑄造技術(shù)中的母模。如DTM公司研發(fā)的先進(jìn)SLS(可選性激光燒結(jié))快速成型系統(tǒng)，包括SInterstation2000，Sin—terstation2500和SInterStation2500。Sln-terstation2500就具有成型選材范圍廣、零件制造速度快等一些新的優(yōu)點(diǎn)，也就能直接用于制造金屬模具和零件制造上[7]。</p><p><b

30、>　　1.3技術(shù)路線</b></p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)該課題的設(shè)計(jì)，以及保證其合理性和傳動(dòng)準(zhǔn)確性。主要采用以下技術(shù)線路來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　傳動(dòng)部分采用日本松下交流伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，為了減少傳動(dòng)的誤差，采用剛性聯(lián)軸器直接連接把電機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞到絲杠上，確定工作臺(tái)在Ｘ，Ｙ，Ｚ三個(gè)坐標(biāo)上的移動(dòng)由絲杠螺母直接帶動(dòng)，減少系統(tǒng)原理性誤差。 </p><

31、p>　　同時(shí)，為了保證此技術(shù)線路的合理性，我們?cè)赯軸的設(shè)計(jì)上，精度的控制就顯得尤為重要，因此我們擬定Z軸的缸體采用拼裝設(shè)計(jì)。在減少制造難度的同時(shí)，為保證精度，采用合理的定位方式；在必要的地方采用肋板，增加缸體的剛性。并且通過研究我們發(fā)現(xiàn)，在鋪粉時(shí)，由于熱量和磁性的作用，起刮粉用的刮板會(huì)粘連部分金屬顆粒，，這也會(huì)對(duì)每次刮粉量以及刮板的剛性有一定影響而干擾系統(tǒng)傳動(dòng)精度，因此我們除了采用陶瓷刀具之外，還保證刮板有一定的工作角度，在刮板刮

32、粉過程就類似車床刀具的切削過程，減少金屬粉末的粘連。也保證了傳動(dòng)的精度。</p><p>　　本課題主要研究的是刮粉裝置的設(shè)計(jì)，在豎直的基板上有滾珠絲杠，在伺服電機(jī)的帶動(dòng)下，刮板在基板上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刮粉的目的。</p><p><b>　　1.4論文內(nèi)容簡介</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次檢驗(yàn)過程，是理論聯(lián)系

33、實(shí)踐的一次最佳體現(xiàn)，對(duì)于即將走向崗位的我們絕對(duì)是一次很好的機(jī)會(huì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算繪圖的時(shí)候，CAD，Proe或是UG等三維軟件，文獻(xiàn)檢索和外文翻譯每一步都需要我們仔細(xì)認(rèn)真的完成。一步一個(gè)腳印，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的整套流程。</p><p>　　本論文包括如下幾個(gè)方面的內(nèi)容：</p><p>　　第1章是緒論部分，主要介紹功能梯度材料激光快速成型相關(guān)的概念，還介紹相關(guān)技術(shù)目前的國內(nèi)外發(fā)展情況；<

34、/p><p>　　第2章激光快速成型原理，主要介紹本課題的理論依據(jù)；</p><p>　　第3章刮粉裝置的設(shè)計(jì)，這一章是本論文的核心部分，介紹相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　第4章結(jié)論與展望，總結(jié)部分，對(duì)激光快速成型技術(shù)提出自己的看法。</p><p><b>　　第5章致謝。</b></p>

35、;<p>　　最后是參考文獻(xiàn)資料。</p><p>　　2 一體機(jī)設(shè)計(jì)的總體思路</p><p><b>　　2.1前言</b></p><p>　　近些年發(fā)展起來的激光快速成型（LRP）技術(shù)主要有激光直接制造技術(shù)（DLF）；選擇性激光融化技術(shù)（SLM）；立體光造型（SLA）技術(shù)；選擇性激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)；激光熔覆成型(LCF

36、)技術(shù)；激光近形(LENS)技術(shù)；激光薄片疊層制造(LOM)技術(shù)；激光誘發(fā)熱應(yīng)力成形(LF)技術(shù)及三維印刷技術(shù)等[13]。在這幾種技術(shù)中，DLF技術(shù)和SLM技術(shù)由于其材料的選擇性廣、多余材料易于清除、再加上其應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)使其在現(xiàn)在的機(jī)械制造業(yè)中收到越來越廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　DLF技術(shù)是利用送粉式激光熔覆逐點(diǎn)、逐層沉積，實(shí)現(xiàn)三維任意形狀高性能金屬零件的近凈成型。SLM技術(shù)是以選擇性激光燒結(jié)(lec

37、tiveＬaser　Sinter，SLS)技術(shù)為基礎(chǔ)，基于快速成型的最基本思想，)技術(shù)為基礎(chǔ)，基于快速成型的最基本思想，即逐層熔覆的“增量”制造方式，根據(jù)三維CAD模型直接成型具有特定幾何形狀的零件，成型過程中金屬粉末完全熔化，產(chǎn)生冶金結(jié)合[25]。</p><p><b>　　2.２總體設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　本課題所設(shè)計(jì)的刮粉裝置是DLF和SLM結(jié)合

38、成一體機(jī)組成系統(tǒng)的一個(gè)部分，其裝配原理圖如下：</p><p>　　8—滾珠絲杠；12—送粉缸；</p><p>　　14—刮板；16—交流伺服電機(jī)17—彈性管聯(lián)軸器；</p><p>　　圖2—1 激光快速成型刮粉裝置裝配示意圖</p><p>　　如上圖所示，俯視圖的三個(gè)缸體，從左到右依次是送粉缸，成形缸，回粉缸，滾珠絲杠8在伺服電機(jī)16

39、的控制下開始轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服電機(jī)和滾珠絲杠是通過17彈性聯(lián)軸器聯(lián)接在一起的，絲杠外面有防塵罩，滾珠絲杠上的絲杠螺母聯(lián)接有工作臺(tái)，工作臺(tái)與刮板14由六角螺釘相連，刮板形狀為L型，中間有肋板增加其剛性要求，刮刀設(shè)計(jì)位置和三個(gè)缸體的長度稍長，且在刮刀上，設(shè)計(jì)有U型的槽，當(dāng)刮刀和刮板安裝得當(dāng)之后，用六角螺釘擰緊，U型槽的作用就是控制刮刀的垂直精度，調(diào)整上下移動(dòng)的位置，提高精度要求。</p><p>　　此裝置的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了刮刀和

40、缸體間接觸的精度要求，保證刮刀可以在Z軸的上下運(yùn)動(dòng)過程中準(zhǔn)確的送粉和刮掉多余的粉。</p><p><b>　　3 刮粉裝置設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1電機(jī)選型計(jì)算</b></p><p>　　交流伺服電機(jī)具有響應(yīng)迅速、精度和效率高、負(fù)載能力強(qiáng)、控制性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛使用在閉環(huán)或半閉環(huán)控制的伺服系統(tǒng)

41、中。</p><p>　　交流伺服電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)是設(shè)計(jì)時(shí)選用電動(dòng)機(jī)的依據(jù)。具體如下[14]:</p><p>　?。?）額定功率，電機(jī)主軸上輸出功率的額定值。即電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行的輸出功率。在額定功率下，允許電機(jī)長期連續(xù)運(yùn)行而不致過熱。如果電機(jī)在超過額定功率的條件下運(yùn)行，將發(fā)生過熱，長期過載工作則有燒壞電機(jī)的危險(xiǎn)。</p><p>　?。?）額定電壓，電動(dòng)機(jī)

42、在額定狀態(tài)下工作時(shí)，勵(lì)磁繞組和電樞控制繞組上應(yīng)加的電壓額定值。</p><p>　?。?）額定電流，電動(dòng)機(jī)在額定電壓下，驅(qū)動(dòng)負(fù)載為額定功率時(shí)電樞控制控制繞組中的電流。</p><p>　?。?）額定轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下，輸出額定功率時(shí)的轉(zhuǎn)速。</p><p>　?。?）額定扭矩，電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下軸的輸出扭矩</p><p>　?。?）最

43、大扭矩，電動(dòng)機(jī)在短時(shí)間內(nèi)可以輸出的最大的扭矩，最大扭矩可以達(dá)到最大扭矩的5到10倍。</p><p>　　下面根據(jù)絲杠的對(duì)轉(zhuǎn)矩的要求計(jì)算應(yīng)該選用的伺服電機(jī)：</p><p>　　計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>　　１.已知滾珠絲杠的密度，得</p><p><b>　　（３－１）</b></p>

44、<p>　?。ǎ保┯?jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p><b>　?。ǎ?２）</b></p><p>　　（２）計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的移動(dòng)部件得轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>　　由已知條件可知壓在Ｘ方向絲杠上的的執(zhí)行總部件的總質(zhì)量，電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，絲杠執(zhí)行部件在軸向的移動(dòng)距離L=1cm，得</p><p>&l

45、t;b>　?。ǎ常常?lt;/b></p><p>　　（３）由式（2-26）計(jì)算加在電動(dòng)機(jī)軸上總的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p><b>　　（３－４）</b></p><p>　　2.計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載力矩</p><p>　?。?）計(jì)算絲杠工作時(shí)的力矩</p><p>　

46、　已知在絲杠工作狀態(tài)下坐標(biāo)軸的軸向負(fù)載，電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行部件在軸向移動(dòng)的距離，進(jìn)給轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)總效率，由（2-54）式得： 　　　　　　　　　　　　（３－５）</p><p>　?。ǎ玻┯?jì)算滾珠絲杠預(yù)緊力而產(chǎn)生的附加負(fù)載力矩</p><p>　　已知滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力，滾珠絲杠螺母副的基本導(dǎo)程</p><p><b>　?。ǎ常叮?lt;/b&

47、gt;</p><p>　　3.計(jì)算坐標(biāo)軸折算到電動(dòng)機(jī)軸上所需的力矩</p><p>　?。?）計(jì)算線性加速度力矩</p><p>　　已知機(jī)床執(zhí)行部件以最快的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)得最高轉(zhuǎn)速　　　　　　　　電動(dòng)機(jī)得轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為</p><p><b>　　得：</b></p><p><b>

48、　　（３－７）</b></p><p>　?。?）計(jì)算階躍加速力矩</p><p><b>　　已知加速時(shí)間</b></p><p><b>　?。ǎ常福?lt;/b></p><p>　?。?）計(jì)算坐標(biāo)軸所需的折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種力矩</p><p>　　a.計(jì)算

49、線性加速度時(shí)空載啟動(dòng)力矩</p><p><b>　?。ǎ常梗?lt;/b></p><p>　　b.按式（2-61）計(jì)算階躍加速時(shí)空載啟動(dòng)力矩</p><p>　　c.按式（2-57a）計(jì)算快進(jìn)力矩</p><p>　　d.按式（2-57b）計(jì)算工進(jìn)力矩</p><p>　　4.選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)的型號(hào)&

50、lt;/p><p>　　（1）選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)型號(hào)</p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算，選擇日本松下交流伺服電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。主要技術(shù)參數(shù)如下表３-１：</p><p>　　該電動(dòng)機(jī)的額定力矩３.１８N·m，均大于機(jī)床快進(jìn)所需的驅(qū)動(dòng)力矩，因此符合要求。</p><p><b>　　（2）慣量匹配預(yù)算</b></

51、p><p>　　為使機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的慣量達(dá)到較合理的匹配，系統(tǒng)的負(fù)載慣量與伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之比一般應(yīng)滿足（2-67），即得：</p><p>　　而在本例中，故滿足慣量匹配要求。</p><p>　　本課題所選用的電機(jī)為松下A5系列電機(jī)，其規(guī)格如下：</p><p><b>　　制動(dòng)器規(guī)格：</b></p>&

52、lt;p><b>　　容許負(fù)載如下：</b></p><p>　　圖3—1 伺服電機(jī)示意圖</p><p>　　轉(zhuǎn)動(dòng)慣量匹配驗(yàn)算：最終折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量Jd與電動(dòng)機(jī)自身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm之比值，應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，既不能太大，也不能太小。為了使系統(tǒng)的慣量達(dá)到較符合的匹配，一般將該比值控制在下式所規(guī)定的范圍內(nèi)，即</p><p>　　經(jīng)

53、驗(yàn)算，此電機(jī)符合對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的要求。</p><p>　　力矩匹配驗(yàn)算：為了保證伺服系統(tǒng)的正常工作，伺服電動(dòng)機(jī)的最大力矩Tmax和額定力矩Tm應(yīng)滿足下列關(guān)系：</p><p>　　在空載啟動(dòng)時(shí) Tmax≥Tq</p><p>　　在切削進(jìn)給時(shí) Tmax≥Tt，Tm≥Tt</p><p>　　經(jīng)驗(yàn)算，此電機(jī)符合對(duì)力矩大小的要求。</p&

54、gt;<p><b>　　3.2聯(lián)軸器選型</b></p><p>　　聯(lián)軸器是用來聯(lián)接進(jìn)給機(jī)構(gòu)的兩根軸使之一起回轉(zhuǎn)以傳遞扭矩和運(yùn)動(dòng)的一種裝置。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，被連接的兩軸不恩能夠分離，只有停車時(shí)，將聯(lián)軸器拆開，兩周才能脫開。</p><p>　　目前的聯(lián)軸器的類型繁多，有液壓式，電磁式和機(jī)械式。機(jī)械式聯(lián)軸器是應(yīng)用最廣泛的一種，它借助于機(jī)械構(gòu)件相互間的機(jī)械作

55、用力來傳遞扭矩，大致可將聯(lián)軸器分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器兩大類。</p><p>　　本課題所設(shè)計(jì)的刮粉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，聯(lián)接電動(dòng)機(jī)和刮粉絲杠的聯(lián)軸器，選用彈性聯(lián)軸器。而常見的聯(lián)軸器的固定方式有如下幾種：</p><p><b>　　定位螺絲固定</b></p><p>　　兩個(gè)定位螺絲間隙90°對(duì)所有固定的軸進(jìn)行鎖緊，是一種傳統(tǒng)的固定方式，

56、由于螺絲的前端與軸心接觸，可能造成軸心的損傷或拆卸困難。</p><p><b>　　2.加緊螺絲固定</b></p><p>　　利用內(nèi)六角螺栓擰緊的力量，而將軸心緊緊夾住。這種方法固定及拆卸方便，而不會(huì)造成軸心的損傷，是一種很常見的固定方法</p><p><b>　　3鍵槽型</b></p><p

57、>　　這種類型與定位螺絲固定型一樣，是一種最傳統(tǒng)的固定方式，適合高扭矩的傳動(dòng)，為防止軸向滑動(dòng)，通常與定位螺絲固定型，加緊螺絲固定型并用。</p><p><b>　　4復(fù)合固定方式</b></p><p>　　在聯(lián)軸器的固定中，我們采用LK6系列加緊螺絲固定波紋式（波紋管聯(lián)軸器）</p><p>　　LK6系列彈性聯(lián)軸器基本參數(shù)及主要尺寸

58、：</p><p>　　所選電機(jī)軸直徑為，根據(jù)所選點(diǎn)電機(jī)的額定扭矩為0.64N·m，瞬時(shí)最大扭矩達(dá)到1.91N·m上表選擇LK6-c32聯(lián)軸器，其參數(shù)如下：</p><p>　　聯(lián)軸器外徑，主/從動(dòng)軸直徑，聯(lián)軸器長度43mm，選用鋁合金材料的聯(lián)軸器，最大扭矩為5N·m，此扭矩滿足電機(jī)扭矩要求。</p><p>　　LK6-c32彈性管聯(lián)

59、軸器其圖形如下，結(jié)構(gòu)類型恰如第二種類型的功能介紹：</p><p>　　圖2—1 彈性聯(lián)軸器示意圖</p><p>　　3.3刮粉刀架和刀具設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1刮粉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　1—與滑塊聯(lián)接內(nèi)六角螺釘；2—肋板；</p><p>　　3—與絲杠螺母聯(lián)接內(nèi)六角螺釘；4—刮板；5—與刮板聯(lián)

60、接的螺釘；6-刮刀； </p><p>　　圖3—31 激光快速成型刀架裝配示意圖</p><p>　　刮粉裝置的設(shè)計(jì)是DLM和SLF一體機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。而刀架與絲杠的安裝和刮刀與刀架的安裝，兩部分都將影響成型件的質(zhì)量和精度。其中4是刮板，6是刮刀，2是刮板上的肋板，1上的左右四個(gè)六角螺釘和直線導(dǎo)軌的滑塊相連，3的肋板左右兩個(gè)六角螺釘和絲杠上的工作臺(tái)相連。刮粉刀為提高上下z軸的

61、精度，這設(shè)計(jì)成如下圖所示的結(jié)構(gòu)，它有四個(gè)U型槽，六角螺釘聯(lián)接刀架和刮粉刀，U型槽的作用可以調(diào)節(jié)刮粉刀的上下高度，進(jìn)而使刮粉更佳的精確，如下圖的二維結(jié)構(gòu)</p><p>　　刮刀在上移動(dòng)時(shí)，刮刀應(yīng)該選用表面張力值較小的材料，如金屬鋁、有機(jī)物聚四氟乙烯等。刮刀速度高，可以使刮刀前的粉末被刮的更加均勻有效，但是太高會(huì)帶動(dòng)已形成部分，影響位置精度，同時(shí)液面的修復(fù)水平效果不好。為方便零件的安裝和采購，刮刀機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)所采用的

62、方式及零件的規(guī)格要和掃描系統(tǒng)保持一致，同時(shí)為滿足刮刀的速度要求，對(duì)于3.1中伺服電機(jī)的選取是必要的。</p><p>　　圖2—1 激光快速成型刮粉裝置裝配示意圖</p><p><b>　　3.5絲杠設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.5.1絲杠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　送粉絲杠是整個(gè)送粉裝置的重要組成部分，在送

63、粉流程中，不可替代。正是通過交流伺服電機(jī)與絲杠的組合實(shí)現(xiàn)送粉量的精確控制。對(duì)送粉絲杠的設(shè)計(jì)精度要求較高。其三維外形圖如下：</p><p>　　1—絲杠軸與聯(lián)軸器相連；2、3—安裝軸承的軸；</p><p>　　4—螺紋軸，連接螺母；5—滾珠絲杠；</p><p>　　圖3.5.1 絲杠左邊的造型設(shè)計(jì) </p><p>　

64、　軸1處為絲杠軸與聯(lián)軸器相連接的部分。在此軸1上有錐形盲孔。雖然聯(lián)軸器擰緊內(nèi)六角螺釘后可以將相連接的軸依靠摩擦力緊緊的連在一起，當(dāng)為了確保聯(lián)軸器與軸之間不會(huì)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，因而使此聯(lián)軸器上的緊定螺釘端部插入盲孔中，起到防止軸與聯(lián)軸器的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　軸2與軸3靠近絲杠處出是用于安裝帶密封圈的60°角接觸軸承。此處的安裝的軸承帶密封圈是為了防止粉末在傳輸過程中進(jìn)入到軸承中，致使軸承加速磨損無

65、法正常使用。在軸2的右側(cè)加工有退刀槽。</p><p>　　軸上2、3處是用于軸承內(nèi)圈的固定。此處的軸承與軸采用過渡配合，即可以保證絲杠的正常轉(zhuǎn)動(dòng)，也方便軸承的拆卸。采用過盈配合則不利于拆卸。</p><p>　　軸5即為所設(shè)計(jì)的絲杠軸。絲杠軸外有防塵罩，有利于粉末在絲杠軸上向前傳送。其傳送粉末是根據(jù)利器螺旋的原理，即當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)達(dá)到一定速度時(shí)，螺紋會(huì)推動(dòng)粉末向前運(yùn)動(dòng)，達(dá)到送粉目的。<

66、/p><p>　　3.5.2絲杠相關(guān)計(jì)算</p><p>　　滾珠絲杠副作為關(guān)鍵的滾動(dòng)傳動(dòng)元件，被廣泛應(yīng)用于各種需要定位或傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)中，對(duì)機(jī)構(gòu)的性能舉足輕重。在實(shí)際應(yīng)用中，滾珠絲杠副的安裝方式 的選擇，同樣會(huì)影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的工作效果，根據(jù)具體應(yīng)用情況的不同，滾珠絲杠副的安裝可以有多種不同的方式。不同的安裝方式（即支承形式）都有其各自的特點(diǎn)，選取時(shí)，既 要考慮實(shí)際工作要求（定位精度、傳動(dòng)速度、扭矩

67、和推力情況等），又要結(jié)合滾珠絲杠副型號(hào)規(guī)格的選擇（涉及內(nèi)容較多，詳情請(qǐng)參閱本站滾珠絲杠副類別的相關(guān)內(nèi)容），只有兩者綜合考慮合理搭配，才能實(shí)現(xiàn)最佳效果，發(fā)揮滾珠絲杠副的最大價(jià)值。 </p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)速適中、精度較高的場合。該形式兩端分別分別由一對(duì)軸承約束軸向和徑向自由度，負(fù)荷由兩組軸承副共同承擔(dān)。也可以使兩端的軸承副承受反 向預(yù)拉伸力，從而提高傳動(dòng)剛度。在定位要求很高的場合，甚至可以根據(jù)受力情況和

68、絲杠熱變形趨勢(shì)精確設(shè)定目標(biāo)行程補(bǔ)償量，進(jìn)一步提高定位精度。“固定—固定”型有時(shí)也被 片面地叫做“雙推－雙推”，實(shí)際上由于徑向力的存在幾乎很少能用兩個(gè)推力軸承作為固定端。  </p><p><b>　　絲杠零件圖如下：</b></p><p>　　圖3.5.2絲杠左邊的造型設(shè)計(jì) </p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，工作臺(tái)、工件和夾具

69、的總質(zhì)量(所受的重力),其中,工作臺(tái)的質(zhì)量 (所受的重力 )100kg;工作臺(tái)的最大行程 500mm;工作臺(tái)快速移動(dòng)速度Vmax為10000mm/min;工作臺(tái)采用線型直線導(dǎo)軌,導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦系數(shù)0.5 ,靜摩擦系數(shù)0.2;工作臺(tái)臺(tái)的定位精度為30μm ,重復(fù)定位精度為20μm;機(jī)床的工作壽命為20000h (即工作時(shí)間為 10年)。</p><p><b>　　1導(dǎo)軌摩擦力的計(jì)算</b>&l

70、t;/p><p>　　Fμ0=μ （W+fg ）=0.15× （1000+1500 N）=375N　　　　　　?。ǎ常保?lt;/p><p>　　F0=　　　　　　　　　　　　?。ǎ常玻?lt;/p><p>　　2計(jì)算滾珠絲攻螺母副的軸向載荷</p><p>　　計(jì)算最大載荷Famax、最小軸向負(fù)載F

71、amin</p><p>　　Famax=Famin= Fμ0=375N</p><p>　　2-1.滾珠絲攻的動(dòng)載荷計(jì)算和直徑估算</p><p>　　1）確定滾珠絲杠導(dǎo)程</p><p>　　根據(jù)已知條件，電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為，側(cè)有公式：</p><p><b>　?。ǎ常常?lt;/b></

72、p><p>　　2）計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速和平均載荷</p><p>　?。?）將切削力的軸向載荷定位最大的軸向載荷Fmax，快速移動(dòng)和轉(zhuǎn)塘定位時(shí)的軸向載荷定為最小軸向載荷Fmin。一般切削和精細(xì)切削時(shí)，滾珠絲杠螺母副的軸向載荷F2、F3分別可按下試計(jì)算：</p><p>　　F2=Famin+20%Famin， F3=Famin+5%Famax　　　　　　　

73、（３－４）</p><p>　　F1=F2=F3=F4=Fa=375N</p><p>　?。?）計(jì)算滾珠絲杠在各種切削方式下的轉(zhuǎn)速</p><p><b>　?。ǎ常担?lt;/b></p><p>　　(3) 計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速</p><p>　　=q1/100 +q1/100+………

74、.+ qn/100</p><p>　　=1×200=200r/min　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。ǎ常叮?lt;/p><p>　　(4)按公式計(jì)算平均載荷</p><p>　　Fm=　　　　　?。ǎ常罚?lt;/p><p><b>　　=375 N</b></p><p&

75、gt;　　3）確定滾珠絲杠預(yù)期德的額定動(dòng)載荷Cam</p><p>　?。?）按預(yù)定工作時(shí)間估計(jì)</p><p>　　查表可知載荷性質(zhì)系數(shù)。已知初步選擇的精度為2級(jí)，精度系數(shù),可靠性系數(shù)，側(cè)有公式可得：</p><p><b>　?。ǎ常福?lt;/b></p><p>　　（2）因?qū)L珠絲杠螺母副將實(shí)施預(yù)緊，查表2-21得

76、，則</p><p>　?。?）確定滾珠絲杠預(yù)緊的額定動(dòng)載荷。</p><p>　　取以上兩種結(jié)果最大值 即=N最大。</p><p>　　4）按精度要求確定允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑</p><p>　?。?）根據(jù)定位精度和重復(fù)定位精度的要求估算允許的滾珠絲杠最大變形</p><p>　　已知工作臺(tái)的定位精度為30

77、，重復(fù)定位20 </p><p><b>　　則可求得：</b></p><p><b>　?。ǎ常梗?lt;/b></p><p><b>　　（３－１０）</b></p><p>　　取上述計(jì)算結(jié)果的較小值，即</p><p>　?。?）估算允許的滾珠絲

78、攻的最小螺紋底徑。</p><p>　　本機(jī)床工作臺(tái)（X軸）滾珠絲杠螺母副的安裝方式采用兩端國定方式。</p><p>　　滾珠絲杠螺母的兩個(gè)固定支承之間的距離為</p><p>　　L=行程+安全行程+2余程+螺母長度+之成長度</p><p>　?。?.2~1.4）行程+（25~30）L0</p><p>　　取

79、 L=1.4行程+30L0　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。ǎ常保保?lt;/p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　又F0=500 N</b></p><p><b>　?。ǎ常保?lt;/b></p><p>　　5）初步確定滾珠塑鋼螺母型號(hào)

80、</p><p>　　根據(jù)計(jì)算所確定L0、Cam、d2m，初步選型FFZD型內(nèi)循環(huán)墊片預(yù)緊螺母滾珠絲杠螺母副FFZD1605-3，尺寸如下：</p><p><b>　　故滿足要求。</b></p><p>　　6））確定滾珠絲杠螺母的預(yù)緊力</p><p>　　7）計(jì)算滾珠絲杠螺母副的目標(biāo)形成補(bǔ)償值與預(yù)拉伸力</

81、p><p>　?。?） 計(jì)算目標(biāo)性的補(bǔ)償值</p><p>　　已知溫度變化度，絲杠的線膨脹系數(shù)度，滾致死剛又笑螺母副的有限行程：</p><p>　　工作臺(tái)行程+安全行程+2*余程+螺母長度　　　　　　　　　　　?。ǎ常保玻?lt;/p><p>　　=（500+5*5+2*10+83）mm=628mm</p><p>　　

82、（2）計(jì)算滾珠絲杠預(yù)拉伸力</p><p>　　已知滾珠絲杠螺母底徑，滾珠絲杠的溫升變化度，則</p><p><b>　　（３－１）</b></p><p>　　8）確定滾珠絲杠螺母副支承用軸承的規(guī)格型號(hào)</p><p>　?。?）軸承所承受的最大軸向載荷</p><p>　?。?）計(jì)算軸承的預(yù)

83、緊力</p><p><b>　　（３－１３）</b></p><p>　?。?）計(jì)算軸承的當(dāng)量軸向載荷</p><p><b>　　（３－１４）</b></p><p>　?。?）計(jì)算軸承的基本額定動(dòng)載荷C</p><p>　　已知軸承的工作轉(zhuǎn)速，軸承所承受的當(dāng)量軸向載荷F

84、Bmax=4277.44N,周詳?shù)幕绢~定壽命L=20000h。澤州相分力為：</p><p><b>　?。ǎ常保担?lt;/b></p><p>　　因?yàn)?，所以查?-25，軸向系數(shù)X=1.9，軸向系數(shù)Y=0.54，故：</p><p><b>　　（３－１６）</b></p><p><b&

85、gt;　　（３－１７）</b></p><p>　?。?）確定軸承的規(guī)格型號(hào)</p><p>　　因?yàn)闈L珠絲杠螺母采取預(yù)拉伸措施，所以選用角接觸球軸承背對(duì)背安裝，已組成滾珠絲杠兩端國定的形式。由于滾珠絲杠螺母副底徑，所以選擇內(nèi)徑，以滿足滾珠絲杠結(jié)構(gòu)的要求。</p><p>　　在滾珠絲杠的兩個(gè)鍋頂端均選擇國產(chǎn)60度角接觸球軸承兩件一組背對(duì)背安裝，組成滾珠

86、絲杠的兩端國定支撐方式。軸承型號(hào)7001C，尺寸（內(nèi)徑*外徑*寬度）為12*28*8。并在脂潤滑狀態(tài)下急速為1500r/min，故滿足要求，并且預(yù)緊載荷力也符合要求。該軸承的額定動(dòng)載荷，而該軸承在2000h工作壽命C=39250N，也滿足要求。</p><p>　　3.滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗(yàn)</p><p>　　3-1.滾珠絲杠螺母臨界壓縮載荷和校驗(yàn)</p><p

87、>　　本工作臺(tái)的滾珠絲杠支承方式采用預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)，絲杠始終受拉不受壓。因此，不存在壓感不穩(wěn)定問題。</p><p>　　3-2.滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的校驗(yàn)</p><p>　　滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算的長度L2=837.5mm.已知彈性模量，材料密度重力加速度</p><p>　　安全系數(shù)K1=0.8.由表2-44得。</p><p>

88、;　　滾珠絲杠的最小慣性為</p><p><b>　　（３－１８）</b></p><p>　　滾珠絲杠的最小截面積為：</p><p><b>　?。ǎ常保梗?lt;/b></p><p>　　故可由式（2-36）得</p><p><b>　　（３－２０）<

89、/b></p><p>　　=4196698r/min</p><p>　　本工作臺(tái)滾珠絲杠螺母副的最高轉(zhuǎn)速為1500r/min，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其臨界轉(zhuǎn)速，故滿足要求。</p><p>　　3-3.滾珠絲杠螺母副額定壽命的校驗(yàn)</p><p>　　滾珠絲杠的壽命主要受疲勞壽命。其中90%不發(fā)生疲勞剝落的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)速。</p>

90、<p>　　查表A-3得滾珠絲杠額定動(dòng)載荷，運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù)，滾珠絲杠的軸向載荷，滾珠絲杠螺母副轉(zhuǎn)速故由式得：</p><p><b>　　（３－２１）</b></p><p>　　額定壽命規(guī)定為20000h。一般來講，在機(jī)床設(shè)計(jì)來說只要總時(shí)間壽命，故滿足要求。</p><p>　　4 .機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的剛度</p>&l

91、t;p>　　4-1.計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度計(jì)算</p><p>　?。?）計(jì)算滾珠絲杠的剛度計(jì)算</p><p>　　本工作臺(tái)的絲杠支承方式為兩端固定，當(dāng)滾珠絲杠的螺母中心位于滾珠絲杠的兩支承的中心位置（a=L/2,L=1075mm）時(shí)，滾珠絲杠螺母副具有最小拉壓剛度，計(jì)算：</p><p><b>　　（３－２２）</b></p>

92、;<p><b>　　當(dāng)</b></p><p><b>　?。ǎ常玻常?lt;/b></p><p>　　（2）計(jì)算滾珠絲杠與滾道的接觸剛度</p><p><b>　?。ǎ常玻矗?lt;/b></p><p>　?。?）計(jì)算滾珠絲杠與滾道的接觸剛度</p>

93、<p>　　查附錄A表A-3得滾珠與滾道的接觸剛度K=1585N/um,額定載荷得：</p><p><b>　　（３－２５）</b></p><p>　　（4）計(jì)算進(jìn)給轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度最大值為</p><p>　　由式（2-47a）得進(jìn)給轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最大值為</p><p><b&

94、gt;　　（３－２６）</b></p><p><b>　　故</b></p><p>　　得進(jìn)給系統(tǒng)的綜合拉壓力剛度的最小值為</p><p><b>　?。ǎ常玻罚?lt;/b></p><p><b>　　故</b></p><p>　　4

95、-2.滾珠絲杠螺母副的扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算</p><p>　　由圖1-1可知，扭矩作用點(diǎn)之間的距離。已知剪切模量G=，</p><p><b>　　滾珠絲杠底徑。</b></p><p>　　得 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３－２８）</p><p><b>　　3.6導(dǎo)軌設(shè)計(jì)</b&

96、gt;</p><p>　　隨著現(xiàn)今技術(shù)制造的不斷提升，各大工廠的傳統(tǒng)制造也發(fā)生了不小的變化，例如數(shù)控、工業(yè)機(jī)器臂等技術(shù)都在各類生產(chǎn)線上得到了廣泛的使用。與此同時(shí)機(jī)器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精度與導(dǎo)向精度、進(jìn)給速度都在不斷的提升，使其傳統(tǒng)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化，自從1973年使線性直線導(dǎo)軌商品化到現(xiàn)今，不僅以其獨(dú)特的性質(zhì)，逐漸的取代了傳統(tǒng)的滑動(dòng)導(dǎo)軌，在各大工業(yè)制造中也是廣泛的使用，線性直線導(dǎo)軌不僅適應(yīng)到了如今的機(jī)器對(duì)于高速

97、度、低耗能、高精度的要求，更在現(xiàn)如今大的重型加工機(jī)床中應(yīng)用，例如:精度切割機(jī)、機(jī)床、機(jī)械臂與數(shù)控等！</p><p><b>　　線性直線導(dǎo)軌特點(diǎn)：</b></p><p>　　高精度定位：線性直線導(dǎo)軌的工作原理是借助鋼球滾動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的，導(dǎo)軌的摩擦阻力小，動(dòng)態(tài)與靜態(tài)摩擦阻力差值小，這樣就會(huì)產(chǎn)生低速時(shí)不易發(fā)生爬動(dòng)。重復(fù)定位高精度，非常適合重復(fù)運(yùn)動(dòng)的部件。</p>

98、;<p>　　2.適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)并降低驅(qū)動(dòng)功率</p><p>　　使用線性直線導(dǎo)軌的數(shù)控機(jī)床由于摩擦力小，可降低 所欲要的能源與動(dòng)力傳輸使其縮小化，簡單化，從而達(dá)到驅(qū)動(dòng)扭矩減少，降低機(jī)床使用電力與提高機(jī)場的工作效率！</p><p>　　3.拆裝簡易且具有互換性</p><p>　　用過傳統(tǒng)導(dǎo)軌的生產(chǎn)制造商應(yīng)該都清楚傳統(tǒng)的導(dǎo)軌面都需要進(jìn)行刮研的，不僅費(fèi)

99、事還費(fèi)力費(fèi)時(shí)，而一旦機(jī)床精度不準(zhǔn)確，那就需要在一次進(jìn)行刮研。而現(xiàn)今的線性直線導(dǎo)軌都是具備著互換性的，只要更換導(dǎo)軌或者滑塊，機(jī)床就可以重新獲取到高精度！</p><p><b>　　4。降低磨損度</b></p><p>　　穿孔的導(dǎo)軌面是需要流體潤滑的，而由于油模的浮動(dòng)性所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)精度誤差是不可避免的，當(dāng)然在多數(shù)的情況下，流體潤滑液只僅限于邊界，但在這種膜材中大量的

100、能源被摩擦消耗掉了，這就是傳統(tǒng)的導(dǎo)軌，而與此相反的線性直線導(dǎo)軌則不同，因?yàn)闈L動(dòng)接觸的摩擦耗能小，所以滾動(dòng)面的磨損也相對(duì)減少，故就可以使機(jī)床上的導(dǎo)軌系統(tǒng)長期的處于在高精度的狀態(tài)上，同事也降低了潤滑油的使用次數(shù)，把非常費(fèi)力的機(jī)器維護(hù)變的非常容易！</p><p>　　5.直線導(dǎo)軌要比傳統(tǒng)導(dǎo)軌的承載能力強(qiáng)</p><p>　　現(xiàn)今的線性直線導(dǎo)軌都具備著非常優(yōu)秀的承載能力，以及抗顛、搖擺動(dòng)力等，也

101、診因如此直線導(dǎo)軌才會(huì)具有優(yōu)秀的負(fù)載應(yīng)用能力。當(dāng)然如果在設(shè)計(jì)制造中加以適當(dāng)?shù)念A(yù)加載荷可以增加阻力，以便提高抗振性，同時(shí)還可以消除高頻振動(dòng)的現(xiàn)象。</p><p>　　本課題采用四列式低組裝直線導(dǎo)軌，EGH-SA/EGH-CA</p><p>　　圖3.5.1 直線導(dǎo)軌的示意圖 </p><p><b>　　表3.6</b></p>

102、<p>　　3.7工作臺(tái)機(jī)架設(shè)計(jì)</p><p>　　機(jī)架是完成整個(gè)裝配不可或缺的一個(gè)重要組成部分。在機(jī)架上可以清楚地知道各部分組件的安裝位置。了解整個(gè)裝置的大致外形特種。此機(jī)架設(shè)計(jì)中沒有考慮送粉裝置與機(jī)床的連接部分。與機(jī)床連接主要看工作機(jī)床的特點(diǎn)，再做具體設(shè)計(jì)，簡單的說就是在此機(jī)架的底部添加固定裝置。</p><p>　　機(jī)架三維模型如下圖所示：</p>&l

103、t;p>　　1—導(dǎo)軌基板；2—粉缸基板；</p><p>　　3—直線導(dǎo)軌；4—滾珠絲杠；</p><p>　　圖3—7 機(jī)架的三維造型設(shè)計(jì)</p><p>　　線型直線導(dǎo)軌3和基板1相連，滾珠絲杠有固定在基板上，2的簡化的三個(gè)缸體結(jié)構(gòu)，直線導(dǎo)軌的選擇提高刮刀的位置精度第4章 結(jié)論與展望</p><p><b>　　4.1結(jié)

104、論</b></p><p>　　連續(xù)奮戰(zhàn)幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，從開始選題對(duì)快速成型這個(gè)概念一無所知到后期我們這個(gè)團(tuán)隊(duì)團(tuán)結(jié)合作，自己下面查詢數(shù)據(jù)庫資料，到后期整個(gè)團(tuán)隊(duì)在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下對(duì)該課題提出一個(gè)方案，再到后期我們整體同心協(xié)力做完各個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，該課題初步解決了目前市場上已有兩種成型技術(shù)裝置無法一體化的問題，通過將兩種快速成型機(jī)械一體化的設(shè)計(jì)，其機(jī)械的市場適應(yīng)性將大大增強(qiáng)，并且產(chǎn)品生產(chǎn)率將顯著提高。<

105、;/p><p>　　這也是該課題的意義所在。然而在當(dāng)代市場競爭如此激烈的背景下，僅僅止步于該設(shè)計(jì)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，拿快速成型這個(gè)名詞來講，已經(jīng)開始被時(shí)下我們、更能接受的一種叫法-3D打印所取代，并且日益流行，的確，快速成型作為一種快速成長的技術(shù)正悄悄改變我們工業(yè)發(fā)展的方式。它直接將三維仿真與線代生產(chǎn)銜接起來，完全跨越了以往傳統(tǒng)，面對(duì)不同復(fù)雜的零件，需要單獨(dú)設(shè)計(jì)模具或者小批量實(shí)踐的方法來探討一種設(shè)計(jì)的可能性，這種方法往往

106、非常耗時(shí)且前期投入經(jīng)費(fèi)巨大，但是當(dāng)快速成型出現(xiàn)之后，這種局面已經(jīng)在、或者正在被改變，人們逐漸發(fā)現(xiàn)這種生產(chǎn)方式的便利。拿3D打印來說，在目前中國市場內(nèi)，已經(jīng)有北京，杭州，武漢，等四個(gè)城市有單獨(dú)的3D工作室誕生，原理很簡單，只需要一部三維掃描儀，一部發(fā)出指令的電腦，還有打印頭就行，大大縮小傳統(tǒng)的工作空間。當(dāng)然這只是一種嘗試，因?yàn)榭焖俪尚痛_實(shí)還有很多不足之處需要改善，</p><p><b>　　4.2展望&

107、lt;/b></p><p>　　激光快速成型技術(shù)已經(jīng)提出便引起廣泛關(guān)注，最為最新的高科技技術(shù)，現(xiàn)今被越來越深入地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，并發(fā)揮著該技術(shù)巨大的價(jià)值。不斷深入的研究是推動(dòng)激光快速成型技術(shù)發(fā)展的不竭動(dòng)力。對(duì)激光快速成型技術(shù)未來的發(fā)展做如下展望[18]：</p><p>　?。?）更高的成型精度</p><p>　　雖然目前快速成型較傳動(dòng)的制造工藝在制造精

108、度上有很大提高，但是作為高新技術(shù)，必然要朝著成型精度高，工藝優(yōu)化的方向發(fā)展。對(duì)于精度要求高的快速成型件，還需要進(jìn)行精加工。進(jìn)一步提高精度，可以節(jié)省相當(dāng)一部分的資源。</p><p>　?。?）實(shí)現(xiàn)激光快速成型全自動(dòng)化加工</p><p>　　進(jìn)一步提激光快速成型的自動(dòng)化程度，可以節(jié)省大量的人力、物力。其未來應(yīng)朝著智能化、人性化的方向發(fā)展。帶給企業(yè)更高的利潤。</p><

109、p><b>　　（３）與國際接軌</b></p><p>　　由于科技水平的差距，本國的快速成型技術(shù)與世界領(lǐng)先技術(shù)是存在差距的。一方面是設(shè)備上的差距，另一個(gè)更為重要的差距則是材料制造上的差距，這是一塊硬傷，不是短期就可以提高。因此需要與國際接軌，擴(kuò)大交流合作的領(lǐng)域。1.在激光快速成型生產(chǎn)中，因金屬粉末在激光固化過程中本身的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，因而產(chǎn)生了相應(yīng)的了固化過程收縮，從而導(dǎo)致了產(chǎn)

110、品零件的變形，因?yàn)槎鄶?shù)樹脂都有收縮性能，通常情況下其體積收縮率為6％，從分子學(xué)的角度來說，光敏樹脂的固化過程即是從單個(gè)分子體向聚合體轉(zhuǎn)變的過程，由于單分子體和聚合體的分子兩者結(jié)構(gòu)不同，因此固化過程的收縮就本身而言是一個(gè)內(nèi)部過程，它不可避免。因此這種收縮過程反映在產(chǎn)品零件上就會(huì)產(chǎn)生常見的懸臂區(qū)域的翹曲變形現(xiàn)象；</p><p>　　（４）由于快速成型是基于材料累積加工的制造方法，即把零件模型沿金屬材料的累加方向分割

111、成有限個(gè)層片進(jìn)行制造，在分層的方向上，原來具有連續(xù)的表面的模型將被離散化。因此計(jì)算機(jī)能得到信息只要每一層片的輪廓信息和實(shí)體信息，隨之的是丟失了兩截面之間(切片)的過度曲面(曲面片)信息，一個(gè)零件被分層的厚度意味著離散后所能保留的模型的分辯率，分層厚度越大，也就是分辯率越低，因此所遺失的信息越多，最終快速成型過程產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差也越大。因?yàn)樵瓉矸謱拥拿恳粚拥耐獗砻娴那€形成了最后形成的實(shí)體模型的外表面，因此給零件造成了臺(tái)階效應(yīng)。這個(gè)也是零件

112、加工的弊端之所在，需要進(jìn)一步的研究。</p><p>　　（５）由于快速成型技術(shù)的制造方法是分層制作和累加成型，為了能保證兩層薄片直接能可靠地粘接，這就要求激光成型產(chǎn)生新的層片時(shí)，每次激光所能的固化深度cd必須大于分層的厚度T，這樣即可保證新的制作層與上一層能很好的粘接起來。但另一方面這樣也會(huì)造成零件Z向的尺寸誤差。</p><p>　　當(dāng)然，即使目前快速成型技術(shù)任然有很多缺陷和不足，卻任

113、然阻擋不了這項(xiàng)新技術(shù)對(duì)未來工業(yè)發(fā)展的革新作用，如果能在已有技術(shù)的基礎(chǔ)上，總結(jié)規(guī)律加以創(chuàng)新，不久的時(shí)日它將朝著零件精度更高，更加自動(dòng)化的方向發(fā)展。因此我們今天的畢業(yè)課題爭對(duì)快速成型兩種設(shè)備的一體機(jī)的設(shè)計(jì)是有積極意義的，在未來的某個(gè)時(shí)間，它肯定會(huì)大量投向市場，提高生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的普及化。</p><p><b>　　第5章 致 謝</b></p><p>　　本論文

114、是在陳光霞老師的耐心指導(dǎo)下順利完成了。我們學(xué)到了太多太多書本上沒有的知識(shí)，在此，特向我們的陳老師表示最誠摯的謝意和最深切的祝福。感謝您對(duì)我們的指導(dǎo)！</p><p>　　經(jīng)過幾個(gè)月的連續(xù)奮戰(zhàn)，終于完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，感覺特別的有意義和充實(shí)，在這段充滿色彩的日子里，陳光霞老師一直都在耐心而又親切的指導(dǎo)我們，深深的感謝您！我們的收獲頗豐，感受頗多：</p><p>　　當(dāng)然了，首先，這次畢業(yè)設(shè)

115、計(jì)，確實(shí)是我們把四年來所學(xué)的東西都拿了出來了，是騾子是馬，總的拿出來溜溜，大一的時(shí)候做過一級(jí)減速器的課程設(shè)計(jì)，大二的時(shí)候也有機(jī)械原理的設(shè)計(jì)，然后緊接著就是機(jī)械設(shè)計(jì)二級(jí)減速器的設(shè)計(jì)，液壓氣壓傳動(dòng)的課程設(shè)計(jì)，數(shù)控技術(shù)的課程設(shè)計(jì)等等，從這些設(shè)計(jì)中我們都學(xué)到了不少的知識(shí)，真正理解了機(jī)械里的部分奧秘。</p><p>　　然后呢，陳光霞老師在和我們第一次接觸的時(shí)候，就說我們來年來的時(shí)候一定要學(xué)會(huì)一種三維的軟件，因?yàn)楝F(xiàn)在出去