金屬粉末選區(qū)激光熔化三維打印系統(tǒng)研究.pdf

1、選區(qū)激光熔化成形技術是近幾年發(fā)展起來的可直接制造金屬零件的快速成形領域最具發(fā)展前景的技術之一。與傳統(tǒng)加工方法相比，SLM技術利用高功率激光直接熔化金屬粉末，可獲得近全致密度、高尺寸精度的復雜結構金屬零件，在航空航天、生物醫(yī)療及汽車模具等方面具有明顯優(yōu)勢。目前對SLM的研究主要在材料種類及性能分析，對成形設備結構及控制系統(tǒng)研究相對較少，為改善成形設備的結構合理性、加工效率及精度，研發(fā)與SLM成形設備配套的選區(qū)激光熔化三維打印系統(tǒng)具有重要的

2、應用價值。
　　本文根據選區(qū)激光熔化成形設備的結構特點及工作原理，提出了基于SLM成形技術的金屬粉末選區(qū)激光熔化三維打印系統(tǒng)總體方案。分析了SLM成形設備的主要組成及功能，完成了選區(qū)激光熔化三維打印系統(tǒng)的關鍵結構創(chuàng)新設計和三維建模，包括的動態(tài)聚焦三維振鏡式掃描機構、不等高預熱機構和滾珠絲杠側置、鋪粉輥子與刮板復合式鋪粉機構和粉末回收機構等，并確定了各部分機構的傳動和驅動方式。運用ANSYS有限元軟件對鋪粉機構的鋪粉輥子和刮板進行了

3、靜力學和模態(tài)分析，計算了最優(yōu)力作用下鋪粉輥子和刮板的應力應變圖，分析了固有頻率和振型圖，驗證了鋪粉機構的振動滿足結構設計要求，運用ADAMS軟件對金屬粉末SLM三維打印機的鋪粉機構和激光掃描機構進行運動學仿真，確定合理的運動軌跡、運動速度及加速度軌跡。分析了選區(qū)激光熔化三維打印系統(tǒng)的工作方式和控制要求，設計了基于“PC+運動控制卡”的開放式運動控制系統(tǒng)方案，構建出基于運動控制卡的SLM運動控制系統(tǒng)硬件結構，提出了采用基于PC的實時運動控