叠层式物体制造快速成型机机械系统设计摘要而且分类的方法亦有多种。现在，已有多种商品化的快速成形技术和快速成形机，其中最典型的有如下几种液态光敏聚合物选择性固化,简称为或，直译名为“立体平板印刷设备”薄形材料选择性切割，简称为，直译名为“分层物体制造”丝状材料选择性熔覆，简称为，直译名为“熔积成形”粉末材料选择性烧结，简称，直译名为“选择性激光烧结”粉末性材料选择性粘结喷墨式三维打印等。其差别主要在于薄片所采用的原材料类型，由原材料构成截面轮廓的方式，以及截面层与层之间的连接方式。分层实体制造工艺又称叠层实体制造或薄形材料选择性切割，由美国的公司的于年研制成功，并推出产品化的机器。工艺采用薄片材料，如纸塑料薄膜等。片材表面事先涂覆上层热熔胶。加工时，用二氧化碳激光器或刀在计算机控制下切割片材，然后通过热压辊热压，使当前层与下面已成形的工件粘接，从而堆积成型。型快速成形机是由计算机原材料热碾压机构激光切割系统可升降工作台机架和数控系统等组成。其中计算机用于接受和存储工件的三维模型，沿模型的高度方向提取系列的横截面轮廓线，发出控制指令。原材料存储及送进机构将存于其中的原材料如底面有热熔胶和添加剂的纸，逐步送至工作台的上方。热粘压机构将层层材料粘合在起。激光切割系统按照计算机提供的横截面轮廓线，逐在工作台上方的材料上切割出轮廓线，并将无轮廓线区切割成小方网格，这是为了在成形之后能剔除废料。网格的大小据被成形件的形状复杂程度选定，网格愈小，愈容易剔除废料，但花费的时间较长，否则反之。可升降工作台支撑正在成形的工件，并在每层成形之后，降低个材料厚度通常为，以便送进粘合和切割新的层材料。数控系统执行计算机发出的指令，使段段的材料逐步送至工作台的上方，然后粘合切割，最终形成三维工件。机架是整个机器的支撑。其系统见下图快速成形机原理图在快速成形机上，截面轮廓被切割和叠合后所成的制品如下图。其中，所需的工件被废料小方格包围，剔除这些小方格之后，便可得到三维工件。工艺中的成型材料涉及三个方面的问题，即纸热熔胶和涂布工艺。纸材料的选取热熔胶的配置即涂布工艺的研究均要从保证最终成形零件的质量出发，同时要考虑成本。.激光切割系统的设计和计算激光切割系统是由激光器外光路切割头工作台直流伺服电机等组成。其中，激光器的输出功率为发射波长为输入功率为冷却方式为空气冷却激光头尺寸电源尺寸。外光路由个反光镜和个聚焦镜组成，它能保证焦距稳定，切割光斑的直径为。配上激光切割速度与切割功率的自动匹配控制后，光束能恰好切透正在成形的层材料，而不会损伤已成形的下层截面轮廓。激光切割头由两台直流伺服电机驱动，能在平面上作高速精密扫描运动。工作台由精密滚珠丝杠传动，用精密直线导轨导向，重复定位精度为。主要技术参数成形空间激光头最大切割速度激光头定位精度选择激光器当采用激光器切割薄型材料成形时，所需激光的功率可按下式确定式中材料的厚度通常为，常用的纸厚左右，经特殊处理的卷材厚度为烧割材料所需的比热激光光斑的直径激光束的移动速度激光发送系统的透明度材料的吸收系数按上式计算，可以粗略选用全封闭激光器，冷却器以上是参照多家著名成形机制造公司的产品做的选择。同时，为了获得稳定的切割品质，应使激光器功率与激光束的移动速度即切割速度的比值保持恒定，即必须实现激光功率与移动速度的自动跟踪，即在成形过程中，不断检测激光束的移动速度，并根据该值与来自动调整激光的输出功率。向滚珠丝杠的选择由于电动机布局等的考虑，将向滚珠丝杠放在向滚珠丝杠之下，而且丝杠所受到的载荷主要是滚珠丝杠副所受的摩擦力重力由导轨部分来抵消，其它力暂时忽略不计。由于方向的丝杠带动的部件重量较向大，故所选用的丝杠型号以向为基准。向丝杠的选用过程同向。计算向滚珠丝杠的有关数据经初步估算，上拖板向滚珠丝杠及螺母副直线导轨轴和激光头及安装座等的重量约为。工作台滚动导轨摩擦系数为机床设计手册第卷，年月版，