叠层式物体制造快速成型机机械系统设计摘要流总长外径.可以改变控制电压或改变磁通都可以控制直流伺服电动机底转速和转向，前者称为电枢控制，后者称为磁场控制。由于电枢控制具有响应迅速机械特性硬调速特性线性度好等的优点，在实际生产中大都采用电枢控制方式。详细见机电传动控制．以下试选步进电机方案二根据系统精度，取其脉冲当量为步进电机步距角为步进电机启动力矩的计算若不考虑启动时运动部件的影响，则启动力矩取安全系数为.，则对于工作方式为五相双五拍的步进电机查表选用五相感应子式功率步进电机，其数据见下表电机型号每转步数步距角最大相电压静转矩外形长度最大转矩重量转子转动惯量确定传动因步进电机步距角，滚珠丝杠导程，要求脉冲当量，则传动比电动机轴上总当量负载转动惯量计算电动机惯量匹配验算而，故惯量匹配合理。步进电机负载能力校核步进电机轴上总惯量空载启动时，电动机轴上的惯量转矩而，故电动机选择合适。联轴器选用套筒联轴器优点结构简单为刚性连接，传动精度高向运动导轨的设计．导轨概述导轨的作用是使运动部件能沿定轨迹运动，并承受运动部件及工件的重量和切削力此处无切削力。导轨应满足下列要求精度高寿命长刚度及承载能力大摩擦阻力小运动平稳结构简单，便于加工装配调整维修，成本低。设计导轨的任务是选择导轨的结构类型此处用到的导轨作进给运动的相对速度不高润滑也不充分，工作在干摩擦液体摩擦的混合摩擦区。摩擦特性般采用聚四氟乙烯与钢板复合材料，摩擦系数低，因为移动速度慢，且每次移动的位移极小，可以认为摩擦系数几乎不变。承载能力平均比压基塑料.连续干摩擦使用基塑料.间断使用基塑料短暂峰值刚度塑料层与底面金属完全接时刚度较高。精度塑料层与金属粘结很好时，精度较高。运动平稳性低速无爬行。减振性塑料复合导轨板有良好的吸振性。定位精度和灵敏度用时为寿命长寿命长，粘结的塑料复合导轨板摩擦后还可以更换，公艺性好维护方便及成本低廉。结构简单，加工性好，粘结容易，可在润滑不良或干摩擦下使用，修理机床时更换简单，成本相对更换新的低很多。应用范围广，如在仿形机床数控机床精密机床重型机床上均有应用。二．滑动导轨截面形状直线运动滑动导轨截面，应保证运动部件只能沿直线方向运动，限制运动部件的转动和横向移动。当移动部件的尺寸不大行程较小时，可采用条导轨作成封闭形状，即固定部件的导轨被移动部件所包容，而且，机床移动部件尺寸不大，作用力或重心正好通过导轨面。同时，垂直配置的导轨必须用闭合导轨。再类比实际加工机床的向导轨，选择使用燕尾形导轨。燕尾形导轨的机构特点．固定部件导轨为凸形，方便加工。．凸导轨顶面燕尾宽端接触，支承面距离大。．凹凸导轨加工方便。．有利于增加固定部件刚度。．移动部件装配方便可采用扣装常用于立柱床身导轨，如升降台铣床床身。虽然，燕尾导轨的刚度摩擦损失承受载荷能力等方面不如其它导轨，但是本机床的载荷较小，刚度要求不高，如果导轨的的材料选择合适，表面再进行适当处理，完全可以符合使用要求。三．确定燕尾导轨式尺寸．初选燕尾导轨的尺寸如下单位计算导轨的力学性能详见机床设计手册第册机械工业部，年月版，计算导轨最重要的数据是导轨表面的比压值，导轨面垂直反力及最大比压的计算过程如下受力情况运动部件的重心在对称中心平面平面内，移动部件作移置运动时，在重力和牵引力作用下，导轨只承受力矩，其计算公式为当丝杠位于导轨面前端时，取值通常情况下选取则当取时，根据前面所选择的各项尺寸，初选取最大值，代入上式导轨反力根据初选，可得导轨反力最大比压式中由上图求出，计算时根据初选燕尾导轨的尺寸由图.，求出又因为是采用了聚四氟乙烯为基材的塑料，间断使用时，允许比压达到短暂使用时，最大可达。对于进给导轨滑动速度较小平均比压为书四．导轨的间隙调整装置直线导轨间隙调整装置广泛采用了镶条和压板。镶条装在运动部件上，当两侧受力都较大时，应选用斜镶条。由于此导轨表面进行了特殊处理，两侧摩擦极小，不需要经常调整。如果试验阶段发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，