（图纸+论文）快速成型机设计（全套完整）

源于三维印刷快速成型技术.其加工过程是先把设计好的零件模型装入模壳设计装置，利用微型机绘制浇注模壳，产生个达到规定厚度，需要配有模芯的模壳组件的电子模型，然后将其输至模壳制造装置，由电子模型制成固体的三维陶瓷模壳.取走模壳处疏松的陶瓷粉，露出完成的模壳，采用熔模铸造的般方法对模壳最后加工，完成整个加工过程.此系统能检测自己的印刷缺陷，不需要图纸，就可完成全部加工.光屏蔽即由以色列公司开发，该工艺可以在同时间固化整个层的液体光聚合物.工艺使用丙烯酸盐类光聚合物材料，其制作精度可达整体尺寸的.，切片厚度约为，公司开发的型产品制作的最大工作尺寸为，所用紫外光灯功率为，每层循环约化.日本三菱化学最近推出的三菱化学快速制模系统，可将原型直接转换成模具，采用称作“金属补强树脂制模复合料”，制模成本降低为传统制模的，制模时间缩短了.奥斯丁的德克萨斯大学正在研究的高温选择激光烧结，在取消聚合物粘结剂方面进行了尝试.结果表明，可利用或青铜镍粉两相粉末，采用激光局部熔化低熔点粉末来制造模具各种成型方法简介及对比表.几种典型成型工艺的比较成型工艺原型精度表面质量复杂程度零件大小材料价格利用率常用材料制造成本生产效率设备费用较高优中等中小件较贵很高树脂较高高较贵较高较差简单中小件便宜较差塑料低高便宜较低中等复杂中小件较贵很高石蜡较低中等较贵较低较差中等中小件较贵很高金属较低较低便宜.快速成型精度概述研究成型机的成型精度，提高成型精度，对于技术的推广和应用有很重要的影响。

制件误差的产生原因见图所示光固化成型由三个环节组成前处理快速成型加工和后处理。

，为丝杠最大工作长度为材料的拉压弹性模量，对钢.为丝杠支承方式系数。

本设计中，丝杠为长丝杠，故支承方式选用端轴向固定端游动，即为安全系数，取。

所以临界载荷远大于丝杠工作载荷.，.，因此滚珠丝杠不会失稳。

.导轨的选型及计算初选导轨型号导轨为直线滚动导轨，根据纵向最大动载荷，横向最大动载荷.，通过查机电体化系统设计手册表.，初选条导轨的型号都为。

其参数如下计算滚动导轨副的距离额定寿命滚动导轨副的距离额定寿命可用下列公式计算滚动体为球时.式中为滚动导轨副的距离额定寿命为额定载荷，从机电体化设计手册表查得为温度系数，当工作温度不超过时，为接触系数，每根导轨条上装二个滑块时.为载荷速度系数，无外部冲击或振动的低速运转场合时，.。

为每个滑块的工作载荷。

向向所以，向向均大于滚动导轨的期望寿命，满足设计要求，初选的滚动导轨副可采用。

.步进电机的选择步进电机是种将电脉冲转化为角位移的执行机构。

当步进驱动器接收到个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动个固定的角度称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度步步运行的。

可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机可以作为种控制用的特种电机，利用其没有积累误差精度为的特点，广泛应用于各种开环控制。

现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机永磁式步进电机混合式步进电机和单相式步进电机等。

永磁式步进电机般为两相，转矩和体积较小，步进角般为.度或度反应式步进电机般为三相，可实现大转矩输出，步进角般为.度，但噪声和振动都很大。

反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。

混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。

它又分为两相和五相两相步进角般为.度而五相步进角般为.度。

这种步进电机的应用最为广泛，也是本次细分驱动方案所选用的步进电机。

步进电机的些特点般步进电机的精度为步进角的，且不累积。

步进电机外表允许的最高温度。

步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏度以上，有的甚至高达摄氏度以上，所以步进电机外表温度在摄氏度完全正常。

步进电机的力矩会随转速的升高而下降。

当步进最大工作载荷的计算本设计中，工作台最大载荷应该是导轨摩擦力与加减速惯性力的总和所以，向向最大动载荷的计算和主要尺寸的初选滚珠丝杠最大动载荷可用下式计算.式中滚珠丝杠副的轴向负荷影响滚珠丝杠副寿命的综合系数为温度系数工作温度小于，.为硬度系数硬度大于，.为精度系数精度等级取三级，.为负荷性质系数无冲击平稳运转，.为可靠性系数可靠度，.滚珠丝杠副的额定动负荷滚珠丝杠副的计算动负荷各类机械所用的滚珠丝杠的推荐寿命，取寿命系数，转速系数，经计算得向向.查机电体化系统设计手册，本设计选内循环浮动返回器双螺母垫片预紧滚珠丝杠副，其参数如下选取丝杠精度等级为级。

传动效率计算滚珠丝杠螺母副的传动效率为.式中为丝杠螺旋升角，为摩擦角，滚珠丝杠副的滚动摩擦系数，其摩擦角约等于。

所以，定位精度验算滚珠丝杠副的轴向刚度会影响进给系统的定位精度和运动平稳性。

由于轴向刚度不足引起的轴向变形量般不应大于机床定位精度的半。

滚珠丝杠副的轴向变形包括丝杠的拉压变形丝杠与螺母之间滚道的接触变形丝杠的扭转变形引起的纵向变形以及螺母座的变形和滚珠丝杠轴承的轴向接触变形。

滚珠丝杠的扭转变形较小，对纵向变形的影响更小，可忽略不计。

螺母座只要设计合理，其变形量也可忽略不计，只要滚珠丝杠支承的刚度设计得好，轴承的轴向接触变形在此也可以不予考虑。

．丝杠的拉压变形量滚珠丝杠应计算满载时拉压变形量，其计算公式为.式中为在工作载荷作用下丝杠总长度上拉伸或压缩变形量为丝杠的工作载荷为滚珠丝杠在支承间的受力长度为材料弹性模量，对钢.为滚珠丝杠按内径确定的截面积号用于拉伸，号用于压缩。

根据滚珠直径，其中，为丝杠公称直径。

为丝杠底径。

取向进给的丝杠长度，向进给的丝杠长度。

所以，向向．丝杠与螺母间的接触变形量该变形量与滚珠列圈数有关，即与滚珠总数量有关，与滚珠丝杠长度无关。

其计算公式.式中为滚珠丝杠的工作载荷为丝杠副的接触刚度，查表取。

所以，向向丝杠的总的变形量应小于允许的变形量。

般不应大于机床进给系统规定的定位精度值的半。

因为，向向取丝杠精度等级为级，其有效工作行程内的误差为，加上丝杠副的总变形量，可以满足机床的定位精度.的要求。

压杆稳定性验算滚珠丝杠通常属于受轴向力的细长杆，若轴向工作载荷过大，将使丝杠失去稳定而产生纵向弯曲，即失稳。

失稳时的临界载荷为.式中为丝杠轴最小截面惯性矩，对丝杠圆截面，为丝杠底径为减轻质量，提高响应速度，选用铝材进行设计，并选取大扭矩输出的高频响应电机。

扫描系统结构由计算机扫描头聚焦镜头直线圆柱滚动导轨滚珠丝杠步进电机等组成。

由于混合式步进电机具有体积小力矩大低频特性好运行噪音小失电自锁等优点方向都采用了这种电机。

为减少方向负载的质量，连接板及电机座采用铝材。

轴升降系统轴升降系统完成零件支撑及在轴方向运动的功能，它带动托板上下移动。

每固化层，托板要下降个层厚。

它是实现零件堆积的主要过程，必须保证其定位精度。

定位精度的好坏直接影响成型零件的尺寸精度表面光洁度以及层与层之间的粘接性能。

采用步进电机驱动，精密滚珠丝杠传动及精密导轨导向结构。

驱动电机采用混合式步进电机，配合细分驱动电路，与滚珠丝杠直接联接实现高分辨率驱动，省去了中间齿轮级传动，既减小了尺寸又减小了传动误差。

成形零件时，托板经常做下降提升运动，为了减少运动时与托板对液面的搅动，并且便于成型后的零件从托板上取下，需将托板加工成筛网状，网孔大小孔距设计要合理，既能使零件的基础与其能牢固粘结，又要使托板升降运动时最小限度地阻碍液体流动。

此外，考虑到树脂有定的酸性作用，所以浸泡在树脂内的材料全部选用铝合金或不锈钢材料，方面防腐另方面防止普通钢和铸铁对树脂的致凝作用。

由于在正常工作在状态下，吊梁悬臂较长，为避免托板方向上下运动时造成吊梁扭曲变形，吊梁采用不锈钢板做成中空行管结构的形状。

刮平系统由于树脂的粘性及固化树脂的表面张力作用，如仅仅依赖树脂的流动而达到液面平整的话，就会需要很长的时间，特别是在固化面积较大的零件时。

刮平运动可以使液面尽快流平，提高涂层效率。

刮平过程包括两个步骤第步托板下降较大的深度并稍作停顿，这过程是为了克服液态树脂与固化层面的表面张力，使树脂充分覆盖已固化的层，然后上升至比上层低个层厚的位置。

第二步刮板按设定次数作刮平运动，其作用是把涂敷在零件表面的多余树脂刮掉。

刮平后，树脂液面并不是完全平整，仍存在着些波动，尚需等待定的时间才能平整。

等待时间的长短要根据树脂的流动性零件尺寸的大小而定。

第章方向设计计算成型机的扫描系统采用高精度的工作台，它带动光纤和聚焦镜完成零件的二维扫描成型。

其结构为步进电机带动滚珠丝杠驱动扫描头作平面运动，扫描范围为，重复定位精度.。

为减轻质量，提高响应速度，选用铝材进行设计，并选取大扭矩输出的高频响应电机。

扫描系统结构由计算机扫描头聚焦镜头直线滚动导轨滚珠丝杠步进电机等组成。

由于混合式步进电机具有体积小力矩大低频特性好运行噪音小失电自锁等优点方向都采用了这种电机。

快速，成型，设计，毕业设计，全套，图纸摘要自世纪年代中期以来，快速成型技术的发展与应用越来越广泛和深入，光固化成型机的需求也越来越大。

由此，本论文针对型激光快速成型机的机械结构进行了设计，包括扫描机构轴升降机构刮刀机构，并且对其中的部分结构进行了改进。

方向的平面扫描运动和刮刀的水平运动由原来的精密同步带传动改成精密滚珠丝杠传动，使其在行程较长时不出现抖动，有利于保证扫描精度，运动稳定。

采用直线步进电机直接连接滚珠丝杠，响应更加快速准确，同时因无中间部件，使机械结构简单化，精度较高。

通过对立体激光快速成型机机械结构的设计，使得其运动和传动更加合理和平稳，进而使其在生产过程中能够更好的进行生产。

术原理.快速成型机国内外现有技术水平.快速成型机应用领域.本次设计的主要工作主要设计工作设计参数设计思路及主要问题第章方向设计计算.设计任务设计参数方案的分析比较论证.脉冲当量和传动比的确定脉冲当量的确定传动比的确定确定步进电机步距角.丝杠的选型及计算计算丝杠受力滚珠丝杠螺母副的选型和校核.导轨的选型及计算初选导轨型号计算滚动导轨副的距离额定寿命.步进电机的选择传动系统等效转动惯量计算所需转动力矩计算.本章小结第章方向设计计算.方向工作台设计设计任务设计参数方案的分析比较论证.脉冲当量和传动比的确定脉冲当量的确定传动比的确定确定步进电机步距角.丝杠的选型及计算计算丝杠受力滚珠丝杠螺母副的选型和校核.步进电机的选择传动系统等效转动惯量计算所需转动力矩计算.本章小结第章刮刀系统设计.刮板的选择.刮板的材料和移动速度对涂层质量的影响.本章小结第章控制系统.步进电机的简介.步进电机的工作原理及特性.简单介绍为大量实际应用而开发的特殊功能网络和数据通信其它功能.控制