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1、摘要快速成形是制造领域中倍受瞩目的一种新工艺，它以其优良的产品品质、低廉的制造成本，以及加速产品进入市场等特色，日益成为成功制造厂商的竞争优势。由此，本论文针对LOMfe速成型机的机械传动系统结构进行了设计，包括：1、XY扫描机构;2、Z轴升降机构，其中主要包括滚珠丝杠、导轨、联轴器和电机的选型与计算。且对其中的部分结构进行了改进，使所设计的系统操作简单、方便，功能较完善，成型精度较高。整个设计通过对这些传动机构的分析与计算数据，并通过查阅机械设计手册以及自己从图书馆借的各种零件选择手册，选出对整个传动系统设计最合理最简单最优化的传动机构的型号，并通过CAD制图绘出整个传动装置的装配图和各部分
2、零件的图纸，通过计算得出这些数据，使我能够准确的设计出符合要求，符合规范的传动机构。关键词：快速成型机,传动机构，快速成型,结构设计AbstractRapidprototypingisanewkindofhigh-profileintheareaofmanufacturingtechnology,withitsexcellentproductquality,lowerproductioncosts,andacceleratetheproductintothemarketcharacteristic,hasbecomeasuccessfulmanufacturerscompetitiveadva
3、ntage.Thus,thisthesisaimedatLOMrapidprototypingmachinesofmechanicaldrivesystemstructuredesign,including:1,XYscanningmechanism;2,Zaxis,liftingmechanism,whichmainlyincludetheballscrew,guiderail,theselectionandcalculationofcouplingandmotor.Andonthepartofthestructureisimproved,makethedesignofthesystemop
4、erationissimple,convenient,functionisrelativelyperfect,formingprecisionishigher.Theentiredesignthroughtheanalysisofthetransmissionmechanismandthecalculationdata,andbylookingatmechanicaldesignmanual,aswellasfromvariouspartsofthelibrarytochoosemanual,choosethesimplestoptimizationdesignthemostreasonabl
5、eforthewholetransmissionsystemofthetransmissionmechanismofthemodel,andthroughtheautocaddrawinallpartsofthegearassemblydrawingandpartsdrawing,calculatedthroughthesedata,sothatIcanaccuratedesignmeetstherequirementsofthetransmissionsystemoftheconformtothespecification.Keywords:rapidprototypingmachines,
6、transmissionmechanism,rapidprototyping,thestructuredesign1. 绪论1.1.1 概述1.1.2 快速成形的原理1.1.3 快速成形的特性2.1.4 快速成形的历史和发展3.2. 总体方案5.2.1 机械结构传动传动装置设计5.2.2 电机的选型6.3. LOM型快速成型机传动系统设计7.3.1 概述7.3.2 传动系统的机械零件设计和计算1.03.2.1 X-Y向滚珠丝杠的选择1.03.2.2 伺服电机的选择1.53.2.3 Y向滚珠丝杠的选择1.83.2.4 伺服电机的选择：2.13.2.5 联轴器的选择213.2.6 运动导轨的设计2
7、33.3 可升降工作台的实际和计算2.43.3.1 Z向滚珠丝杠及伺服电机的选择263.3.2 Z向运动导轨的设计2.94. 快速成形的效益和应用35结论37致谢38主要参考文献39绪论1.1 概述众所周知，制造业是一个国家的立国之本。20世纪下半叶以来，随着科学技术迅速发展，制造业正在经历一场深刻的革命。产品的竞争越来越激烈，产品更新周期越来越短。空前激烈的市场竞争迫使制造业必须以更快的速度设计、制造出性能价格比高并能满足人们要求的产品。因此，产品快速开发的技术和手段成为了企业的核心竞争力。在这种形式下，传统的大批量、刚性的生产方式及其制造技术已不再适应要求，于是先进制造技术就成为世界范围内
8、的研究热点，涌现出了计算机集成制造、敏捷制造、并行工程、智能制造等先进的生产管理模式和净近成形、激光加工、快速成形等先进的成形概念和技术。产生于20世纪80年代的快速成形技术是先进制造技术的重要组成部分。该技术是基于离散堆积成形原理，集成了计算机、数控、激光、新材料等技术发展起来的，与60年代的数控技术一样对制造业产生了巨大的影响。快速成形经过十多年的发展，目前已有几十种工艺及相应的商品化设备。在这一领域，美国一直处于领先地位，各种新工艺大都在美国最新出现，研究、开发的工艺种类也最多。其次在欧洲、日本发展规律也很快。国内在该领域的研究起步较晚，20世纪90年代初开始涉足，经过几年的努力，在快速
9、成形工艺研究、成形设备开发、数据处理及控制软件、新材料的研发等方面都做了大量卓有成效的工作，赶上了世界发展的步伐，并有新的创新1。1.2 快速成形的原理快速成形是80年代末期开始商品化的一种高新造技术它有不同的英文名称，如RapidPrototyping（快速原型制造、快速成型、快速成形）、FreeformManufacturing（自由形式制造）、AdditiveFabrication（添加式制造）等，常常简称为RR快速成形将计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机数字控制（CNC）、激光、精密伺服驱动系统和新材料等先进技术集于一体。快速成形技术是由CAD真型直接驱动，快速
10、制造任意复杂形状的三位物理实体的技术。其核心是由CAD真型直接驱动。首先由CAWC件设计出所需要零件的计算机三维曲面或实体模型，即数字模型或电子模型；然后根据工艺要求，按照一定的规则将模型离散为一系列有序的单元，通常在Z向将其按一定厚度进行离散（习惯称之为分层或切片），把三维电子模型变成一系列的二维层片；再根据每个层片的轮廓信息，进行工艺规划，选择合适的加工参数自动生成数控代码；最后由成形机接受控制指令制造一系列层片并自动将它们联接起来，最终得到一个三维物理实体。这种将一个复杂物理实体所需的三维加工离散成一系列二维层片的加工，是一种降维制造的思想，大大降低了加工的难度，并且成形过程的难度与待成
11、形的物理实体的形状和结构的复杂程度无关。快速成形由以下五个部分组成：1) CAD模型设计主要是解决零件的几何造型，因此需有较强的实体造型或曲面造型功能，并与后续的软件具有良好的数据接口。目前，大多数CAD商业软件配有STL数据接口，如Pro/Engineer,UG,CADKEY,Strim100,SolidWorks,AutoCAD系列等。2) Z向离散化这是一个分层过程，它将CAD真型在Z向上分解成一系列具有一定厚度的薄层，厚度通常在0.05-0.3mm之间。离散化破坏了零件在Z向上的连续性，使之在Z向上产生了“台阶”。但从理论上讲，只要将分层厚度定得合理，就能满足零件的加工精度要求。3)层
12、面信息处理为控制成形机对层面的加工轨迹，必须把层面的几何形状信息转化成控制成形机运动的数控代码。4)层面加工与粘接成形机根据控制指令进行二维扫描。同时进行层与层的粘接。5)层层堆积当一层制造完毕后，成形机工作台面下降一个层厚的距离，再加工新的一层，如此反复进行直至整个原型加工完成。对完成的原型进行后处理，如深度固化、去除支撑、修磨、着色等，使之达到要求。快速成形彻底的摆脱了传统的“去除”加工法一一部分去除大于工件的毛坯上的材料来得到工件，而采用全新的增长加工方法一一用一层层的小毛坯逐层叠加成大工件，将复杂的三维加工分解成简单的二维加工的组合，因此，它不必采用传统的加工机床和模具，只需传统加工方
13、法10%30%的工时和20%35%的成本，就能直接制造出产品样品和模型。由于快速成形具有上述突出的优势，所以近些年来发展规律迅速，已成为现代制造技术中的一项支柱技术，是实现并行工程(Concurrent2,3Engineering,简称CE)的必不可少的手段。1.3 快速成形的特性快速成形在成形概念上以离散/堆积成形为知道思想；在控制上以计算机和数控为基础，以最大柔性为目标。因此，只有在计算机技术和数控技术高度发展的今天，才有可能产生快速成形技术。CACK术实现了零件的曲面和实体造型，能够进行精确的离散运算和复杂的数据转换。先进的数控技术为高速精确的二维扫描提供了必要的基础，这是精确高效堆积材
14、料的前提。而材料科学的发展则为快速成形技术奠定了坚实的基础，材料技术的每一项技术带来新的发展机遇。目前快速成形技术中材料的转移形式是自由添加、去除、添加和去除相结合等多种形式，构成三维物理实体的每一层片，一般为2.5维层片，即侧壁为直壁的层片，目前也出现了由三维层片构成的实体工艺，相信在不久的将来，这种技术将形成规模应用。快速成形技术的重要特征是：1)高度柔性，成形过程无需专用工具和夹具，可以制造任何复杂形状的三维实体；2) CAD模型直接驱动，CAD/CAMH体化，无须人员干预或较少干预，是一种自动化的成形过程；3) 成形过程中信息过程和材料过程的一体化，适合成形材料为非均质并具有功能梯度或
15、空隙度要求的原型；4) 成形的快速性，适合现代激烈竞争的产品市场；5) 技术的高度集成性，快速成形是计算机、数控、激光、新材料等技术的高度集成3。1.4快速成形的历史和发展从历史上看，很早以前就有“增长”制造原理，例如，1892年，J.E.Blanther在他的美国专利(473901)中，曾建议用分层制造法制成地形图。这种方法的原理是，将地形图的轮廓线压印在一系列的蜡片上,然后按轮廓线切割蜡片并将其粘接在一起，熨平表面，从而得到三维的地形图。1902年，CarloBaese在他的美国专利(#774549)中，提出了用光敏聚合物制造塑料件的原理，这是现代第一种快速成形技术“立体平板印刷术”(StereLithography)的初始设想。1940年，Perera提出了在硬纸板上切割轮廓线，然后将这些纸板粘接成三维地形图的方法。50年代之后，出现了几百个有关快速成形技术的专利。其中，Zang(1964)、RichardMeyer(1970)和Gaskin(1973)等又提出了用一系列轮廓片形成三维地形图模型的新方法。PaulDimatteo在他的1976年的美国专利(3932923)中，进一步明确提出，先用轮廓跟踪器将三维物体转换成许多二维轮廓薄片，然后用激光切割使这些薄片成形，再用螺钉、销钉等将一系列薄片连接成三维物体，这些设想与现代
