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1、20 年届学生毕业论文（设计） 存档编号：_毕业设计说明书题目 ：DLF与SLM一体机的设计Topic ：The Design of DLF and SLM Integrated Machine目录摘要1ABSTRACT2第1章 绪 论31.1课题背景及目的31.2快速成型技术概况41.2.1国内外状况41.2.2现有研究成果41.3技术路线61.4论文内容简介7第2章 一体化设计总体思路8第3章 刮粉装置设计103.1电机选型计算103.2联轴器选型133.3刮粉刀架和刀具设计153.5丝杠设计173.6导轨设计253.7工作台机架设计28第4章 结论与展望294.1结论294.2展望30第
2、5章 致 谢31参考文献33摘要快速成型技术（Rapid prototyping technology）是世纪年代后期逐步兴起的一种制造技术，经过多年发展，较为成熟的已有选择性激光融化技术（Selective Laser Melting，）和激光直接制造技术（Laser direct manufacturing，）。 鉴于选择性激光融化技术中采用预置粉末的方式，激光头固定，依靠工作台的移动，变换熔融坐标，且一次熔融的层厚有限，因此适合于制造精度要求高，尺寸高，尺寸较小的零件；而激光直接制造则采用激光束通过振镜聚焦，喷粉头喷粉，激光照射熔融的方式，坐标改变方式依靠振镜的角度而改变。激光直接制造中
3、一次喷出的金属粉末量可更多，因此适用于制造精度要求不高的毛坯件。所以该课题主要解决的问题是整合两种装置，在简化装置不需要振镜的条件下，第一次创新性的将基板与Z方向传动轴一体化，然后整体与X轴方向工作台运用丝杠连接，实现X坐标的传动；Y轴方向的传动也照此设计，连接起X轴，实现X,Y,Z三个坐标的移动和刮粉装置的设计。作为该课题的核心之一，刮粉装置的传动机构设计主要解决的是基板的所在的滚珠丝杠带动刮板上的刮粉刀运动，在交流伺服电机的驱动下，刮刀在送粉缸和成形缸之间运动，并将多余的粉末送回至回粉缸。该课题基于两种成型装置的一体机设计，力求结合两者的共同优点，提高零件的生产效率，缩小成本,增加其实用性
4、。关键字：快速成型 快速激光成型 一体机 刮粉装置 刮刀ABSTRACT In the nineteen eighties in the late, the laser rapid prototyping technology is gradually emerging, it is a set of computer aided software, compact model technology of mechanical, CNC, laser and material science as a whole, with the development and application of
5、 the technology of the extensive and deep, design needs a body machine is more and more big. Therefore, this thesis focuses on the design technique and selective laser melting technology combined with powder scraping device for laser direct manufacturing. Laser rapid forming (Laser Rapid Prototyping
6、, LRP) is the principle of 3D model generated by CAD software, through the hierarchical stratification, two-dimensional data for each thin section of the drive control for laser beam shooting, liquid, powder or sheet material processing requirements, thin shape, accumulated solid model. Fast to crea
7、te model or prototype can be directly used for new product design validation, verification, engineering analysis, market order and decision-making of enterprises, shorten new product development cycle, reduce development costs, improve the competitiveness of enterprises. This rapid tooling developme
8、nt based outfit manufacturing (Ouick Tooling) technology, rapid precision casting technology (Ouick Casting), fast metal powder sintering technology (Ouick Powder Sintering), rapid product can realize the components. Graded material prepared by the method of homogeneous composition can, can also acc
9、ording to the design requirements by adjusting the laser power, scanning speed and powder feed rate gradient material gradient structure and properties. This paper is to study the design calculation combined with the two technique is based on the. The paper mainly introduces the calculating motor se
10、lection, selection of calculation of coupling, powder scraping tool design, screw design, the design of linear guide selection.Key word: laser rapid prototyping; selective laser sintering; design of scraper knife and tool; rail；4第1章 绪 论1.1课题背景及目的一直以来制造业是国家经济发展以及国防的支柱产业，也是国家创造力、竞国际竞争力和综合国力的重要体现。它既为现代
11、化的经济建设提供物质基础，同时也为当代高度信息化与知识化社会提供先进的设施和优良的技术平台，当然也是实现军事稳固和国防安全的重要保障1。时代的快速发展要求制造业中的变革不容滞后。当前市场上的制造业主要呈现如下几个趋势：1生产、经营和市场的全球化；2用户需求更加个性化、多样化发展；3产品生命周期更加短暂，更新换代步伐明显加快；4产品的技术高科技化并且控制更加柔性；5市场竞争也明显激烈化。因此，制造业要想在如今多重竞争下求得长远生存和发展，就一定得面对这样不可避免的形势，不断开发研究或者引进国外先进的技术2。以前在技术还未高度集成化的背景下，零件的制造方法往往是运用多种机床的组合加工形式，并且需要
12、专门研制与之相关的工具和模具，当然也需要操作水平高的技工，这样一来制造成本无形之中加高，且零件制造周期长，因此很难适应时代发展对产品更新的需求。并且在当代激烈竞争下，产品投入市场前的生产时间就成为影响利润的主要因素。因此快速成型技术也就应运而生3。 而选择性激光熔化(SLM)技术作为近年来出现的比较先进的快速成型技术之一，其工作原理是应用分层制造，取代传统制造中的减料法为增料法思想，以粉末为材料，将CAD三维模型通过电脑控制直接转换为零件。且其机械性能与锻造相当，优势明显4。 快速激光成型（DLF）与激光快速成型唯一的不同则是在于其采用的是送分喷头将粉末喷出，激光束经聚焦镜聚焦后直接使金属粉末
13、熔融成液态金属冷却、成型。基板固定在可移动的X、Y、Z三坐标工作台上。激光快成型（SLM）采用的是滚筒铺粉，滚筒将送粉缸的金属粉末均匀铺到基板上，激光经振镜转换角度之后使金属粉末熔融。该设计中由于是通过改变振镜的角度进而改变激光照射的角度，从而影响激光的工作坐标。由于DLF所采用的是送粉方式，而SLM则采用的是预置粉末的方式，因此广义上运用SLM技术加工出的零件的复杂程度往往高于DLF技术生产的成型件。这样一来，DLF技术一般用在粗加工制造毛坯件，零件尺寸较大或应用在零件的修复方面；而SLM快速成型技术则可以用于比较精密、复杂和小型零件的制造方面5。鉴于以上两种快速成型方法各自的优势以及工作原
14、理，出于目前社会对资源节约型，环境友好型的呼声越来越强，进一步提高快速成型机械在零件制造中的生产率和资源运用效率，因此就诞生了一种全新的设想，即将以上两种市场现有的快速成型原理进行整合，使快速成型装置灵活性和操作性更强，使快速成型机器的操作性和灵活性朝着更加柔性化方向发展，且该新设计方案能适应更多的产品客户对产品表面质量、尺寸方面的要求，但是在生产成本上能有所下降，加工效率上也能有所提高。1.2快速成型技术概况1.2.1国内外状况自从从美国3DSystems公司在1988年生产出了世界上第一台SLA250型光固化快速造型机,由此也开创了LRP技术迅速发展和快速推向市场运用的新纪元。目前美国在设
15、备研制和生产销售方面占据全球主导地位,其发展水平以及发展趋势基本代表了整个世界的发展状况和趋势5。而在制作业最为活跃的领域当属汽车制造领域了，日本很早就将这项新兴的技术应用于汽车领域。丰田公司在1987年起就开始对薄板的激光焊接技术进行研究、开发随后投入实际应用。值得一提的是，日本在激光薄板的拼焊工艺方面的研究已经达到了最为合理的金属组合，这意味着不仅提高了金属的利用率，二期也减少了模具的使用量和前期开发。与此同时德国的BMW汽车公司也从1987年开始将激光快速成型技术应用在车辆的大批量生产，并且也建立起了五轴联动多用激光加工中心。而法国的Sciaky公司也建立了一条运用于车身多点焊接的生产线，从焊接质量和到焊接效率都得到很大的提高6。当然，在国内而言，香港和台湾比内地起步更早,仅在台湾，台湾大学就拥有专门的LOM设备,且台湾已经有民间工业企业和军方配备多台进口SL系列设备。在香港，香港生产力促进局和香港众多高校也不例外，如香港科技大学、香港理工大学、香港城市大学等均已拥有RP设备,其建设重点是促进快速成型相关技术的应用和推广5。而内地则相对较晚，国内自从20世纪90年代初便开始低这项技术进行研
