下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763摘要自20世紀(jì)80年代中期以來，快速成型技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用越來越廣泛和深入，光固化成型機(jī)的需求也越來越大。由此，本論文針對CPS250型激光快速成型機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，包括1、XY掃描機(jī)構(gòu)；2、Z軸升降機(jī)構(gòu)；3、刮刀機(jī)構(gòu)，并且對其中的部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。XY方向的平面掃描運(yùn)動和刮刀的水平運(yùn)動由原來的精密同步帶傳動改成精密滾珠絲杠傳動，使其在行程較長時不出現(xiàn)抖動，有利于保證掃描精度，運(yùn)動穩(wěn)定。采用直線步進(jìn)電機(jī)直接連接滾珠絲杠，響應(yīng)更加快速準(zhǔn)確，同時因無中間部件，使機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單化，精度較高。通過對立體激光快速成型機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，使得其運(yùn)動和傳動更加合理和平穩(wěn)，進(jìn)而使其在生產(chǎn)過程中能夠更好的進(jìn)行生產(chǎn)。關(guān)鍵詞快速成型機(jī)；掃描機(jī)構(gòu)；快速成型；傳動；結(jié)構(gòu)設(shè)計下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763ABSTRACTTHISARTICLESPECIFICALLYFORTHREEDIMENSIONALMODELINGOFLIGHTCUREDSTRUCTURALDESIGNOFMECHANICALSYSTEMSXYSCANNINGNORMALLYUSEDTOSCREWDRIVETHROUGHTHEMOTORROTATION,WITHANOTHEREVENREACHEDTHESCREWSHAFT,THROUGHTOTHEXANDYTOTHETWOMOTORSOFROTATIONTOACHIEVEXYTOSCANZTOTHETABLE,ALSOBYTHESCREWANDARAILZTOTHETABLEBYTHEEXTENSIONUNITS,COLUMNS,SCREWCOMPOSITION,ITSTRANSMISSIONISTHROUGHTHESAMEMOTORROTATIONAXISISTOPASSEVENREACHEDTHESCREWBYSCREWTOACHIEVETHEROTATIONOFTHETABLEMOVEUPORDOWNTHROUGHTHETHREEDIMENSIONALMODELINGOFLIGHTCUREDINTHEDESIGNANDMECHANICALSYSTEMS,MAKINGTHEIRCAMPAIGNSANDDRIVEMOREREASONABLEANDSTABLE,THENINTHEPRODUCTIONPROCESSSOTHATITCANBETTERCARRYOUTPRODUCTIONKEYWORDSLA；SCANNINGAGENCIES；RAPIDPROTOTYPING；TRANSMISSION；STRUCTUREDESIGN下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763目錄摘要IABSTRACTII第1章緒論111快速原型技術(shù)簡介1111RPM的基本構(gòu)思1112幾種典型的快速成型技術(shù)2113各種成型方法簡介及對比312快速成型精度概述313快速成型機(jī)SLA技術(shù)原理514快速成型機(jī)SLA國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)水平615快速成型機(jī)SLA應(yīng)用領(lǐng)域616本次設(shè)計的主要工作7161主要設(shè)計工作7162設(shè)計參數(shù)7163設(shè)計思路及主要問題7第2章XY方向設(shè)計計算921設(shè)計任務(wù)9211設(shè)計參數(shù)9212方案的分析、比較、論證922脈沖當(dāng)量和傳動比的確定10221脈沖當(dāng)量的確定10222傳動比的確定10223確定步進(jìn)電機(jī)步距角1023絲杠的選型及計算11231計算絲杠受力11232滾珠絲杠螺母副的選型和校核1124導(dǎo)軌的選型及計算15241初選導(dǎo)軌型號15下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763242計算滾動導(dǎo)軌副的距離額定壽命16L25步進(jìn)電機(jī)的選擇16251傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量計算17252所需轉(zhuǎn)動力矩計算1826本章小結(jié)21第3章Z方向設(shè)計計算2231Z方向工作臺設(shè)計22311設(shè)計任務(wù)22312設(shè)計參數(shù)22313方案的分析、比較、論證2232脈沖當(dāng)量和傳動比的確定23321脈沖當(dāng)量的確定23322傳動比的確定23323確定步進(jìn)電機(jī)步距角2333絲杠的選型及計算24331計算絲杠受力24332滾珠絲杠螺母副的選型和校核2434步進(jìn)電機(jī)的選擇28341傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量計算28342所需轉(zhuǎn)動力矩計算2935本章小結(jié)31第4章刮刀系統(tǒng)設(shè)計3241刮板的選擇3242刮板的材料和移動速度對涂層質(zhì)量的影響3343本章小結(jié)34第5章PLC控制系統(tǒng)3551步進(jìn)電機(jī)的簡介3552步進(jìn)電機(jī)的工作原理及特性3553PLC簡單介紹35531為大量實際應(yīng)用而開發(fā)的特殊功能35下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763532網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信35533其它功能3654控制原則3655控制方法36551行程控制36552進(jìn)給速度控制37553進(jìn)給方向控制3756本章小結(jié)37結(jié)論38參考文獻(xiàn)39致謝41買文檔送全套圖紙扣扣414951605下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763摘要自20世紀(jì)80年代中期以來，快速成型技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用越來越廣泛和深入，光固化成型機(jī)的需求也越來越大。由此，本論文針對CPS250型激光快速成型機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，包括1、XY掃描機(jī)構(gòu)；2、Z軸升降機(jī)構(gòu)；3、刮刀機(jī)構(gòu)，并且對其中的部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。XY方向的平面掃描運(yùn)動和刮刀的水平運(yùn)動由原來的精密同步帶傳動改成精密滾珠絲杠傳動，使其在行程較長時不出現(xiàn)抖動，有利于保證掃描精度，運(yùn)動穩(wěn)定。采用直線步進(jìn)電機(jī)直接連接滾珠絲杠，響應(yīng)更加快速準(zhǔn)確，同時因無中間部件，使機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單化，精度較高。通過對立體激光快速成型機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，使得其運(yùn)動和傳動更加合理和平穩(wěn)，進(jìn)而使其在生產(chǎn)過程中能夠更好的進(jìn)行生產(chǎn)。下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763關(guān)鍵詞快速成型機(jī)；掃描機(jī)構(gòu)；快速成型；傳動；結(jié)構(gòu)設(shè)計ABSTRACTTHISARTICLESPECIFICALLYFORTHREEDIMENSIONALMODELINGOFLIGHTCUREDSTRUCTURALDESIGNOFMECHANICALSYSTEMSXYSCANNINGNORMALLYUSEDTOSCREWDRIVETHROUGHTHEMOTORROTATION,WITHANOTHEREVENREACHEDTHESCREWSHAFT,THROUGHTOTHEXANDYTOTHETWOMOTORSOFROTATIONTOACHIEVEXYTOSCANZTOTHETABLE,ALSOBYTHESCREWANDARAILZTOTHETABLEBYTHEEXTENSIONUNITS,COLUMNS,SCREWCOMPOSITION,ITSTRANSMISSIONISTHROUGHTHESAMEMOTORROTATIONAXISISTOPASSEVENREACHEDTHESCREWBYSCREWTOACHIEVETHEROTATIONOFTHETABLEMOVEUPORDOWNTHROUGHTHETHREEDIMENSIONALMODELINGOFLIGHTCUREDINTHEDESIGNANDMECHANICALSYSTEMS,MAKINGTHEIRCAMPAIGNSANDDRIVEMOREREASONABLEANDSTABLE,THENINTHEPRODUCTIONPROCESSSOTHATITCANBETTERCARRYOUTPRODUCTION下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763KEYWORDSLA；SCANNINGAGENCIES；RAPIDPROTOTYPING；TRANSMISSION；STRUCTUREDESIGN目錄摘要IABSTRACTII第1章緒論111快速原型技術(shù)簡介1111RPM的基本構(gòu)思1112幾種典型的快速成型技術(shù)2113各種成型方法簡介及對比312快速成型精度概述313快速成型機(jī)SLA技術(shù)原理514快速成型機(jī)SLA國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)水平615快速成型機(jī)SLA應(yīng)用領(lǐng)域616本次設(shè)計的主要工作7161主要設(shè)計工作7162設(shè)計參數(shù)7163設(shè)計思路及主要問題7第2章XY方向設(shè)計計算921設(shè)計任務(wù)9211設(shè)計參數(shù)9212方案的分析、比較、論證922脈沖當(dāng)量和傳動比的確定10221脈沖當(dāng)量的確定10222傳動比的確定10223確定步進(jìn)電機(jī)步距角1023絲杠的選型及計算11231計算絲杠受力11232滾珠絲杠螺母副的選型和校核1124導(dǎo)軌的選型及計算15241初選導(dǎo)軌型號15242計算滾動導(dǎo)軌副的距離額定壽命16L25步進(jìn)電機(jī)的選擇16251傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量計算17252所需轉(zhuǎn)動力矩計算1826本章小結(jié)21第3章Z方向設(shè)計計算2231Z方向工作臺設(shè)計22311設(shè)計任務(wù)22312設(shè)計參數(shù)22313方案的分析、比較、論證2232脈沖當(dāng)量和傳動比的確定23321脈沖當(dāng)量的確定23322傳動比的確定23323確定步進(jìn)電機(jī)步距角2333絲杠的選型及計算24331計算絲杠受力24332滾珠絲杠螺母副的選型和校核2434步進(jìn)電機(jī)的選擇28341傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量計算28342所需轉(zhuǎn)動力矩計算2935本章小結(jié)31第4章刮刀系統(tǒng)設(shè)計3241刮板的選擇3242刮板的材料和移動速度對涂層質(zhì)量的影響3343本章小結(jié)34第5章PLC控制系統(tǒng)3551步進(jìn)電機(jī)的簡介3552步進(jìn)電機(jī)的工作原理及特性3553PLC簡單介紹35531為大量實際應(yīng)用而開發(fā)的特殊功能35532網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信35533其它功能3654控制原則3655控制方法36551行程控制36552進(jìn)給速度控制37553進(jìn)給方向控制3756本章小結(jié)37結(jié)論38參考文獻(xiàn)39致謝411第1章緒論本文主要針對快速成型機(jī)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計。按照國家和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械傳動部分參照了機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊。在設(shè)計過程中，力求使快速成型機(jī)的傳動及零部件結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)動穩(wěn)定、而且成本低廉、質(zhì)量可靠、可批量生產(chǎn)，并且促進(jìn)快速成型機(jī)的普及與發(fā)展，同時為國內(nèi)同類機(jī)器的設(shè)計提供一定的參考。11快速原型技術(shù)簡介快速原型制造技術(shù)RAPIDPROTOTYPEMANUFACTURING,簡稱RPM,是先進(jìn)制造技術(shù)的重要分支它是80年代后期起源于美國,后很快發(fā)展到歐洲和日本,可以說是近20年來制造技術(shù)最重大進(jìn)展之一它建立在CAD/CAM技術(shù)、計算機(jī)控制技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、檢測技術(shù)和材料科學(xué)的基礎(chǔ)之上,將計算機(jī)輔助設(shè)計CAD與各種自由造型FREEFORMMANUFACTURING技術(shù)直接結(jié)合起來,能以最快的速度將設(shè)計思想物化為具有一定結(jié)構(gòu)功能的產(chǎn)品原型或直接制造零件,從而使產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)可能進(jìn)行快速評價、測試、改進(jìn),以完成設(shè)計制造過程,適應(yīng)市場需求111RPM的基本構(gòu)思任何三維零件都可看成是許多二維平面沿某一坐標(biāo)方向迭加而成,因此可利用分層切片軟件,將計算機(jī)產(chǎn)生的CAD三維實體模型處理成一系列薄截面層,并根據(jù)各截面層形成的二維數(shù)據(jù),用粘貼、熔結(jié)、聚合作用或化學(xué)反應(yīng)等手段,逐層有選擇地固化液體或粘結(jié)固體材料,從而快速堆積制作出所要求形狀的零部件或模型傳統(tǒng)的制造方法是基于材料去除MATERIALREMOVE概念,先利用CAD技術(shù)作出零件的三維圖形,然后對其進(jìn)行數(shù)值分析有限元分析、模態(tài)分析、熱分析等,再經(jīng)動態(tài)仿真之后,通過CAM的一個后處理POSTPROCESS模塊仿真加工過程,所有的要求均滿足之后,形成NC文件在數(shù)控機(jī)床上加工成形快速原型制造技術(shù)RPM突破了傳統(tǒng)加工中的金屬成型如鍛、沖、拉伸、鑄、注塑加工和切削成形的工藝方法,是一種“使材料生長而不是去掉材料的制造過程”,其制造過程的主要特點是1、新的加工概念RPM是采用材料累加的概念,即所謂“讓材料生長而非去除”,因此,加工過程無需刀具、模具和工裝夾具,且材料利用率極高2、突破了零件幾何形狀復(fù)雜程度的限制,成形迅速,制造出的零件或模型是具有一定功能的三維實體3、越過了CAPPCOMPUTERAIDEDPROCESSPLANNING過程,實現(xiàn)了CAD/CAM的無縫連接24、RPM系統(tǒng)是辦公室運(yùn)作環(huán)境,真正變成圖形工作站的外設(shè)。由于RPM可以快速、自動、精確地將CAD模型轉(zhuǎn)化成為具有一定功能的產(chǎn)品原型或直接制造零件,因此它對于縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期、控制風(fēng)險、提高企業(yè)參與市場競爭的能力,都具有重要的現(xiàn)實意義112幾種典型的快速成型技術(shù)1、立體光固造型SLASTEROLIGHTGRAPHYAPPARATUS又稱激光立體造型、激光立體光刻或立體印刷裝置2、疊層實體制造LOM疊層實體制造LAMINATEDOBJECTMANUFACTURING的成形材料是熱敏感類箔材如紙等,激光器的作用變是切割成形開始時,激光器先按最底層的CAD三維實體模型的切片平面幾何信息數(shù)據(jù),對于鋪在工作臺上的箔材作輪廓切割,之后,工作臺下降一層高度,重新送入一層鋪在底層之上材料,并用加熱輥滾壓,與底層粘牢,激光器按對應(yīng)數(shù)據(jù)作輪廓切割,如此反復(fù)直至整個三維零件制作完成LOM制作的零件不收縮、不變形,精度可達(dá)01MM,切片厚度005050MM。3、選擇性激光燒結(jié)SLS選擇性激光燒結(jié)SELECTEDLASERSINTERING的生產(chǎn)過程與SLA類似,用CO2紅外激光對金屬粉末或塑料粉末一層層地掃描加熱使其達(dá)到燒結(jié)溫度,最后燒結(jié)出由金屬或塑料制成的立體結(jié)構(gòu)4、融積成型技術(shù)FDM融積成型技術(shù)FUSEDDEPOSITIONMODELING的制造過程是,首先通過系統(tǒng)隨機(jī)的QUICKSLICE和SUPPORTWORKS軟件將CAD模型分為一層層極薄的截面,生成控制FDM噴嘴移動軌跡的幾何信息運(yùn)作時,FDM加熱頭把熱塑材料如聚脂塑料、ABS塑料、蠟等加工到臨界狀態(tài),在微型機(jī)控制下,噴嘴沿著CAD確定的平面幾何信息數(shù)據(jù)運(yùn)動并同時擠出半流動的材料,沉積固化成精確的實際零件薄層,通過垂直升降系統(tǒng)降下新形成層并同樣固化之,且與已固化層牢固地連接在一起如此反復(fù),由下而上形成一個三維實體FDM的制作精度目前可達(dá)0127MM,連續(xù)堆積范圍002540508MM,它允許材料以不同的顏色出現(xiàn)5、其它快速原型制造技術(shù)直接制模鑄造DSPCDIRECTSHELLPRODUCTIONCASTING來源于三維印刷3DPRINTING快速成型技術(shù)其加工過程是先把CAD設(shè)計好的零件模型裝入模殼設(shè)計裝置,利用微型機(jī)繪制澆注模殼,產(chǎn)生一個達(dá)到規(guī)定厚度,需要配有模芯的模殼組件的電子模型,然后將其輸至模殼制造裝置,由電子模型制成固體的三維陶瓷模殼取走模殼處疏松的陶3瓷粉,露出完成的模殼,采用熔模鑄造的一般方法對模殼最后加工,完成整個加工過程此系統(tǒng)能檢測自己的印刷缺陷,不需要圖紙,就可完成全部加工光屏蔽即SGCSOLIDGROUNDCURING由以色列CUBITAL公司開發(fā),該工藝可以在同一時間固化整個一層的液體光聚合物SGC工藝使用丙烯酸鹽類光聚合物材料,其制作精度可達(dá)整體尺寸的01,切片厚度約為01015MM,CUBITAL公司開發(fā)的SOLIDER5600型產(chǎn)品制作的最大工作尺寸為508508356MM,所用紫外光燈功率為2KW,每一層循環(huán)約化90SMRMMITSUBISHICHEMICALRAPIDMOULDING日本三菱化學(xué)最近推出的三菱化學(xué)快速制模系統(tǒng),可將原型直接轉(zhuǎn)換成模具,采用稱作“金屬補(bǔ)強(qiáng)樹脂制模METALRESINMOULDING復(fù)合料”,制模成本降低為傳統(tǒng)制模的1/2,制模時間縮短了1/21/3奧斯丁的德克薩斯大學(xué)正在研究的高溫選擇激光燒結(jié)HTSLS,在取消聚合物粘結(jié)劑方面進(jìn)行了嘗試結(jié)果表明,可利用CUSN或青銅鎳粉兩相粉末,采用激光局部熔化低熔點粉末來制造模具113各種成型方法簡介及對比表11幾種典型成型工藝的比較成型工藝原型精度表面質(zhì)量復(fù)雜程度零件大小材料價格利用率常用材料制造成本生產(chǎn)效率設(shè)備費(fèi)用SLA較高優(yōu)中等中小件較貴很高樹脂較高高較貴LOM較高較差簡單中小件便宜較差塑料低高便宜SLS較低中等復(fù)雜中小件較貴很高石蠟較低中等較貴HDM較低較差中等中小件較貴很高金屬較低較低便宜12快速成型精度概述研究成型機(jī)的成型精度，提高成型精度，對于RP技術(shù)的推廣和應(yīng)用有很重要的影響。制件誤差的產(chǎn)生原因見圖11所示光固化成型由三個環(huán)節(jié)組成前處理、快速成型加工和后處理。這三個部分彼此相連，共同完成光固化快速成型過程。每一環(huán)節(jié)中存在的誤差都會影響到最終成型零件的精度?？焖俪尚偷木葹闄C(jī)械精度和制件精度。目前影響快速成型最終精度的主要原因由于下幾個方面1、CAD模型的前處理造成的誤差目前，對于絕大多數(shù)快速成型系統(tǒng)而言，必須對工件的三維CAD模型進(jìn)行STL格式化和切片等處理，以便得到一系列的截面輪廓。在對三維CAD模型分層切片前，需作實體模型的近似處理，即用三角面片近似逼近處理表面，其輸出的數(shù)據(jù)為STL4文件格式，這種格式非常簡單，便于后續(xù)的分層處理。STL格式中每個三角面片只用四個數(shù)據(jù)項表示，即三個頂點坐標(biāo)和一個法向矢量，而整個CAD模型就是這樣一組矢量的集合，STL公式化用許多小三角面去逼近模型的表面，由于以下原因，它會導(dǎo)致誤差A(yù)從本質(zhì)上看，三角面的組合，不可能完全表達(dá)實際表面，所以，誤差無法避免BSTL公式化時，數(shù)據(jù)的沉余量太大，致使所需計算機(jī)的存儲量過大，從而難于選取更小、更多的小三角面，造近似結(jié)果與實際表面有更大的誤差C另外，在進(jìn)行STL格式轉(zhuǎn)換時，有時會產(chǎn)生一些局部缺陷，例如，在表面曲率變化較大的分界處，可能出現(xiàn)據(jù)齒狀小凹坑，從而造成誤差。制件誤差數(shù)據(jù)處理誤差成型過程誤差后處理誤差分成切片產(chǎn)生誤差光斑變化誤差固化成型誤差機(jī)器誤差方向運(yùn)動誤差ZXY掃描誤差圖層誤差液位波動引起誤差多光譜造成誤差驅(qū)動器參數(shù)補(bǔ)償誤差樹脂收縮引起工件變型殘留液態(tài)樹脂不均勻收縮引起工件變型CAD模型面誤差5圖11制件誤差產(chǎn)生原因2、成型系統(tǒng)的工作誤差CPS250成型機(jī)成型系統(tǒng)的工作誤差按照組成可分為托板升降誤差、XY掃描誤差和樹脂涂層誤差。托板升降誤差指的是托板的運(yùn)動精度，它直接影響層厚的精度XY掃描誤差指的是XY平面掃描系統(tǒng)沿X,Y方向的運(yùn)動精度，它影響成型零件的尺寸精度和表面光潔度。3、成型過程中材料狀態(tài)引起的翹曲變形在光固化過程中，樹脂由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，此時單體分子發(fā)生聚合反應(yīng)，分子之間距離改變，相應(yīng)地造成體積收縮。在這個過程中，伴有加熱作用，這些因素會引起制件每層截面的尺寸變化，再加上相鄰層間不規(guī)則約束，以由收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力會造成零件在加工過程中的變形。如加工一懸臂零件在懸臂部分不加支撐，可以很明顯地看到由于樹脂收縮而造成的變形。4、成型之后環(huán)境度化引起的誤差從成型系統(tǒng)上取下已成型的工件之后，由于溫度、濕度等環(huán)境狀況的變化，工件6會繼續(xù)蠕變并導(dǎo)致誤差。成型過程中殘留在工件內(nèi)的殘余應(yīng)力也可能由于時效的作用而部分消失而導(dǎo)致誤差。5、工件后處理造成誤差通常，成型后的工件需進(jìn)行打磨、拋光和表面涂鍍等后處理。如果后處理不當(dāng)，對形狀尺寸控制不嚴(yán)格，也可能導(dǎo)致誤差。后處理過程產(chǎn)生的誤差可分為三種一是支撐去除時對表面質(zhì)量的影響。要求支撐的設(shè)計必須合理，不多不少。另外一種是殘留液態(tài)樹脂的固化引起工件的變形。因此在掃描成型時盡可能使殘留樹脂為零成型過程中工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力引起的蠕變也是影響精度的因素之一。設(shè)法減小成型過程中的殘余應(yīng)力有利于提高零件的成型精度。13立體光固造型SLA技術(shù)原理STEROLIGHTGRAPHYAPPARATUS又稱激光立體造型、激光立體光刻或立體印刷裝置。它是基于液態(tài)光敏樹脂的光聚合原理工作的。這種液態(tài)材料在一定波長（325NM）和功率（P30MW）的紫外光的照射下能迅速發(fā)生光聚合反應(yīng)，相對分子質(zhì)量急劇增大，材料也就從液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)。SLA的原理是由CAD系統(tǒng)對準(zhǔn)備制造的零件進(jìn)行三維實體造型設(shè)計,再由專門的計算機(jī)切片軟件CAD系統(tǒng)的三維造型切割成若干薄層平面數(shù)據(jù)模型,但對表面形狀變化大和精度要求高的部分應(yīng)切得薄些,其他一般部位切得厚些隨后CAM軟件再根據(jù)各薄層平面的XY運(yùn)動指令,在結(jié)合提升機(jī)構(gòu)沿Z坐標(biāo)方向的間歇下降運(yùn)動,形成整個零件的數(shù)控加工指令指令輸入SLA系統(tǒng)中,首先是工作臺下降至液體容器的液面之下,對應(yīng)于CAD模型最下一層切片的厚度處,根據(jù)該切片的XY平面幾何數(shù)據(jù),紫外光照射可固化的液態(tài)樹脂如環(huán)氧樹脂,乙烯酸樹脂或丙烯酸樹脂,在紫外光的作用下,因光聚合作用,第一層被固化在工作臺上然后,升降工作臺下降至第二層切片厚度,激光器按照該層切片的平面幾何數(shù)據(jù)掃描液面,使新一層液態(tài)樹脂固化并緊緊粘長在前一層已固化的樹脂上。如此反復(fù)“生長”,直至形成整個三維實體零件如圖所示圖12立體光固造型SLA技術(shù)原理圖714立體光固造型SLA國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)水平立體光固造型SLA方法是目前世界上研究最深入、技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的一種快速成型方法。目前,研究SLA方法的有3DSYSTEM公司、EOS公司、F此外美國DAYTON大學(xué)還利用SLA工藝研制了一種桌面成型系統(tǒng)專門用于人體軟組織器官模型的建造。16本次設(shè)計的主要工作161主要設(shè)計工作1、固化用激光掃描裝置設(shè)計；2、浸于樹脂液體中的升降托盤設(shè)計；3、刮刀機(jī)構(gòu)設(shè)計；4、整機(jī)總裝配圖設(shè)計；5、部分硬件控制電路的設(shè)計。162設(shè)計參數(shù)1、成型空間400400300MM2、激光頭最大運(yùn)行速度80MM/S83、激光頭定位精度0005MM4、上拖板、激光聚焦系統(tǒng)以及直線導(dǎo)軌軸等的總重量約10KG5、最大成型件重量約為10KG6、固化深度/托盤的層間下降距離01MM7、Z向定位精度001MM163設(shè)計思路及主要問題采用分塊設(shè)計的思路，機(jī)械結(jié)構(gòu)主要分XY掃描系統(tǒng)，Z方向工作臺升降系統(tǒng)，刮刀機(jī)構(gòu)等三部分。1、XY掃描系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)成型機(jī)的掃描系統(tǒng)采用高精度的XY動工作臺，它帶動光纖和聚焦鏡完成零件的二維掃描成型。其結(jié)構(gòu)為步進(jìn)電機(jī)帶動滾珠絲杠驅(qū)動掃描頭作XY平面運(yùn)動，掃描范圍為400X400MN，重復(fù)定位精度0005MN。為減輕質(zhì)量，提高響應(yīng)速度，選用鋁材進(jìn)行設(shè)計，并選取大扭矩輸出的高頻響應(yīng)電機(jī)。掃描系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由計算機(jī)、XY掃描頭、聚焦鏡頭、直線圓柱滾動導(dǎo)軌、滾珠絲杠、步進(jìn)電機(jī)等組成。由于混合式步進(jìn)電機(jī)具有體積小、力矩大、低頻特性好、運(yùn)行噪音小、失電自鎖等優(yōu)點，X,Y方向都采用了這種電機(jī)。為減少X方向負(fù)載的質(zhì)量，連接板及電機(jī)座采用鋁材。2、Z軸升降系統(tǒng)Z軸升降系統(tǒng)完成零件支撐及在Z軸方向運(yùn)動的功能，它帶動托板上下移動。每固化一層，托板要下降1個層厚。它是實現(xiàn)零件堆積的主要過程，必須保證其定位精度。定位精度的好壞直接影響成型零件的尺寸精度、表面光潔度以及層與層之間的粘接性能。采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，精密滾珠絲杠傳動及精密導(dǎo)軌導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。驅(qū)動電機(jī)采用混合式步進(jìn)電機(jī)，配合細(xì)分驅(qū)動電路，與滾珠絲杠直接聯(lián)接實現(xiàn)高分辨率驅(qū)動，省去了中間齒輪級傳動，既減小了尺寸又減小了傳動誤差。成形零件時，托板經(jīng)常做下降、提升運(yùn)動，為了減少運(yùn)動時與托板對液面的攪動，并且便于成型后的零件從托板上取下，需將托板加工成篩網(wǎng)狀，網(wǎng)孔大小、孔距設(shè)計要合理，既能使零件的基礎(chǔ)與其能牢固粘結(jié)，又要使托板升降運(yùn)動時最小限度地阻礙液體流動。此外，考慮到樹脂有一定的酸性作用，所以浸泡在樹脂內(nèi)的材料全部選用鋁合金或不銹鋼材料，一方面防腐另一方面防止普通鋼和鑄鐵對樹脂的致凝作用。由于在正常工作在狀態(tài)下，吊梁懸臂較長，為避免托板Z方向上下運(yùn)動時造成吊梁扭曲變形，吊梁采用2M不銹鋼板做成中空行管結(jié)構(gòu)的形狀。3、刮平系統(tǒng)9由于樹脂的粘性及固化樹脂的表面張力作用，如僅僅依賴樹脂的流動而達(dá)到液面平整的話，就會需要很長的時間，特別是在固化面積較大的零件時。刮平運(yùn)動可以使液面盡快流平，提高涂層效率。刮平過程包括兩個步驟第一步托板下降較大的深度并稍作停頓，這一過程是為了克服液態(tài)樹脂與固化層面的表面張力，使樹脂充分覆蓋已固化的一層，然后上升至比上一層低一個層厚的位置。第二步刮板按設(shè)定次數(shù)作刮平運(yùn)動，其作用是把涂敷在零件表面的多余樹脂刮掉。刮平后，樹脂液面并不是完全平整，仍存在著一些波動，尚需等待一定的時間才能平整。等待時間的長短要根據(jù)樹脂的流動性、零件尺寸的大小而定。10第2章XY方向設(shè)計計算成型機(jī)的掃描系統(tǒng)采用高精度的XY工作臺，它帶動光纖和聚焦鏡完成零件的二維掃描成型。其結(jié)構(gòu)為步進(jìn)電機(jī)帶動滾珠絲杠驅(qū)動掃描頭作XY平面運(yùn)動，掃描范圍為400X400MN，重復(fù)定位精度0005MN。為減輕質(zhì)量，提高響應(yīng)速度，選用鋁材進(jìn)行設(shè)計，并選取大扭矩輸出的高頻響應(yīng)電機(jī)。掃描系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由計算機(jī)、XY掃描頭、聚焦鏡頭、直線滾動導(dǎo)軌、滾珠絲杠、步進(jìn)電機(jī)等組成。由于混合式步進(jìn)電機(jī)具有體積小、力矩大、低頻特性好、運(yùn)行噪音小、失電自鎖等優(yōu)點，X,Y方向都采用了這種電機(jī)。21設(shè)計任務(wù)機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖，A1圖紙一張。要求重要剖面表達(dá)完整，向視表達(dá)完整，視圖適合標(biāo)準(zhǔn)。211設(shè)計參數(shù)統(tǒng)分辨率310M由靜止到最大快進(jìn)速度過度時間17MS19MSPT工作臺行程X向400MMY向400MM最大快進(jìn)速度X向和Y向80MM/S定位精度M05212方案的分析、比較、論證西安交通大學(xué)開發(fā)的CPS250成型機(jī)XY掃描系統(tǒng)，其掃描范圍為250MMX250MM，運(yùn)動方式采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動高精密同步帶的方式，其傳動較為平穩(wěn)，傳動件質(zhì)量比較小，運(yùn)動特性好。但工作行程較短，本設(shè)計掃描范圍400MMX400MM,行程較長，若采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動高精密同步帶的傳動方式，會出現(xiàn)抖動現(xiàn)象，對掃描的精度不利。故本次設(shè)計采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠的傳動方式，中間沒有其他部件降低傳動精度損失，使運(yùn)動較為平穩(wěn)。1、XY方向掃描進(jìn)給系統(tǒng)的總體方案設(shè)計考慮以下幾點A工作臺應(yīng)具有沿縱向和橫向往復(fù)運(yùn)動、暫停等功能，因此數(shù)控控制系統(tǒng)采用連續(xù)控制系統(tǒng)。11B在保證一定加工性能的前提下，結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單，以求降低成本。因此進(jìn)給伺服統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。C縱向和橫向進(jìn)給是兩套獨(dú)立的傳動鏈，它們各自由各的步進(jìn)電動機(jī)、波紋管、絲杠螺母副組成。D為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊裝置，以提高傳動剛度和消除間隙。E為減少導(dǎo)軌的摩擦阻力，選用滾動直線導(dǎo)軌。2、進(jìn)給伺服系統(tǒng)總體方案方框圖如下頁圖21所示22脈沖當(dāng)量和傳動比的確定221脈沖當(dāng)量的確定脈沖當(dāng)量即系統(tǒng)分辨率。本設(shè)計中，PP310M222傳動比的確定當(dāng)1時，可使步進(jìn)電機(jī)直接與絲杠聯(lián)接，有利于簡化結(jié)構(gòu)，提高精度。因此I本設(shè)計中取1。223確定步進(jìn)電機(jī)步距角根據(jù)公式微機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動器功率放大功率放大步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)X向Y向波紋管波紋管圖21進(jìn)給伺服系統(tǒng)總體方案方框圖1221PBLI360其中為傳動比，I為電機(jī)步距角，B為滾珠絲杠導(dǎo)程，0L為脈沖當(dāng)量。P因為1，0001MM，現(xiàn)取4MM，可得009O。由于其步距角很小，IP0LB所以將采用有細(xì)分電路的驅(qū)動結(jié)構(gòu)。23絲杠的選型及計算231計算絲杠受力由于工作臺質(zhì)量較小，且只承擔(dān)傳動作用，不承受任何切削力，故本設(shè)計中只考慮導(dǎo)軌摩擦力和系統(tǒng)加減速時的慣性力。1、導(dǎo)軌摩擦力的計算根據(jù)摩擦力計算公式FMG22X向工作拖板質(zhì)量10KG采用滾動導(dǎo)軌，0005XM10980005049NGFXY向取激光頭及移動部件質(zhì)量為3KG0005Y39800050147NFY2、工作臺慣性力的計算取平均加速時間T18MS,由于系統(tǒng)最大移動速度80，經(jīng)計算得，系統(tǒng)MAXVS加速度A24MS104444N1FAX344132N2Y232滾珠絲杠螺母副的選型和校核由于轉(zhuǎn)速較大，滾珠絲杠螺母副初步選型的主要依據(jù)其使用壽命選擇絲杠的基本13尺寸并較核其承載能力是否超過額定動載荷。1、最大工作載荷的計算本設(shè)計中，工作臺最大載荷應(yīng)該是導(dǎo)軌摩擦力與加減速慣性力的總和所以，X向X1F4094XFNY向Y23173Y2、最大動載荷的計算和主要尺寸的初選C滾珠絲杠最大動載荷可用下式計算23HNKFF式中F滾珠絲杠副的軸向負(fù)荷（N）影響滾珠絲杠副壽命的綜合系數(shù)；F285013095WFKAHTF為溫度系數(shù)工作溫度小于125，095TFTF為硬度系數(shù)硬度大于58HRC，10HH為精度系數(shù)精度等級取三級，10AFAF為負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)無沖擊平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，11WW為可靠性系數(shù)可靠度98，033KFKF滾珠絲杠副的額定動負(fù)荷（N）AC滾珠絲杠副的計算動負(fù)荷（N）各類機(jī)械所用的滾珠絲杠的推薦壽命,取15000HHLHL壽命系數(shù),HK1350HL轉(zhuǎn)速系數(shù)，NNK經(jīng)計算得14X向C1613NY向C4839N查機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊P770,本設(shè)計選內(nèi)循環(huán)浮動返回器雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲杠副FFZ1604,其參數(shù)如下W16M4D239C01AO公稱直徑D基本導(dǎo)程滾珠直徑，絲杠螺旋升角，額定動載荷6額定靜載荷選取絲杠精度等級為1級。3、傳動效率計算滾珠絲杠螺母副的傳動效率為24TG式中為絲杠螺旋升角，為摩擦角，滾珠絲杠副的滾動摩擦系數(shù)00030005,F其摩擦角約等于。01所以，96013TGT4、定位精度驗算滾珠絲杠副的軸向剛度會影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度和運(yùn)動平穩(wěn)性。由于軸向剛度不足引起的軸向變形量一般不應(yīng)大于機(jī)床定位精度的一半。滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形、絲杠與螺母之間滾道的接觸變形、絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)變形較小，對縱向變形的影響更小，可忽略不計。螺母座只要設(shè)計合理，其變形量也可忽略不計，只要滾珠絲杠支承的剛度設(shè)計得好，軸承的軸向接觸變形在此也可以不予考慮。A絲杠的拉壓變形量1滾珠絲杠應(yīng)計算滿載時拉壓變形量，其計算公式為25EALFM1式中為在工作載荷作用下絲杠1總長度上拉伸或壓縮變形量（MM）；15為絲杠的工作載荷N；MF為滾珠絲杠在支承間的受力長度MM；LE為材料彈性模量，對鋼E206104MPA；A為滾珠絲杠按內(nèi)徑確定的截面積（MM2）；“”號用于拉伸，“”號用于壓縮。根據(jù)滾珠直徑DW2MM，螺紋滾道曲率半徑0522104WRM滾珠直徑WM07/7/28WE偏心距1D2162081439MERM螺桿小徑22AD54滾珠絲桿按內(nèi)徑確定的截面積其中，為絲杠公稱直徑。為絲杠底徑。M1取X向進(jìn)給的絲杠長度L550MM，Y向進(jìn)給的絲杠長度L550MM。所以，X向149502632M7Y向1B絲杠與螺母間的接觸變形量2該變形量與滾珠列、圈數(shù)有關(guān)，即與滾珠總數(shù)量有關(guān)，與滾珠絲杠長度無關(guān)。其計算公式26MCFCK式中為滾珠絲杠的工作載荷（N）；MF為絲杠副的接觸剛度,查表取580N/。CK所以，X向X49085Y向C1372M絲杠的總的變形量應(yīng)小于允許的變形量。一般不應(yīng)大于機(jī)床進(jìn)給系2116統(tǒng)規(guī)定的定位精度值的一半。因為，X向12083M75Y向04取絲杠精度等級為1級，其有效工作行程內(nèi)的誤差為6，加上絲杠副的總變形量083、024，可以滿足機(jī)床的定位精度001/400的要求。M5、壓桿穩(wěn)定性驗算滾珠絲杠通常屬于受軸向力的細(xì)長桿，若軸向工作載荷過大，將使絲杠失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱向彎曲，即失穩(wěn)。失穩(wěn)時的臨界載荷為KF272110KFEJL式中J為絲杠軸最小截面慣性矩，對絲杠圓截面，（D2為絲杠4M46J底徑，）；201WDDL為絲杠最大工作長度（M）；E為材料的拉、壓彈性模量，對鋼E211011PA；為絲杠支承方式系數(shù)。本設(shè)計中，絲杠為長絲杠，故支承方式選用一端軸向固1F定一端游動，即2；1F為安全系數(shù)，取1/31K1K。44942306706DJM所以21921623KF臨界載荷遠(yuǎn)大于絲杠工作載荷（4449N,13347N），因此滾珠絲MFXMYF杠不會失穩(wěn)。24導(dǎo)軌的選型及計算241初選導(dǎo)軌型號導(dǎo)軌為直線滾動導(dǎo)軌，根據(jù)縱向最大動載荷C1613N,橫向最大動載荷17C4839N，通過查機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊表2938P893，初選3條導(dǎo)軌的型號都為GTB16。其參數(shù)如下1650ML，242計算滾動導(dǎo)軌副的距離額定壽命L滾動導(dǎo)軌副的距離額定壽命可用下列公式計算滾動體為球時28350ATCWFLF式中為滾動導(dǎo)軌副的距離額定壽命（KM）；L為額定載荷（N），從機(jī)電一體化設(shè)計手冊表210查得8820N；ACAC為溫度系數(shù)，當(dāng)工作溫度不超過1000C時，1；TFTF為接觸系數(shù)，每根導(dǎo)軌條上裝二個滑塊時081；C為載荷/速度系數(shù)，無外部沖擊或振動的低速運(yùn)轉(zhuǎn)場合時，WFMIN5V12。為每個滑塊的工作載荷（N）。FX向/49/12MY向137所以，X向398208510KM1LY向398201857610K1347均大于滾動導(dǎo)軌的期望壽命，滿足設(shè)計要求，初選的滾動導(dǎo)軌副可采用。L25步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而18達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差精度為100的特點，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制?，F(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為75度或15度；反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為15度，但噪聲和振動都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩?；旌鲜讲竭M(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相兩相步進(jìn)角一般為18度而五相步進(jìn)角一般為072度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛，也是本次細(xì)分驅(qū)動方案所選用的步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的一些特點1、一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的35，且不累積。2、步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏8090度完全正常。3、步進(jìn)電機(jī)的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動時，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。4、步進(jìn)電機(jī)低速時可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲。5、步進(jìn)電機(jī)相對普通電機(jī)來說，他可以實現(xiàn)開環(huán)控制，即通過驅(qū)動器信號輸入端輸入的脈沖數(shù)量和頻率實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的角度和速度控制，無需反饋信號。但是步進(jìn)電機(jī)不適合使用在長時間同方向運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，容易燒壞產(chǎn)品，即使用時通常都是短距離頻繁動作較佳。251傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量計算傳動系統(tǒng)是轉(zhuǎn)動慣量是一種慣性負(fù)載,在電機(jī)選用時必須加以考慮。由于傳動系統(tǒng)的各傳動部件并不都與電機(jī)軸同軸線，還存在各傳動部件轉(zhuǎn)動慣量向電機(jī)軸折算問題。最后，要計算整個傳動系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量，即傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動19慣量。本設(shè)計需要對絲杠,工作臺進(jìn)行轉(zhuǎn)動慣量的計算。1、滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量的折算SJ滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量2940781SMDL其中為絲杠公稱直徑（CM）,MD為絲杠有效行程（MM）0L42781604SJKGC2、工作臺質(zhì)量的折算GJ工作臺是移動部件，其移動質(zhì)量折算到滾珠絲杠軸上的轉(zhuǎn)動慣GJ可按下式進(jìn)行計算210MLJG20式中，為絲杠導(dǎo)程（CM）；0L為工作臺質(zhì)量（KG）。M所以，X向222041043GJKGCMY向2220LM3、傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量計算JX向220408SGJKGCMY向15252所需轉(zhuǎn)動力矩計算步進(jìn)電機(jī)空載啟動是指電機(jī)在沒有外加工作負(fù)載下的啟動。步進(jìn)電機(jī)所需空載啟動力矩可按下式計算211MAX0FM式中為空載啟動力矩（NCM）；20為空載啟動時運(yùn)動部件由靜止升速到最大快進(jìn)速度，折算到電機(jī)軸上的加MAXM速力矩（NCM）；為空載時折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩（NCM）；F為由于絲杠預(yù)緊，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩（NCM）。0有關(guān)的各項力矩值計算如下M1、加速力矩2122MAXMAX106NJT213AX30BPVN式中為傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量；為電機(jī)最大角加速度；為與運(yùn)動部件JMAXN最大快進(jìn)速度對應(yīng)的電機(jī)最大轉(zhuǎn)速；T為運(yùn)動部件從靜止啟動加速到最大快進(jìn)速度所需的時間，為運(yùn)動部件最大快進(jìn)速度；為初選步進(jìn)電機(jī)的步距角；為脈沖MAXVBP當(dāng)量。AXM4809120/MIN3636BPNRX向22MAXMAX3410814508NMJMTY向22AXAX1053866T2、空載摩擦力矩21402FGLMI式中為運(yùn)動部件的總重量；G為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)；F為傳動降速比；I為傳動系數(shù)總效率，取08；為滾珠絲杠的基本導(dǎo)程。0L21X向1098504231FMMY向F3、附加摩擦力矩2152001PLMI式中為滾珠絲杠預(yù)緊力，/3；0P0XF為滾珠絲杠預(yù)緊時的傳動效率，現(xiàn)取09。0X向20491956638MMY向170C所以，步進(jìn)電機(jī)所需空載啟動轉(zhuǎn)矩X向MAX0145056148FY向3823FMM步進(jìn)電機(jī)所需空載啟動所需轉(zhuǎn)矩M，步進(jìn)電機(jī)啟動力矩關(guān)系如下QM04Q所以，X向364215Q36CMNY向35835558為滿足最小步距角要求，查表知步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩與步進(jìn)電機(jī)啟動力矩MAXJM的關(guān)系為216MAXQJM查經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計表72P347得0866。所以，X向MAX042JMY向13J綜合考慮，查表選擇57BYG096型步進(jìn)電機(jī)，如圖22、23所示22圖22步進(jìn)電機(jī)圖23步進(jìn)電機(jī)外形尺寸表21電機(jī)參數(shù)電機(jī)型號相數(shù)步距角最大靜轉(zhuǎn)距電壓相電流分配方式57BYG096218075NMDC24V3A雙相四拍26本章小結(jié)本章是主要針對XY掃描機(jī)構(gòu)的設(shè)計，首先要明確設(shè)計任務(wù)，然后確定脈沖當(dāng)量和傳動比，絲杠及導(dǎo)軌的選型及相應(yīng)的計算，最后通過計算確定XY方向的驅(qū)動電機(jī)。23第3章Z方向設(shè)計計算31Z方向工作臺設(shè)計Z軸升降系統(tǒng)完成零件支撐及在Z軸方向運(yùn)動的功能，它帶動托板上下移動。每固化一層，托板要下降1個層厚。它是實現(xiàn)零件堆積的主要過程，必須保證其定位精度。定位精度的好壞直接影響成型零件的尺寸精度、表面光潔度以及層與層之間的粘接性能。采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，精密滾珠絲杠傳動及精密導(dǎo)軌導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。驅(qū)動電機(jī)采用混合式步進(jìn)電機(jī)，配合細(xì)分驅(qū)動電路，與滾珠絲杠直接聯(lián)接實現(xiàn)高分辨率驅(qū)動，省去了中間齒輪級傳動，既減小了尺寸又減小了傳動誤差。成形零件時，托板經(jīng)常作下降、提升運(yùn)動，為了減少運(yùn)動時對液面的攪動，并且便于成型后的零件從托板上取下，需將托板加工成篩網(wǎng)狀，網(wǎng)孔大小孔距設(shè)計要合理，既能使零件的基礎(chǔ)與其能牢固粘結(jié)，又要使托板升降運(yùn)動時最小限度地阻礙液體流動，本設(shè)計中取孔距5MM，孔徑3MM。此外，考慮到樹脂有一定的酸性作用，所以浸泡在樹脂內(nèi)的材料全部選用鋁合金或不銹鋼材料，一方面防腐另一方面防止普通鋼和鑄鐵對樹脂的致凝作用。由于在正常工作在狀態(tài)下，吊梁懸臂較長，為避免托板Z方向上下運(yùn)動時造成吊梁扭曲變形，吊梁采用2MM不銹鋼板做成中空行管結(jié)構(gòu)的形狀。311設(shè)計任務(wù)機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖，A0圖紙一張。要求重要剖面表達(dá)完整，向視表達(dá)完整，視圖適合標(biāo)準(zhǔn)。312設(shè)計參數(shù)系統(tǒng)分辨率310M由靜止到最大快進(jìn)速度過度時間11MS13MSPT工作臺行程300MM最大快進(jìn)速度M/S160定位精度M313方案的分析、比較、論證1、Z方向掃描進(jìn)給系統(tǒng)的總體方案設(shè)計應(yīng)考慮因素24A工作臺應(yīng)具有沿縱向往復(fù)運(yùn)動、暫停等功能，因此數(shù)控控制系統(tǒng)采用連續(xù)控制系統(tǒng)。B在保證一定加工性能的前提下，結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單，以求降低成本。因此進(jìn)給伺服統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。C為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊裝置，以提高傳動剛度和消除間隙。D為減少導(dǎo)軌的摩擦阻力，選用滾動直線導(dǎo)軌。2、進(jìn)給伺服系統(tǒng)總體方案方框圖微機(jī)驅(qū)動器功率放大步進(jìn)電機(jī)圖31進(jìn)給伺服系統(tǒng)總體方案方框圖32脈沖當(dāng)量和傳動比的確定321脈沖當(dāng)量的確定脈沖當(dāng)量即系統(tǒng)分辨率。本設(shè)計中，PP310M322傳動比的確定當(dāng)1時，可使步進(jìn)電機(jī)直接與絲杠聯(lián)接，有利于簡化結(jié)構(gòu)，提高精度。因此I本設(shè)計中取1。323確定步進(jìn)電機(jī)步距角根據(jù)公式31PBLI360Z向25其中為傳動比，I為電機(jī)步距角，B為滾珠絲杠導(dǎo)程，0L為脈沖當(dāng)量。P因為1，0001MM，現(xiàn)取4MM，可得009O。由于其步距角很小，IP0LB所以將采用有細(xì)分電路的驅(qū)動結(jié)構(gòu)。33絲杠的選型及計算331計算絲杠受力由于工作臺質(zhì)量較小，且只承擔(dān)傳動作用，不承受任何切削力，故本設(shè)計中只考慮導(dǎo)軌摩擦力和系統(tǒng)加減速時的慣性力。1、移動件及最大成型件重量的計算根據(jù)摩擦力計算公式GMG32移動部件質(zhì)量10KG最大成型件重量10KG1M2M2098196N2GG2、3312工作臺慣性力的計算取平均加速時間T12MS,由于系統(tǒng)最大移動速度，經(jīng)計算得，系統(tǒng)加MAXV160S速度A214MS201428NFA332滾珠絲杠螺母副的選型和校核由于轉(zhuǎn)速較大，滾珠絲杠螺母副初步選型的主要依據(jù)其使用壽命選擇絲杠的基本尺寸并較核其承載能力是否超過額定動載荷。1、最大工作載荷的計算本設(shè)計中，工作臺最大載荷應(yīng)該是導(dǎo)軌摩擦力與加減速慣性力的總和所以，261F96284GN2、最大動載荷的計算和主要尺寸的初選C滾珠絲杠最大動載荷可用下式計算33FFKNH式中F滾珠絲杠副的軸向負(fù)荷（N）影響滾珠絲杠副壽命的綜合系數(shù)；F285013095WF