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激光
打印机
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激光3D打印机,激光,打印机
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毕业设计（论文）开题报告 毕业设计（论文）题目 ： 激光 3D 打印机设计 学 生 ： 指 导 教 师 ： 专 业 班 级： 20 年 月 日 1. 课题名称： 激光 32. 课题研究背景： 3打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属 或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术 ， 3打印通常采用数字技术材料打印机来实现。 3融沉积成型技术、选择性激光烧结等，这些技术使得打印出的产品在精度及质量等方面有大幅 的提升，可以说 3打印为产品成型提供了整体解决方案。 3打印技术就是以逐层堆积材料的方式，获得立体的实物。首先，通过扫描仪或电脑制图软件获得需要打印物体的三维数据，然后将数据导人 打印机，用专用软件进行分层处理，每一层形成二维图形数据，然后专用软件根据每一层的二维图形数据进行线扫描或点打印路径规划和自动编程，形成打印机识别 数 控码程序，然后打印机启动这些程序，进行逐点逐线逐面打印直到完成实物的成型。基本思路就是先将虚拟数据离散化处理，然后 将离散 数据用 打 印机变成实体。 据权威部门最新的预测报告显示， 3印刷这个方兴未艾的产 业将在未来四年内达到数百亿美元的市场规模。随着印刷的迅猛发展，包括印刷设备和配件及服务在内的整个印刷市场已经在 2013年达到了 25亿美元的规模，并有望在 2014年突破 38亿美元大关 （约合人民币 236亿元），而到 2018年，这一交易额将升至 162亿美元 （约合人民 1004亿元）。照此推测， 2013年到 2018年的打印市场复合年均增长率将达到 虽然这是一个增长非常迅速的市场， 但它仍处在起步阶段。时代周刊 3打印产业列为美国十大增长最快的工业。据 2015年将达到 37亿美元，并预计到 2020年达到 52亿美。随着技术成果的推广和应用， 3打印技术产业的发展呈现出快速增长势头。从行业分布来看 ,用于消费电子领域的打印技术仍然占主导地位 ,大约占 市场份额 ,其他主要领域依次是汽车（ 、医疗和医科（ 、工业及商用机器（ ； 从区域布来看 ,北美地区（ 、欧洲（ 、亚洲（ ） 三大区域占 主 导地位，其中亚洲地区主要：集中于（ 及中国 （ 。 3 打印市场交易额创打印机市场交 易 额， 3打印材料 交易额和 相关服务交易额。而 期内， 3打印技术的发展会超过市场的需求。 3打印机的交易额也在不断增加反映出 3 打印机的销售量在不断增长。同时，这也会增加可用于 3打印的材料的市场交易额。在未来几年中，我们将看到有更多大品牌进人这个市场，随着门槛的降低，新的应用案例的出现 ,技术的不断进步以及参与者的持续增加，这个市场将在未来几年中发生翻天覆地的变化 。从短期来看，随着 3打印机价格的下降和技术的日趋完善， 3印刷市场将变得更加开放，基础也将 变得更加坚实。 在我国，就如同在欧美发达国家一样，这项技术已经在改变产品 的研发和制造方式 。随着投人门槛的降低， 3打印必将孕育我国新一代制造业者群体。目前家用 3打印机在国内已经开售，人们对于它更多的兴趣点还集中在好奇， 3打印的热度高并不等于传播度 高 ，由此来看当前的国内环境， 3技术的推广和真正实现应用还需要很长的一段磨合时间。备受关注的 3打印产业有了国家资金的支持 ， 3打印由虚变实便初具条件，接下来国内 3打印产业将迎来快速发展期 ；而 3打印更是为行业发展提供了新的契机。 3. 课题研究意义 3D 打印技术是以数字化、人工智能化及新型材料应用为特征的生产制造方式 ,被称为是第三次工业革命的标志 通过将 者金属材料等通过加热、融化之后 ,再通过层层构建叠加的方式 ,在很短的时间内就将产品打印制造出来 ,其特点是打印时间短 ,成本低 ,产品千变万化 其优势更加突出 印技术应用领域十分广泛 ,包括产品设计、科学研究、建筑、医疗、制造业、航天、珠宝首饰、个性化饰品等方面将发挥越来越大的作用 。 4. 国内外发展现状与趋势 外 3D 打印机的研 究现状 经过十多年的探索和发展，打印技术有 了 长足的进步，目前 已经能够在 单层厚度上 实现 600细分辨率。 目 前 国际上较先进的产 品可以实现每小时 25度的垂直速率，并可实 现 24 位 色彩的 彩色打印 。目前， 在全球打印机行 业， 美国 3 家 公司的产品占据 了绝大多数市场份额。 此外 ， 在此领域具有较强技 术实力和特色的企业团队 /研发团队还有美国的 及英国的 。 目 前在欧美发达国家 ， 打印技术已经初步 形成了成功商用模式。 。 如在消费电子业、航空业 和汽车制造业领域， 3D 打印技术可以以较低的成本 、 较高的效率生产小批量的定制部件，完成复杂而惊喜的造型。 另外， 3D 打印技术获得成功应用 的另一领域个性化消费品产业。如纽约一家创意消费品公司 过在线征集用户的设计方案，以 3 是打印技术制成实物产品并通过电子市场销售，每年能够推出 60 种创新产品，年收入达到 100 万美元。 内 3D 打印机的研究现状 在国内 ， 越来越多的企业积极布局进人打印行业渴望分得一杯羹。然而，理想与现实之间，毕竟总是存在着一定的 距离。据中国 3D 打印联盟提供的数据 2013 年全 3D 打印市场规模约 40 亿美 元 市场， 相比 2012 年增长翻了一番 洲约 10 亿美元 ， 美国约 15 亿美元。从数据上看来 ， 国内企业在全球市场中占据着较小的份额，数据的背后则隐藏着更多的现实真 。比较起来 ， 首先必须承认的事实是，欧美各国 3D 打印行业在工艺技术、研发投人、人才 基础 、产业形态、材料等领域都处在领先位置，而国内企业 一 直止步于模仿生产 ，整体科研能力不强 。 同时， 据联盟通过调查得出的数据显示，目前欧美较具规模的打印企 业 的年销售收人一 般都在 10 亿元人民币左右，而国内目前仍没有一 家企业收人过亿 ， 甚至超过 5000 万元的企业都寥寥无几。 此外 ，目前国内 整 3D 打印行业基本上还是各自为战，没有 形成 合力 ， 尤其缺乏行业组 织的引领和 整合，类似的现状与其他产业 的发展历程何其相似。但是自 2012 年 10 月以来，国内率先成立了中 国 3D 打 印技术 产业联盟，小而散的局面 正在得到 定程度的改变。 在全球范围内整个产业仍处于起步阶段，应用市场还未完全打开，即便是技术较为领先的欧美企业也不例外 ，打印究竟能够为工业生产 带来什么样的改变目前还存在一定的争论。 近年来 ， 国内企业已实现了 3D 打印机 整机 机生产和销售，这些企业共同的特点是由海外归国 队建，规模较小，产品技术与国外厂商同类产品相比尚处于低端。目前，国产 3打印机在打印精度、打印速度 、 打印尺寸和软件支持 等 方面难以满足商用的需求， 技术水平捕进 步提升 。在服务领域内 ， 我国东部发达城市已普遍有企业应用进口 3打印设备开展了商业化的快速成型服务，其服务 范围 涉及到模具制作、样品 制作 、辅助设计、文物复原等多个领域。与内地相 比，我国 港台地区打印技术引 入 起步较早，应用更为广泛 ，但港台主要着重 技术应用，而非自主研发。 D 企业 技术 落后 ， 生产规模小，小而散以及应用市场几近空白 的现状将 阻碍整个产业发展 ， 面对国外领先企业的来势汹汹 ， 如何在市场竞争中 掌握一定的主动权，怎样整合现有的资源并找到成熟 的商业模式就变得尤为重要。眼下，正值国内制造业转型升级的时段，传统落后产能技术将逐步退出历史的舞台，以 3打印以及机器人为代表的新兴技术必将越来越多地投人到实际的工业生产中。商业嗅觉灵敏的国外企业 凯 觎已久 ， 自然不想错失中国这一巨大的市场。据介绍 ， 欧洲几家打印大企业不仅完成了在欧洲的 布局，还通过代理商完成了在国内各个主要城市的战略布局。一旦国内的应用市场启 动起来，其产业规模将迅速扩大。 3D 打印机技术未来主要发展趋势 随着智能制造的进一步发展成熟，新的信息技术、控制技术、材料技术等不断被广泛应用到制造领域， 3打印技术也将被推向更高 的层面。 3打印机的体积小型化、桌面化 ， 成本更低廉 ，操作更简便，更加适应分布化生产、设计与制造一体化的需求以及家庭日常应用的需求；软件集成化 ，实现 使设计软件和生产控制软件能够无缝对接，实现设计者直接联网控制的远程在线制造； 3打印技术在生物医学、建筑、车辆、服装等更多行业领域的创造性应用得到快速拓展。 3技术的主要发展趋势是提升 3打 的速度、效率和精度，开拓并行打印、连续打印、大件打印、多材科打印的工艺方法，提高成品的表面质量、力学和物理性能，以实现直接面向产品的制造；开发更为多样的 3打印材料，如智能材料、功能梯度材料、纳米材料、非均质材料及复合材料等，特别是金属材料直接成型技术有可能成为今后研究与应用的又一个热点；未来 打印技术的发展将体 现出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趋势，将受到社会的广泛关注 。 4. 文献 查阅 概况 1刘道春 . 3D 打印技术的发展与前景 J. 印刷质量与标准化 ,2015,(10):8中长期看来 3D 打印产业具有较为广阔的发展前景 ,但目前产业距离成熟阶段尚有较大距离。因此 ,现阶段产业界对 3D 打印领域的投入应以加强创新研发、技术引进和储备为主 ,尤其要重视自主知识产权的建设和维护 ,争取在未来的市场竞争中占据有利地位 2朱艳青 ,史继富 ,王雷雷 ,钟柳文 ,李育坚 ,徐刚 . 3D 打印技术发展现状 J. 制造技术与机床 ,2015,(12):50摘要： 3D 打印技术作为一种快速成型技术迅猛发展 ,并且正迅速改变着人们的生产生活方式。在3D 打印的设备、技术、材料、应用等方向分别进行了介绍 ,并对技术和材料所存在的问题进行了分析 ,在此基础上对 3D 打印技术进行了能耗和环保评估 ,并提出了 3D 打印技术应该与新能源相结合的观点。 3李小丽 ,马剑雄 ,李萍 ,陈琪 ,周伟民 . 3D 打印技术及应用趋势 J. 自动化仪表 ,2014,(01):13D 打印技术作为第三次工业革命的代表性技术之一 ,越来越受到工业界和投资界 的关注。在详细介绍 3D 打印技术具有数字制造、降维制造、堆积制造、直接制造和快速制造等优点的基础上 ,具体给出了光固化成形、材料喷射、粘结剂喷射、熔融沉积制造、选择性激光烧结、片层压和定向能量沉积这七类 3D 打印工艺。分别分析了 3D 打印技术的全球商业化状况和应用领域 ,并进一步展望了 3D 打印技术的应用趋势。最后指出 ,3D 打印技术将深刻改变传统行业的产业模式 ,实现从传统制造向智能制造迈进 4王月圆 ,杨萍 . 3D 打印技术及其发展趋势 J. 印刷杂志 ,2013,(04):10摘要：近年来 ,3D 打印技术在工 业产品设计 ,特别是数字产品模型制造领域的应用正在成为一种潮流和热门话题。桌面级 3D 打印设备的逐渐成熟和应用开始推动全球 3D 打印市场的兴起 ,全球工业分析公司 (研究报告预测 2018 年全球 3D 打印市场将达到 美元。一、 3D 打印技术与 3D 打印机 3D 打印技术与 3D 印刷是两个完全不同的概念。 5柳建 ,雷争军 ,顾海清 ,李林岐 . 3D 打印行业国内发展现状 J. 制造技术与机床 ,2015,(03):175. 摘要： 3D 打印的节材、节能技术特点 高度契合我国的可持续发展战略 ,因此 ,受到国内各方面的广泛关注。简要介绍了国内 3D 打印的行业发展现状 ,并深入分析了国内 3D 打印目前存在的问题以及行业发展存在的隐患。最后 ,针对这些问题 ,提出了相应的发展建议。 6卢秉恒 ,李涤尘 . 增材制造 (3D 打印 )技术发展 J. 机械制造与自动化 ,2013,(04):1摘要：增材制造技术俗称 3D 打印技术 ,是近 30 年快速发展的先进制造技术 ,其优势在于三维结构的快速和自由制造 ,被广泛应用于新产品开发、单件小批量制造。本文介绍了增材制造技术设备和应用情况 ,阐述国内外增 材制造技术发展现状 ,说明增材制造技术发展趋势和关键技术。 更多还原 7兰天 . 3D 打印技术应用的意义 J. 内蒙古科技与经济 ,2014,(02):106+108. 摘要： 3D 打印技术是以数字化、人工智能化及新型材料应用为特征的生产制造方式 ,被称为是第三次工业革命的标志。它改变了传统的工业生产制造模式 ,通过将 者金属材料等通过加热、融化之后 ,再通过层层构建叠加的方式 ,在很短的时间内就将产品打印制造出来 ,其特点是打印时间短 ,成本低 ,产品千变万化。特别一些结构复杂的高精尖产品 ,其优势更加突出。 3D 打印技术应用领域十分广泛 ,包括产品设计、科学研究、建筑、医疗、制造业、航天、珠宝首饰、个性化饰品等方面将发挥越来越大的作用。 8崔万瑞 ,李愈馨 ,李福坤 ,于航 ,姜合萍 . 3D 打印机体系结构研究 J. 计算机光盘软件与应用 ,2014,(16):127摘要：本文介绍了 3D 打印机的技术特点。以一种工艺为例论述了 3D 打印机的软硬件技术体系架构 ,并详细介绍了 3D 打印机各组成部分的功能以及各部分之间的接口关系 ,并介绍了 3D 打印的工作流程。 9梁旺 . 桌面型三维打印机产品造型设计与开发 D学 ,2016. 摘要：桌面型 3D 打印机因材料利用率高、成型速度快的优点 ,在教育、艺术、机械等领域得到广泛应用。然而 ,桌面型 3D 打印机因造型普通、安全性原因尚未能在家庭普及。为此 ,本文基于情感化设计理论 ,采用模块化设计方法 ,对桌面型 3D 打印机整机造型进行设计与开发。首先 ,本文基于桌面型 3D 打印机的市场需求和功能需求 ,从色彩、材质、加工工艺角度对 3D 打印机外观造型进行研究 ,提出 3D 打印机的设计要点；对比分析 3D 打印机的运动单元结构 ,对内部框架结构进行优化设计；对 3D 打印机的显示操作系统进行研究并制定整体设计方 案。其次 ,在阐述情感化设计理论方法的基础上 ,对 3D 打印机造型设计的影响因子进行分析 ,对市面上桌面型 3D 打印机进行样本采集和语意搜集；对意象语意进行筛选 ,以此为基础 ,进行产品草图设计和产品效果图设计。再其次 ,本文对现有 3D 打印机内部结构的一些缺陷进行综合分析 ,并提出相应的解决方案 ,进行相应的结构优化。针对现有铝型材框架存在的装配效率低问题 ,提出了一种装配更加简单、结构更为紧凑的钣金结构框架；为确保挤出的熔融料丝快速冷却 ,设计了一种全新的风向转换风道装置。最后 ,本文对内部框架结构设计的合理性进行实验；对整体设计 方案进行分析和评价并确定 3D 打印机最终总体方案。本文设计的桌面型 3D 打印机造型 ,造型新颖、富有科技感 ,增加了消费者的用户体验；设计优化的内部框架使 3D 打印机结构更为紧凑 ,解决了装配效率低的问题 ,有效提高生产效率 。 10张自强 . 基于 术 3D 打印机的设计与研究 D2015. 摘要：自 3D 打印技术问世以来 ,3D 打印机便成为 3D 技术领域的前瞻性产品 ,并逐步成为一项新型的主流加工技术。 3D 打印机的发展不仅成为未来世界新的创造性科技 ,更是掀起了世界性制造业革命的热潮 ,不仅改变了多年来制造业 的生产方式 ,也进入到我们的日常生活。 3D 打印机作为一种高科技设备 ,综合应用了 术、 术、激光学、光化学及材料科学等诸多方面的科学与技术。它使得产品设计、工业设计、建筑设计及医疗用品设计等领域的研发者 ,能够快捷方便地获得三维实物模型 ,方便后期的设计。目前 3D 打印机的发展和推广仍然有着广阔的空间 ,同时也面临着诸多困难和挑战 ,尤其在设备成本、成型材料、打印精度、打印速度和打印效率等方面需要进行更加深入的探索与研究。针对现有 3D 打印机效率低、精度差及原材料昂贵等不足 ,深入分析 3D 打印机的工作机理 ,设计新 型基于熔丝沉积成型 (术 3D 打印机 ,提出三喷嘴挤出机构 ,改善现有 3D 打印机中的不足。根据各部分功能的不同对 3D 打印机的机械结构进行模块划分 ,分别对挤出机构、送丝机构、伺服系统以及温度控制系统等进行研究 ,并对核心结构进行仿真分析。对基于 术 3D 打印机进行零部件的设计及整机装配 ,为 3D 打印机的仿真分析及进一步改进提供数模；针对 3D 打印机核心机构 (挤出机构 )及结构进行设计 ,研究出三喷嘴挤出机构、柱塞泵式挤出机构和滑片泵式挤出机构；对 3D 打印机承载零部件的强度及刚度等性能进行分析 ,检验所设计机械结构的 可靠性；对挤出机构进行流体仿真分析 ,模拟 3D 打印机工作时机构内部流体的实际运动情况 ,验证三喷嘴挤出机构的可行性；对 3D 打印机的控制流程进行研究 ,分析 3D 打印机工作时挤出机构、送丝机构及伺服机构等分工协作流程 ,确保 3D 打印机工作的稳定性。通过对基于 术 3D 打印机进行研究与设计 ,既提高其成型精度及成型速度 ,又改善丝材容易堵丝、溢流、断流以及设备昂贵等问题。通过打印样件对所研制 3D 打印机进行实验测试 ,经验证可知 ,基于 术 3D 打印机达到了项目的设计要求 ,为开发具有自主知识产权的高精度、高效率且低成本的 3D 打印机提供理论依据。 11曹冉冉 . 激光金属粉末成型机结构设计与实验研究 D2015. 摘要：近年来 ,快速成型作为一种创新型制造技术得到了迅速发展和推广。随着媒体的宣传 ,人们也越来越多地了解并运用快速成型。基于其成型速度快、零件复杂度要求低、材料重复利用率高等特点 ,快速成型技术在军事、生命科学、航空航天、汽车等领域得到了广泛运用。在航空航天和武器装备等领域中 ,一些具有特殊性能和复杂结构的金属零件如航空发动机涡轮盘的使用很广泛 ,但这些零件的制造存在能耗高、污染严重、周期长、成本高等难题。由于通常采用钛或者镍基高温合金等特殊的昂贵材料 ,采用机加工不仅制造困难而且浪费掉很多材料；采用铸造技术可成形出复杂结构 ,但工艺复杂 ,难以控制 ,零件缺陷较多；采用模锻技术可以克服铸件性能差的缺陷 ,但需要昂贵的精密模具和专用设备 ,成本很高。基于上述原因 ,采用激光快速成型可以在无需夹具的条件下 ,利用激光束逐层选择性地熔化金属粉末 ,经快速冷却凝固得到均匀细小的金相组织 ,累积生长成型金属零件。其致密度接近 100%、材料利用率达到 100%,尺寸精度可达到工业要 求。选择性激光熔化成型对选择区域内的金属粉末充分熔化 ,使得区域内几乎没有固相组织 ,因此 ,在液体张力的作用下 ,容易出现 “ 聚球 ” 现象 ,需要对工艺参数和扫描路径进行严格控制以抑制这种现象。寻求这种工艺下 ,为取得良好的成型效果 ,各工艺参数之间应满足什么关系 ,并以此作为本课题研究目标。 3D 打印技术原理对于研究本课题具有很好的参考价值 ,由于研制激光金属成型设备成本较大 ,因此本课题在研制金属成型设备前对 3D 打印进行了一系列研究。本文在学习和了解 3D 打印技术原理的前提下 ,给出一套 3D 打印机的传动方案 ,并结合具体参数给出了丝 杠及同步带的选型方案 ,针对实验过程中出现的问题进行了相应改进 ,得到很好的实际效果。同时 ,设计开发了一套激光金属粉末成型设备 ,在之后的改进过程中 ,为解决金属粉末成型机实际操作中刮刀难以装卸的问题 ,设计了一套可行的四杆机构。本文论述了在选择性激光熔化成型中 ,添加工艺支撑的必要性和合理性 ,定义了一套工艺支撑的结构参数 ,解释了它们的具体含义以及改变它们的数值会造成的影响。最后 ,根据课题研究目标 ,设计了一组有显著差异的实验模型 ,根据实际成型效果确定了最优工艺参数完成实验 ,分析实验结果 ,得出成型规律 ,并提出了经验公式 ,对支撑结构的具体设计提供理论依据。 12江阳 ,陈利华 ,孟庆华 ,郑少瑜 . 一种可清除甲醛的光敏树脂的制备及其在 3D 打印成型中的应用 J. 信息记录材料 ,2015,(04):31 摘要：由丙烯酸通过环氧化、双乙烯酮酯化等步骤合成得到除醛功能分子 ,即 :32使三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 (偶氮二异丁腈 (引发下适度聚合 ,成为超支化预聚体 ,其残余的双键部分以除醛功能分子 (端 ,部分留作后续光固化用得光敏树脂 (采 用对肟酯光引发剂 ,在 3D 打印机中的 光器的 405长激光激发下 ,分解出自由基 ,使光敏树脂发生交联而固化 ,得到 3D 打印制品。将 3D 打印制品置于在玻璃空气舱进行除醛实验 ,发现其除醛能力随除醛功能成分含量的增加而提高 ,最高可达到84%左右的甲醛清除率 ,其除醛机理源于烯醇结构对甲醛羰基的亲核进攻。 13曾锋 . 激光 3D 打印过程自动测温研究 J. 嘉应学院学报 ,2016,(08):24摘要：针对目前传统的热电偶测温方法所带来的装夹困难、响应时间长、只能获得单点温度数据等不足之处 ,提出了一种基 于热像仪的激光 3D 打印过程自动测温方法 程的温度场进行了实测 ,通过对实测云图数据的分析得出了覆膜砂 最佳工艺参数 ,并实际打印出样品 ,样品与 %所获得的完整温度场云图信息有利于激光 3D 打印工艺的计算机模拟及优化 . 14方浩博 . 基于数字光处理技术的 3D 打印设备研制 D2016. 摘要：快速成型技术又称 3D 打印技术。随着快速成型技术的逐步稳定 ,出现了多种快速成型技术方案 ,并在航空、医疗、设计等领域得 到了创新应用。 3D 打印技术使用金属粉末材料或非金属树脂材料作为原材料。选区激光融化技术 (使用金属粉末材料的 3D 打印技术的代表之一 ,该技术使用激光光源将粉末逐层融化 ,融化的粉末再凝固时相互连接完成成型。在非金属树脂材料方面 ,主要有两类具有代表性的技术 :一种是以熔融沉积制造技术(代表使用工程树脂材料的热熔型成型 3D 打印机 ;另一种是以光固化成型技术 (代表的使用光敏树脂材料的光固化聚合型 3D 打印机。光固化技术是发展至今最为成熟的 3D 打印技术。目前光固化型 3D 打印机有以下几种技术类型 ,分别是激光扫描型 ,投影辐照型 ,喷墨打印型等。其中投影辐照型打印机借助数字投影技术 (成 3D 打印。 术的引入使得光固化型3D 打印机可以以较低的成本实现高精度的模型成型。投影技术的高度集成保证了 3D 打印机的稳定性能。投影辐照型光固化 3D 打印技术适合制作尺寸小 ,精度高的特定模型 ,依照目前市场 需求状况 ,适合牙科医疗以及珠宝应用领域。本文介绍的主要内容为基于 术的光固化型 3D 打印机样机的制作 ,并对样机成型性能做出简要分析 ,主要内容如下 :一、研究 术和光固化 3确定 3D 打印机设备的具体系统方案 ,改装原有 影设备。二、制作以单片机为核心的电路控制系统 ,负责接收 控制指令 ,控制打印机内 Z 轴高精度运动以及投影设备。三、在 使用 C#编写软件处理 型数据 ,采取新的程序流程改进分层切片算法 ,使其适用于 术。四、完成样机的制作并打印样件 ,分析对比 3D 打印机成 型性能 ,分析影响成型精度的因素 ,并提出后续可能的改进方案。 15牛旭苗 . D 打印机仿真平台的优化与研究 D2016. 摘要：本研究的目的是对 3D 打印过程进行可视化仿真 ,并对打印路径和 件缺陷的修复方法进行研究 ,从而为 3D 打印工艺的优化提供可靠依据。本仿真软件以 件为基础进行研究 ,主要研究以下三个方面 :(1)仿真软件的设计优化 :仿真软件用于实现打印过程的仿真和 件的生成 ,使用 C+语言创建仿真软件的功能界面和打印机几何模型。通过优化仿真界面和人机交互功能来提高软件 性能 ,方便用户的使用。 (2)件缺陷的修复方法研究 :件作为 3D 打印机的接口文件 ,对 3D 打印工艺的优化和仿真有重要的研究价值。 件是三角化后得到的网格文件 ,由于造型软件的精度偏差和三角化算法的不完善 ,件中常常存在很多缺陷。从初始三维模型和 常见的缺陷出发 ,文中重点总结共性 ,剖析研究 ,寻找更有效快速的修复方法。(3)打印路径的研究 :D 打印机在实际使用中会受到设备、材料、时间、路径、性能、温度等因素的影响。当打印路径中空行程太多 ,就会导致喷头频繁的开启关闭 ,从而影响成型 质量 ,降低打印机寿命。根据多边形轮廓 ,设定多边形轮廓和工艺参数 ,选择不同的打印路径 ,以 件内容格式为基础生成 件。同时对不同路径下的 件打印中耗材、耗时等参数进行比较 ,从而实现对打印路径的分析研究。 16A . 2004 (2) n we a a a of of a it an It be of is in in of to be so of an be a 17U . 2014,(03):491D is it to be in on of a as in of we a be to of D ofD is to be on of it is by be to an D by of a 3D be to to of in 18. S. . 009,01(02):. is a to to in of on In as to on of of is to of to .（论文）的 主要内容 （ 1）进行激光 3D 打印机机结构方案的优化分析设计。 （ 2）激光 3D 打印机机结构设计计算； （ 3）激光 3D 打印机总装配图设计； （ 4）关键零件的零件图； （ 5）关键件尺寸的计算； 论文）提交 形式 毕业设计图纸 毕业设计计算说明书 外文翻译资料 排 第四周 ：相关资料的搜集，英语文献的翻译及编写开题报告。 第五周 ： 相关资料的搜集，英语文献的翻译及编写开题报告。 第六周 ： 3 第七周 ：结构方案的优化分析设计。 第八周 ：激光 3 第九周 ：激光 3 第十周 ：激光 3 第十一周 ：关键零件的零件图。 第十二周 ：关键零件尺寸的计算； 第十三周 ：激光 3 第十四周 ：激光 3 第十五周 ：激光 3 第十六周 ：激光 3 第十七周 ： 编写 设计计算 说明书，形成毕业设计全部文件，准备答辩。 第十八周 ： 毕业答辩 。 8. 指导教师意见 签名： 年 月 日 毕 业 设 计（论文）任 务 书 毕业设计（论文）题目 ： 激光 3D 打印机设计 毕业设计（论文）要求及技术参数： 3D 打印是一种将数字文件里的虚拟 3D 模型转换成一个物理模型的方法。通过光固化立体造型技术，熔融沉积造型术，选择性激光烧结术等进行打印造型。本次毕业设计“激光 3D 打印机设计”进行打印机机装置机械系统设计。 系统选用 动力 ; 采用光固化立体造型技术 ; 打印机可以连续作业 ； 1. 成型空间： 400 400 300 2. 最大扫描速度： 80mm/s 3. 向定位精度： . 最大成型件重量： 10. 层间下降距离： . Z 方向定位精度： 光聚焦系统以及直线导轨轴等的总重量：约10 1 页 3毕业设计说明书格式（或参考学校规定的格式） （ 1） 毕业设计统一封面 （ 2） 毕业设计任务书 （ 3） 毕业设计中英文摘要 中文摘要 300 字左右 英文摘要和中文摘要对应 （ 4） 说明书目录 （ 5） 说明书正文 第一章 一 二 三 第二章 一 二 三 第三章 第四章 （ 6） 总结（对设计内容的评价） （ 7） 致谢 （ 8） 参考文献 （ 9） 附录 4查阅有关外文资料，并将其中的 1翻译成中文 第 2 页 毕业设计（论文）主要内容 ： （ 1）进行激光 3D 打印机机结构方案的优化分析设计。 （ 2）激光 3D 打印机机结构设计计算（； （ 3）激光 3D 打印机总装配图设计； （ 4）关键零件的零件图； （ 5）关键零件尺寸的计算； 学生应交出的设计文件（论文）： 1开题报告。 2设计计算说明书（不少于 2 万字）。 3图纸：折合数量不少于 2 张 装图、原理图、零件图。 4外文文献及译文（不少于 1 万英文字符）。 第 3 页 主要参考文献（资料）： 1 成大先 械设计手册 化学工业出版社 2 工业机器人 北京理工大学出版社 3 传感器与敏感元件大全 电子工业出版社 4 工业过程自动化 机械工业出版社 5 单板机的原理与应用 6 材料力学 7 机械制图 8 互换性与技术测量 专业班级 机械工程 学生 要求设计（论文）工作起止日期 指导教师签字 日期 教研室主任审查签字 日期 系主任批准签字 日期 第 4 页 I 毕业设计（论文） 毕业设计题目： 激光 3D 打印机 毕业生姓名 ： 专业 ： 学号 ： 指导教师 ： 所属系（部） ： 二 年 月 I 前言 3打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属 或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术 ， 3打印通常采用数字技术材料打印机来实现。 3融沉积成型技术、选择性激光烧结等，这些技术使得打印出的产品在精度及质量等方面有大幅 的提升，可以说 3 打印为产品成型提供了整体解决方案。 3打印技术就是以逐层堆积材料的方式，获得立体的实物。首先，通过扫描仪或电脑制图软件获得需要打印物体的三维数据，然后将数据导人 打印机，用专用软件进行分层处理，每一层形成二维图形数据，然后专用软件根据每一层的二维图形数据进行线扫描或点打印路径规划和自动编程，形成打印机识别 数 控码程序，然后打印机启动这些程序，进行逐点逐线逐面打印直到完成实物的成型。基本思路就是先将虚拟数据离散化处理，然后 将离散 数据用 打 印机变成实体。 要 自 20 世纪 80 年代中期以来，光固化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，本论文针对激光 3D 立体光固化成型机的机械结构进行了设计，包括： 1、 描机构； 2、 Z 轴升降机构； 3、刮刀机构，并且对其中的部分结构进行了改进。 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。 通过对立体激光固化造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。 关键词： 立体激光固化 ； 扫描机构 ； 快速成型 ； 传动 ； 结构设计 of of to to to of to Y to Z to by a Z to by is is to by to of up or of in in so it - 1 - 目 录 第 1 章 绪 论 . - 4 - . - 4 - . - 4 - . - 5 - . - 6 - 1、 . - 6 - 2、成型系统的工作误差 . - 7 - 3、成型过程中材料状态引起的翘曲变形 . - 7 - 4、成型之后环境度化引起的误差 . - 8 - 5、工件后处理造成误差 . - 8 - . - 8 - 体光固造型 . - 9 - . - 9 - 次设计的主要工作 . - 10 - 要设计工作 . - 10 - 计参数 . - 10 - 计思路及主要问题 . - 10 - 第 2 章 .2 - . - 12 - 计参数 . - 12 - 案的分析、比较、论证 . - 12 - 冲当量和传动比的确定 . - 13 - 冲当量的确定 . - 13 - 动比的确定 . - 13 - 定步进电机步距角 . - 13 - 杠的选型及计算 . - 14 - 算丝杠受力 . - 14 - 珠丝杠螺母副的选型和校核 . - 14 - 轨的选型及计算 . - 18 - 选导轨型号 . - 18 - - 2 - 算滚动导轨副的距离额定寿命 L . - 18 - 进电机的选择 . - 19 - 动系统等效转动惯量计算 . - 20 - 需转动力矩计算 . - 21 - 章小结 . - 23 - 第 3 章 Z 方向设计计算 .5 - 方向工作台设计 . - 25 - . - 25 - 计参数 . - 25 - 案的分析、比较、论证 . - 25 - 冲当量和传动比的确定 . - 26 - 冲当量的确定 . - 26 - 动比的确定 . - 26 - 定步进电机步距角 . - 26 - 杠的选型及计算 . - 27 - 算丝杠受力 . - 27 - 珠丝杠螺母副的选型 和校核 . - 27 - 进电机的选择 . - 30 - 动系统等效转动惯量计算 . - 31 - 需转动力矩计算 . - 31 - . - 34 - 第 4 章 刮刀系统设计 .5 - 板的选择 . - 35 - 板的材料和移动速度对涂层质量的影响 . - 36 - 章小结 . - 37 - 结 论 .8 - 附录 .9 - 外文 . - 39 - 中文翻译 . - 54 - - 3 - 致 谢 .5 - 参考文献 .6 - - 4 - 第 1 章 绪 论 本文主要针对立体激光固化造型机机械结构设计。按照国家和行业相关标 准，机械传动部分参照了机电一体化系统设计手册。在设计过程 中，力求使立体激光固化造型机的传动及零部件结构简单、运动稳定、而且成本低廉、质量 可靠、可批量生产，并且促进立体激光固化造型机的普及与发展，同时为国内同 类机器的设计提供一定的参考。 快速原型制造技术 (,简称 是先进制造技术的重要分支 0年代后期起源于美国 ,后很快发展到欧洲和日本 ,可以说是近 20 年来制造技术最重大进展之一 术、计算机控制技术、数控技术、检测技术和材料科学的 基础之上 ,将计算机辅助设计 各种自由造型 (术直接结合起来 ,能以最快的速度将设计思想物化为具有一定结构功能的产品原型或直接制造零件 ,从而使产品设计开发可能进行快速评价、测试、改进 ,以完成设计制造过程 ,适应市场需求 . 种典型的快速成型技术 1、立体光固造型 称激光立体造型、激光立体光刻或立体印刷装置 . 2、 叠层实体制造 层实体制造 成形材料是热敏感类箔材 (如纸等 ) ,激光器的作用变是切割 ,激光器先按最底层的 维实体模型的切片平面几何信息数据 ,对于铺在工作台上的箔材作轮廓切割 ,之后 ,工作台下降一层高度 ,重新送入一层 (铺在底层之上 )材料 ,并用加热辊滚压 ,与底层粘牢 ,激光器按对应数据作轮廓切割 ,如此反复直至整个三维零件制作完成 作的零件不收缩、不变形 ,精度可达 切片厚度 3、 选择性激光烧结 择性激光烧 结 生产过程与 似 ,用 外激光对金属粉末或塑料粉末一层层地扫描加热使其达到烧结温度 ,最后烧结出由金属或塑料制成的立体结构 . 4、 融积成型技术 积成型技术 (制造过程是 ,首先通过系统随机的 - 5 - 件将 型分为一层层极薄的截面 ,生成控制 嘴移动轨迹的几何信息 ,如聚脂塑料、 等 )加工到临界状态 ,在微型机控制下 ,喷嘴沿着 定的平面几何信息数据运动并同时挤出半流动的材料 ,沉积固化成精确的实际零件薄层 ,通过垂直升降系统降下新形成层并同样固化之 ,且与已固化层牢固地连接在一起 ,由下而上形成一个三维实体 制作精度目前可达 连续堆积范围 它允许材料以不同的颜色出现 . 5、 其它快速原型制造技术 直接制模铸造 源 于三维印刷 (3D 速成型技术 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 ,产生一个达到规定厚度 ,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 ,露出完成的模壳 ,采用熔模铸造的一般方法对模壳最后加工 ,完成整个加工过程 ,不需要图纸 ,就可完成全部加工 . 光屏蔽 (即 以色列 司开发 ,该工艺可以在同一时间固化整个一层的液体光聚合物 . 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 司开发的 产品制作的最大工作尺寸为 508 508 356所用紫外光灯功率为 2每一层循环约化 90s. 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 (合料” ,制模成本降低为传统制模的 1/2 ,制模时间缩短了 1/2 1/3. 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 ,可利用 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 种成型方法简介及对比 表 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 高 优 中等 中小件 较贵 很高 树脂 较高 高 较贵 高 较差 简单 中小件 便宜 较差 塑料 低 高 便宜 低 中等 复杂 中小件 较贵 很高 石蜡 较低 中等 较贵 低 较差 中等 中小件 较贵 很高 金属 较低 较低 便宜 - 6 - 研究成型机的成型精度，提高成型精度，对于 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 1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。 这三个部分 彼此相连，共同完成光固化快速成型过程。每一环节中存在的误差都会影响到最终成型零件的精度。快速成型的精度为机械精度和制件精度。 目前影响快速成型最终精度的主要原因由于下几个方面 : 1、 型的前处理造成的误差 目前，对于绝大多数快速成型系统而言，必须对工件的三维 型进行 便得到一系列的截面轮廓。在对三维 型分层切片前，需作实体模型的近似处理，即用三角面片近似逼近处理表面，其输出的数据为 件格式，这种格式非常简单，便于后续的分层处理。 式中每个三角面片只用 四个数据项表示，即三个顶点坐标和一个法向矢量，而整个 型就是这样一组矢量的集合， 式化用许多小三角面去逼近模型的表面，由于以下原因，它会导致误差 : A: 从本质上看，三角面的组合，不可能完全表达实际表面，所以，误差无法避免 ; B: 式化时，数据的沉余量太大，致使所需计算机的存储量过大，从而难于选取更小、更多的小三角面，造近似结果与实际表面有更大的误差 ; C: 另外，在进行 格式转换时，有时会产生一些局部缺陷，例如，在表面曲率变化较大的分界处，可能出现据齿状小凹坑，从而造成误差。 - 7 - 图 件误差产生原因 2、成型系统的工作误差 型机成型系统的工作误差按照组成可分为托板升降误差、 描误差和树脂涂层误差。托板升降误差指的是托板的运动精度，它直接影响层厚的精度 ;描误差指的是 面扫描系统沿 X, Y 方向的运动精度，它影响成型零件的尺寸精度和表面光洁度 。 3、成型过程中材料状态引起的翘曲变形 在光固化过程中，树脂由液态 变为固态，此时单体分子发生聚合反应，分子之间距离改变，相应地造成体积收缩。在这个过程中，伴有加热作用，这些因素会引起制件每层截面的尺寸变化，再加上相邻层间不规则约束，以由收缩而产生的应力会造成零件在加工过程中的变形。如加工一悬臂零件 (在悬臂部分不加支撑 )，可以很明显地制 件 误 差 数据处理误差 成型过程误差 后处理误差 分成切片产生误差 光斑变化误差 固化成型误差 机器误差 方向运动误差 Z 描误差 图层误差 液位波动引起误差 多光谱造成误差 驱 动器 参数补偿误差 树脂收缩引起工件变型 残留液态树脂不均 匀收缩引起工件变型 - 8 - 看到由于树脂收缩而造成的变形。 4、成型之后环境度化引起的误差 从成型系统上取下已成型的工件之后，由于温度、湿度等环境状况的变化，工件会继续蠕变并导致误差。成型过程中残留在工件内的残余应力也可能由于时效的作用而部分消失而导致误差。 5、工件后 处理造成误差 通常，成型后的工件需进行打磨、抛光和表面涂镀等后处理。如果后处理不当，对形状尺寸控制不严格，也可能导致误差。后处理过程产生的误差可分为三种 :一是支撑去除时对表面质量的影响。要求支撑的设计必须合理，不多不少。另外一种是残留液态树脂的固化引起工件的变形。因此在扫描成型时尽可能使残留树脂为零 ;成型过程中工件内部的残余应力引起的蠕变也是影响精度的因素之一。设法减小成型过程中的残余应力有利于提高零件的成型精度。 称 激光立体造型、激光立体光刻或立体印刷装置。它是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长（ =325功率（ P=30紫外光的照射下能迅速发生光聚合反应，相对分子质量急剧增大，材料也就从液态转变成固态。 原理是由 统对准备制造的零件进行三维实体造型设计 ,再由专门的计算机切片软件 统的三维造型切割成若干薄层平面数据模型 ,但对表面形状变化大和精度要求高的部分应切得薄些 ,其他一般部位切得厚些 件再根据各薄层平面的 X - Y 运动指令 ,在结合提 升机构沿 Z 坐标方向的间歇下降运动 ,形成整个零件的数控加工指令 统中 ,首先是工作台下降至液体容器的液面之下 ,对应于 型最下一层切片的厚度处 ,根据该切片的 平面几何数据 ,紫外光照射可固化的液态树脂 (如环氧树脂 ,乙烯酸树脂或丙烯酸树脂 ) ,在紫外光的作用下 ,因光聚合作用 ,第一层被固化在工作台上 ,升降工作台下降至第二层切片厚度 ,激光器按照该层切片的平面几何数据扫描液面 ,使新一层液态树脂固化并紧紧粘长在前一层已固化的树脂上。如此反复“生长” ,直至形成整个 三维实体零件 - 9 - 图 体光固造型 体光固造型 立体光固造型 法是目前世界上研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的一种快速成型方法。 目前 ,研究 法的有 3D 司、 司、 F&S 公司、 司、 D - 司、 司、 司、西安交通大学等 3D 司的 术在国际市场上占的比例最大 ,其设备自 1988 年推出 250 机型以后 ,又于 1997 年推出 250 3500 , 5000 三种机型 ,在技术上有了长足进步 . 其中 ,3500 和 5000 使用半导体激励的固体激光器 ,扫描速度分别达到 m/ s 和 5m/ s,成型层厚最小可达 0. 05 此外 ,还采用了一种称之为 新技术 ,该技术是在每一成型层上 ,用一种真空吸附式刮板在该层上涂一层 0. 1 待固化树脂 ,使成型时间平均缩短了 20 %999 年推出的 7000 机型与 5000 机型相比 成型体积虽然大致相同 ,但其扫描速度却达 9. 52m/ s,平均成型速度提高了 4 倍 , 度提高了 1 倍。 国内对 术的研究始于 90 年代初 ,一些高校在其成型理论、控制技术、成型材料等多方面都进行了大量的研究工作 ,取得了显著成果 00A 型快速成型系统 ,已有商品化产品 . 国内外研究者在 术的成形机理、控制制件变形 、提高制件精度等方面进行了大量研究。 美国克莱斯勒公司 (用 艺制成了车体模型 ,将其放在高速风洞中进行空气动力学试验分析 ;此外美国 学还利用 艺研制了一种桌面成型系统专门用于人体软组织器官模型的建造。 - 10 - 次设计的主要工作 要设计工作 1、固化用激光扫描装置设计； 2、浸于树脂液体中的升降托盘设计； 3、刮刀机构设计； 4、整机总装配图设计； 计参数 1、成型空间： 400*400*300、激光头最大运行速度： 80mm/s; 3、激光头定位精度： 、上拖板、激光聚焦系统以及直线导轨轴等的总重量：约 10、最大成型件重量：约为 10、固化深度 /托盘的层间下降距离： 、 设计思路及主要问题 采用分块设计的思路，机械结构主要分 X 刀机构等三部分。 1、 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 描范围为 400复定位精度 0. 005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、 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， X, 减少 接板及电机座采用铝材。 2、 轴方向运动的功能，它带动托板 上下移动。每固化一层，托板要下降 1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 - 11 - 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，考虑到树脂有一定的酸性作用，所以浸泡在树脂内的材料全部选用铝合金或不锈钢材料，一方面防腐 ;另一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 梁采用 2m 不锈钢板做成中空行管结构的形状。 3、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 :第一步托板下降较大的深度并稍作停顿，这一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一层，然后上升至比上一层低一个层厚的位置。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，仍存在着一些波动，尚需等待一定的时间才能平整。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。 - 12 - 第 2 章 向设计计算 成型机的扫描系统采用高精度的 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 描范围为 400复定位精度 0. 005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、 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， X, Y 方向都采用了这种电机。 机械结构装配图， 求重要剖面表达完整，向视表达完整，视图适合标准。 计参数 统分辨率 31 10 由静止到最大快进速度过度时间 1719工作台行程 400mm 400大快进速度 80mm/s 定位精度 案的分析、比较、论证 西安交通大学开发的 扫描范围为 250动方式采用步进电机驱动高精密同步带的方式，其传动较为平稳，传动件质量比较小，运动特性好。但工作行程较短，本设计扫描范围 400程较长，若采用步进电机驱动高精密同步带的传动方式，会出现抖动现象，对扫描的精度不利。故本次设计采用步进电机驱动滚珠丝杠的传动方式，中间没有其他部件降低传动精度损失，使运动较为平稳。 1、 的总体方案设计考虑以下几点： A工作台应具有沿纵向和横向往复运动、暂停等功能，因此数控控制系统采用连 - 13 - 续控制系统。 B在保证一定加工性能的前提下，结构应简单，以求降低成本。因此进给伺服统采用步进电机开环控制系统。 C 纵向和横向进给是两套独立的传动链，它们各自由各的步进电动机、波纹管、丝杠螺母副组成。 D 为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性，选用摩擦小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副，并应有预紧装置，以提高传动刚度和消除间隙。 E 为减少导轨的摩擦阻力，选用滚动直线导轨。 2、进给伺服系统总体方案 方框图如下页图 冲当量和传动比的确定 冲当量的确定 脉冲当量 p 即系统分辨率。本设计中， p 31 10 动比的确定 当 i 1时，可使步进电机直接与丝杠联接，有
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