機(jī)械設(shè)計第五章

1、第五章第五章快速成型設(shè)備快速成型設(shè)備 快速成型設(shè)備的研究與開發(fā)是快速成型制造技術(shù)的重要部分，各快速成型設(shè)備的研究與開發(fā)是快速成型制造技術(shù)的重要部分，各種快速成型設(shè)備可以說是相應(yīng)的快速成型技術(shù)方法以及相關(guān)材料等研種快速成型設(shè)備可以說是相應(yīng)的快速成型技術(shù)方法以及相關(guān)材料等研究成果的集中體現(xiàn)，快速成型設(shè)備系統(tǒng)的先進(jìn)程度是衡量快速成型技究成果的集中體現(xiàn)，快速成型設(shè)備系統(tǒng)的先進(jìn)程度是衡量快速成型技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志。術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志。隨著隨著19881988年年3D Systems3D Systems公司推出第一臺快速成公司推出第一臺快速成型商品化設(shè)備型商品化設(shè)備SLA250SLA250以來以來，世界范圍

2、內(nèi)相繼推出了和快速成型方法對，世界范圍內(nèi)相繼推出了和快速成型方法對應(yīng)的多種商品化設(shè)備和實驗室階段的設(shè)備。和快速成型技術(shù)方法一樣，應(yīng)的多種商品化設(shè)備和實驗室階段的設(shè)備。和快速成型技術(shù)方法一樣，目前，商品化比較成熟的設(shè)備系統(tǒng)有目前，商品化比較成熟的設(shè)備系統(tǒng)有光固化成型設(shè)備系統(tǒng)光固化成型設(shè)備系統(tǒng)、疊層實體疊層實體制造設(shè)備系統(tǒng)制造設(shè)備系統(tǒng)、熔融沉積制造設(shè)備系統(tǒng)熔融沉積制造設(shè)備系統(tǒng)以及以及選擇性激光燒結(jié)成型系統(tǒng)選擇性激光燒結(jié)成型系統(tǒng)等。上述這些比較成熟的商品化設(shè)備系統(tǒng)的銷售量平均以等。上述這些比較成熟的商品化設(shè)備系統(tǒng)的銷售量平均以5050左右的左右的速度在逐年遞增，標(biāo)志著快速成型技術(shù)的應(yīng)用速度在逐年遞增

3、，標(biāo)志著快速成型技術(shù)的應(yīng)用正處于繁榮發(fā)展的階段正處于繁榮發(fā)展的階段。 概概 述述一、光固化快速成型制造設(shè)備一、光固化快速成型制造設(shè)備 2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代末到年代末到8080年代初期，美國年代初期，美國3M3M公司的公司的Alan J. Hebert(1978)Alan J. Hebert(1978)、日本的小玉秀男日本的小玉秀男(1980)(1980)、美國、美國UVPUVP公司的公司的Charles W. Hull(1982)Charles W. Hull(1982)和日本的和日本的丸谷洋二丸谷洋二(1983)(1983)，在不同的地點各自獨立地提出了，在不同的地點各自獨立地提出了

4、RPRP的概念，即利用連續(xù)的概念，即利用連續(xù)層的選區(qū)固化產(chǎn)生三維實體的新思想。層的選區(qū)固化產(chǎn)生三維實體的新思想。Charles HullCharles Hull在在UVPUVP的繼續(xù)支持下，的繼續(xù)支持下，完成了一個能自動建造零件的稱之為完成了一個能自動建造零件的稱之為SLA-1SLA-1的完整系統(tǒng)。同年，的完整系統(tǒng)。同年，Charles Charles HullHull和和UVPUVP的股東們一起建立了的股東們一起建立了3D Systems3D Systems公司，并于公司，并于19881988年首次推出年首次推出SLA-250SLA-250機(jī)型，機(jī)型，如圖所示。如圖所示。 目前，研究光固化成

5、型設(shè)備的單位有目前，研究光固化成型設(shè)備的單位有美國美國的的3D Systems3D Systems公司公司、AaroflexAaroflex公司，公司，德國的德國的EOSEOS公司公司、F&SF&S公司，公司，日本的日本的SONY/D-MECSONY/D-MEC公司公司、Teijin SeikiTeijin Seiki公司、公司、Denken EngieeringDenken Engieering公司、公司、MeikoMeiko公司、公司、UnipidUnipid公司、公司、NTT DATA&CMETNTT DATA&CMET公司，公司，以色列的以色列的CubitalCubital公司公司以及

6、以及國內(nèi)的西安交通大國內(nèi)的西安交通大學(xué)、上海聯(lián)泰科技有限公司等學(xué)、上海聯(lián)泰科技有限公司等。 在上述研究在上述研究SLA設(shè)備的眾多公司中，美國設(shè)備的眾多公司中，美國3D Systems公司的公司的SLA技術(shù)在國際市場上占的比例最大。技術(shù)在國際市場上占的比例最大。3D Systems公司在繼公司在繼1988年推出第一臺商品化設(shè)備年推出第一臺商品化設(shè)備SLA250以來，又于以來，又于1997年推出了年推出了SLA250HR、SLA3500、SLA5000三種機(jī)型，在光固化成型設(shè)備技三種機(jī)型，在光固化成型設(shè)備技術(shù)方面有了長足的進(jìn)步。術(shù)方面有了長足的進(jìn)步。其中，其中，SLA3500和和SLA5000使用

7、半導(dǎo)體激使用半導(dǎo)體激勵的固體激光器，掃描速度分別達(dá)到勵的固體激光器，掃描速度分別達(dá)到2.54m/sec和和5m/sec，成層厚，成層厚最小可達(dá)最小可達(dá)0.05mm。此外，還采用了一種稱之為。此外，還采用了一種稱之為Zephyer recoating system的新技術(shù)，該技術(shù)是在每一成層上，用一種真空吸附式刮板的新技術(shù)，該技術(shù)是在每一成層上，用一種真空吸附式刮板在該層上涂一層在該層上涂一層0.050.1mm的待固化樹脂，使成形時間平均縮短了的待固化樹脂，使成形時間平均縮短了20%。該公司于。該公司于1999年推出年推出SLA7000機(jī)型。機(jī)型。SLA7000與與SLA5000機(jī)型相比，成體積

8、雖然大致相同，但其掃描速度卻達(dá)機(jī)型相比，成體積雖然大致相同，但其掃描速度卻達(dá)9.52m/sec，平均成型速度提高了平均成型速度提高了4倍，成層厚最小可達(dá)倍，成層厚最小可達(dá)0.025mm，精度提高了，精度提高了一倍。一倍。3D Systems公司最新推出的機(jī)型是公司最新推出的機(jī)型是Vipersi2SLA。 3D Systems公司的SLA-3500機(jī)型 3D Systems公司的SLA-5000機(jī)型 3D Systems公司的SLA-7000機(jī)型 3D Systems公司的Vipersi2SLA機(jī)型 國內(nèi)西安交通大學(xué)在光固化成型技術(shù)、設(shè)備、材料等方面進(jìn)行了大量的國內(nèi)西安交通大學(xué)在光固化成型技術(shù)、

9、設(shè)備、材料等方面進(jìn)行了大量的研究工作，推出了自行研制與開發(fā)的研究工作，推出了自行研制與開發(fā)的SPSSPS、LPSLPS、和、和CPSCPS三種機(jī)型，每種機(jī)型三種機(jī)型，每種機(jī)型有不同的規(guī)格系列，其工作原理都是光固化成型原理。其中有不同的規(guī)格系列，其工作原理都是光固化成型原理。其中SPS600SPS600和和LPS600LPS600成型機(jī)如圖所示。成型機(jī)如圖所示。西安交通大學(xué)SPS600成型機(jī) 西安交通大學(xué)LPS600成型機(jī) 西安交通大學(xué)光固化成型機(jī)主要性能指標(biāo)與技術(shù)特征西安交通大學(xué)光固化成型機(jī)主要性能指標(biāo)與技術(shù)特征 該成型機(jī)激光器、掃描與光聚焦系統(tǒng)兩關(guān)鍵部件從國外引進(jìn)，掃描速度該成型機(jī)激光器、掃

10、描與光聚焦系統(tǒng)兩關(guān)鍵部件從國外引進(jìn)，掃描速度SPS最大可達(dá)最大可達(dá)7m/s、LPS可達(dá)可達(dá)2m/s，精度達(dá)，精度達(dá)0.1mm；全范圍掃描分辨率；全范圍掃描分辨率達(dá)達(dá)3.6m，整機(jī)控制精度達(dá)，整機(jī)控制精度達(dá)50m，高于國外同類機(jī)器水平，保證了可靠性；，高于國外同類機(jī)器水平，保證了可靠性；掃描光斑直徑掃描光斑直徑=0.2mm，SPS激光壽命激光壽命5000h，LPS激光壽命激光壽命2000h，與，與國外水平相同。國外水平相同。 采用了采用了快速排序分層法快速排序分層法，大大加快分層速度，且具有對分層數(shù)據(jù)自動診，大大加快分層速度，且具有對分層數(shù)據(jù)自動診斷和修復(fù)功能斷和修復(fù)功能。 國際上創(chuàng)新的國際上創(chuàng)

11、新的YLSF成型工藝，大大減小了翹曲等變形誤差，提高了原型成型工藝，大大減小了翹曲等變形誤差，提高了原型件制作質(zhì)量。優(yōu)于美國件制作質(zhì)量。優(yōu)于美國3D Systems公司的工藝方法；拐角誤差采用自適應(yīng)公司的工藝方法；拐角誤差采用自適應(yīng)延時控制，較少了輪廓誤差的影響，此為國際首創(chuàng)。延時控制，較少了輪廓誤差的影響，此為國際首創(chuàng)。 西安交通大學(xué)光固化成型機(jī)主要性能指標(biāo)與技術(shù)特征西安交通大學(xué)光固化成型機(jī)主要性能指標(biāo)與技術(shù)特征 零件成型零件成型精度精度達(dá)達(dá)0.1mm(100mm)，與國外水平相同；，與國外水平相同；樣件測試尺寸合格率達(dá)到美國樣件測試尺寸合格率達(dá)到美國3D Systems公司公司SLA系列機(jī)

12、器的水平，高于系列機(jī)器的水平，高于日本日本CMET公司公司Soup型機(jī)器的水平型機(jī)器的水平。 不同材料與結(jié)構(gòu)，可調(diào)整回流量，從而改善涂層質(zhì)量，此為國際首創(chuàng)；不同材料與結(jié)構(gòu)，可調(diào)整回流量，從而改善涂層質(zhì)量，此為國際首創(chuàng)；且可以采用不同公司、不同牌號的樹脂，有良好的兼容性和開放性。優(yōu)于且可以采用不同公司、不同牌號的樹脂，有良好的兼容性和開放性。優(yōu)于美國美國3D Systems公司、日本公司、日本CMET公司的同類產(chǎn)品。公司的同類產(chǎn)品。 零件模型管理和成型數(shù)據(jù)生成軟件在零件模型管理和成型數(shù)據(jù)生成軟件在Windows95下自主開發(fā)、整機(jī)自制，下自主開發(fā)、整機(jī)自制，用戶界面全部漢化，具有優(yōu)異的交互性和易

13、學(xué)性。而且三維用戶界面全部漢化，具有優(yōu)異的交互性和易學(xué)性。而且三維STL模型的檢模型的檢視、分層過程與編輯、支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計全部實現(xiàn)了圖視化操作；而成型控視、分層過程與編輯、支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計全部實現(xiàn)了圖視化操作；而成型控制軟件是在制軟件是在DOS下開發(fā)，保證滿足了控制的實時性要求，操作界面全部漢下開發(fā)，保證滿足了控制的實時性要求，操作界面全部漢化和圖視化?；蛨D視化。 上海聯(lián)泰科技有限公司開發(fā)的光固化成型設(shè)備主要有RS-350H、RS-350S、RS-600H和RS-600S等機(jī)型。上海聯(lián)泰公司開發(fā)的RS-600S光固化成型機(jī) 下面具體介紹下面具體介紹CPS-250CPS-250快速成型機(jī)快速成型

14、機(jī) CPS CPS快速成型機(jī)采用普通紫外光源，通過光纖將經(jīng)過一快速成型機(jī)采用普通紫外光源，通過光纖將經(jīng)過一次聚焦后的普通紫外光導(dǎo)入透鏡，經(jīng)過二次聚焦后次聚焦后的普通紫外光導(dǎo)入透鏡，經(jīng)過二次聚焦后, ,照射在照射在樹脂液面上。二次聚焦鏡夾持在二維數(shù)控工作臺上，實現(xiàn)樹脂液面上。二次聚焦鏡夾持在二維數(shù)控工作臺上，實現(xiàn)xYxY二維掃描運(yùn)動，配合二維掃描運(yùn)動，配合z z軸升降運(yùn)動，從而獲得三維實體。軸升降運(yùn)動，從而獲得三維實體。CPS-250CPS-250快速成型機(jī)快速成型機(jī) 整套設(shè)備分為兩部分，整套設(shè)備分為兩部分，即成型室部分和電器控即成型室部分和電器控制部分。安裝時，兩部制部分。安裝時，兩部分臺為一

15、起保持設(shè)備的分臺為一起保持設(shè)備的整體性，分體的結(jié)構(gòu)便整體性，分體的結(jié)構(gòu)便于包裝和運(yùn)輸。于包裝和運(yùn)輸。CPS-250CPS-250快速成型機(jī)快速成型機(jī)1 1機(jī)械結(jié)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)(1)Z(1)Z軸升降工作臺軸升降工作臺 z z軸升降工作臺主要完成托板的升軸升降工作臺主要完成托板的升降運(yùn)動。在制作過程中，進(jìn)行每一層降運(yùn)動。在制作過程中，進(jìn)行每一層的步進(jìn)，而制作完成后，實現(xiàn)工作臺的步進(jìn)，而制作完成后，實現(xiàn)工作臺快速提升出樹脂液面，以方便零件的快速提升出樹脂液面，以方便零件的取出。其運(yùn)動形式采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，取出。其運(yùn)動形式采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，絲杠傳動，導(dǎo)軌導(dǎo)向的形式，以保證絲杠傳動，導(dǎo)軌導(dǎo)向的形式，以保證z

16、 z向的運(yùn)動精度。結(jié)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)、向的運(yùn)動精度。結(jié)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲杠副、導(dǎo)軌副、吊梁、托板、滾珠絲杠副、導(dǎo)軌副、吊梁、托板、立板。立板。z z軸升降工作臺軸升降工作臺CPS-250CPS-250快速成型機(jī)快速成型機(jī)1 1機(jī)械結(jié)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)X-YX-Y工作臺結(jié)構(gòu)示意圖工作臺結(jié)構(gòu)示意圖(2)xY(2)xY方向工作臺方向工作臺 x x、Y Y方向的規(guī)定：方向的規(guī)定：x x向為聚焦向為聚焦鏡頭在小導(dǎo)軌上的運(yùn)動方向，即鏡頭在小導(dǎo)軌上的運(yùn)動方向，即對操作者來講是前后方向；對操作者來講是前后方向；Y Y向為向為大導(dǎo)軌運(yùn)動的方向，即對操作者大導(dǎo)軌運(yùn)動的方向，即對操作者來看從左至右的方向。來看從左至右的方

17、向。 x x、Y Y方向工作臺主要完成聚方向工作臺主要完成聚焦鏡頭在液面上的二維精確掃描，焦鏡頭在液面上的二維精確掃描，實現(xiàn)每一層固化。采用步進(jìn)電機(jī)實現(xiàn)每一層固化。采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動、精密同步帶傳動、精密導(dǎo)驅(qū)動、精密同步帶傳動、精密導(dǎo)軌導(dǎo)向的運(yùn)動方式。軌導(dǎo)向的運(yùn)動方式。 兩方向傳動的組成包括步進(jìn)兩方向傳動的組成包括步進(jìn)電機(jī)、導(dǎo)軌副、同步帶、基板。電機(jī)、導(dǎo)軌副、同步帶、基板。CPS-250CPS-250快速成型機(jī)快速成型機(jī)1 1機(jī)械結(jié)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu) (3)(3)樹脂循環(huán)系統(tǒng)樹脂循環(huán)系統(tǒng) 樹脂循環(huán)系統(tǒng)的作用是保證在制作過程樹脂循環(huán)系統(tǒng)的作用是保證在制作過程中樹脂液面位置不變，以保證聚焦光斑大小中樹脂液面

18、位置不變，以保證聚焦光斑大小恒定，該系統(tǒng)簡單可靠。利用樹脂恒定補(bǔ)充，恒定，該系統(tǒng)簡單可靠。利用樹脂恒定補(bǔ)充，動態(tài)溢流的原理保持樹脂液面不變。動態(tài)溢流的原理保持樹脂液面不變。 基本結(jié)構(gòu)包括樹脂內(nèi)槽、樹脂外槽、排基本結(jié)構(gòu)包括樹脂內(nèi)槽、樹脂外槽、排液口、液輪、直流電機(jī)，溢流槽。液口、液輪、直流電機(jī)，溢流槽。CPS-250CPS-250快速成型機(jī)快速成型機(jī)2 2光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)示意圖光學(xué)系統(tǒng)示意圖u光源采用紫外汞氙燈，光源采用紫外汞氙燈，u用橢球面反射罩實現(xiàn)第一次用橢球面反射罩實現(xiàn)第一次反射聚焦，聚焦后經(jīng)光纖耦合反射聚焦，聚焦后經(jīng)光纖耦合傳導(dǎo)，傳導(dǎo)，u再經(jīng)透鏡實現(xiàn)二次聚焦，再經(jīng)透鏡實現(xiàn)二次聚焦

19、，u最后將光照射到樹脂液面上。最后將光照射到樹脂液面上。光路原理如圖所示。光路原理如圖所示。CPS-250CPS-250快速成型機(jī)快速成型機(jī)3 3工藝過程及操作步驟工藝過程及操作步驟 CAD CAD設(shè)計是進(jìn)行快速成型的第一步，利用現(xiàn)有的商設(shè)計是進(jìn)行快速成型的第一步，利用現(xiàn)有的商用用CADCAD軟件進(jìn)行軟件進(jìn)行CADCAD的造型，的造型， 然后通過標(biāo)準(zhǔn)的然后通過標(biāo)準(zhǔn)的STLSTL數(shù)據(jù)接口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)匠尚蜋C(jī)數(shù)據(jù)接口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)匠尚蜋C(jī)中，進(jìn)行分層處理。中，進(jìn)行分層處理。 一般情況下，分層可以在一臺獨立的計算機(jī)上進(jìn)行，一般情況下，分層可以在一臺獨立的計算機(jī)上進(jìn)行，然后傳輸?shù)匠尚蜋C(jī)中。然后傳輸?shù)匠尚蜋C(jī)中

20、?？焖俪尚偷闹谱髁鞒炭焖俪尚偷闹谱髁鞒藽AD設(shè)計設(shè)計分層處理分層處理工藝參數(shù)工藝參數(shù)確定確定成型制作成型制作后處理后處理CPS-250CPS-250快速成型機(jī)快速成型機(jī) 1 1CPSCPS成型機(jī)的安裝與調(diào)整成型機(jī)的安裝與調(diào)整 紫外光快速成型機(jī)由成型室部分紫外光快速成型機(jī)由成型室部分( (左左) )與控制柜部分與控制柜部分( (右右) )組成組成, ,都帶有方向輪，以方便移動和運(yùn)輸。都帶有方向輪，以方便移動和運(yùn)輸。 CPS CPS成型機(jī)的安裝不需要特殊的地基，但地面應(yīng)比較平坦，成型機(jī)的安裝不需要特殊的地基，但地面應(yīng)比較平坦，以方便整機(jī)的調(diào)整。將成型機(jī)放安裝位置，先粗調(diào)地腳螺栓，以方便整機(jī)的調(diào)整。

21、將成型機(jī)放安裝位置，先粗調(diào)地腳螺栓，使腳輪脫離地面。將水平儀放在使腳輪脫離地面。將水平儀放在xYxY方向工作臺基板上，松方向工作臺基板上，松開地腳螺栓的鎖緊螺母，用扳手卡住地腳螺栓上平行槽部分，開地腳螺栓的鎖緊螺母，用扳手卡住地腳螺栓上平行槽部分，調(diào)節(jié)三個地腳螺栓，直至水平，然后擰緊鎖緊螺母。將控制調(diào)節(jié)三個地腳螺栓，直至水平，然后擰緊鎖緊螺母。將控制柜與執(zhí)行部分并在一起，把電線接口相應(yīng)一一連接。然后安柜與執(zhí)行部分并在一起，把電線接口相應(yīng)一一連接。然后安裝紫外燈、聚光罩、光纖以及聚焦鏡頭。然后加入光敏樹脂裝紫外燈、聚光罩、光纖以及聚焦鏡頭。然后加入光敏樹脂即可準(zhǔn)備進(jìn)行工作了。即可準(zhǔn)備進(jìn)行工作了。

22、 注意加入樹脂時，兩槽的液面以液輪能蘸到樹脂為宜，注意加入樹脂時，兩槽的液面以液輪能蘸到樹脂為宜，不要加得太滿，不要將樹脂濺到導(dǎo)軌上。不要加得太滿，不要將樹脂濺到導(dǎo)軌上。CPS-250CPS-250快速成型機(jī)快速成型機(jī) 2 2開機(jī)制作開機(jī)制作 （1 1）機(jī)器操作步驟）機(jī)器操作步驟 1)1)打開總電源開關(guān)。打開總電源開關(guān)。 2)2)打開樹脂加熱器，樹脂溫度達(dá)到打開樹脂加熱器，樹脂溫度達(dá)到4040左右時，方能左右時，方能開始制作零件。加熱過程需要開始制作零件。加熱過程需要30min30min左右。左右。 3)3)打開伺服電源開關(guān)，打開伺服電源開關(guān)， 4 4）打開計算機(jī)，）打開計算機(jī)，5)5)樹脂溫

23、度合適后，打開光源開關(guān)，樹脂溫度合適后，打開光源開關(guān)，10min10min后光源穩(wěn)定。后光源穩(wěn)定。6 6）正常工作。）正常工作。常見故障及排除方法常見故障及排除方法CPS-250CPS-250快速成型機(jī)快速成型機(jī)CPSCPS成型機(jī)常見故隨及排除方法成型機(jī)常見故隨及排除方法二、疊層實體快速成型制造設(shè)備二、疊層實體快速成型制造設(shè)備 目前研究疊層實體制造成型（目前研究疊層實體制造成型（LOM）設(shè)備和工藝的單位有）設(shè)備和工藝的單位有美國的美國的Helisys公司公司、日本的日本的Kira公司公司、Sparx公司、公司、新加坡的新加坡的Kinergy公司公司以及以及國內(nèi)的國內(nèi)的華中科技大學(xué)和清華大學(xué)華中

24、科技大學(xué)和清華大學(xué)等。等。 其中其中Helisys公司的技術(shù)在國際市場上所占的比例最大。公司的技術(shù)在國際市場上所占的比例最大。1984年年Michael Feygin提出了分層實體制造（提出了分層實體制造（LOM）的方法，并于）的方法，并于1985年組建年組建Helisys公司，公司，1992年推出第一臺商業(yè)機(jī)型年推出第一臺商業(yè)機(jī)型LOM-1015（臺面（臺面3 8 0 m m 2 5 0 m m 3 5 0 m m ） 后 ， 又 于） 后 ， 又 于 1 9 9 6 年 推 出 臺 面 達(dá)年 推 出 臺 面 達(dá)815mm550mm508mm的的LOM-2030H機(jī)型，其成型時間比原來縮短機(jī)

25、型，其成型時間比原來縮短了了30%，如圖所示。，如圖所示。 Helisys公司除原有的公司除原有的LPH、LPS和和LPF三個系列紙材品種以外，還開三個系列紙材品種以外，還開發(fā)了塑料和復(fù)合材料品種。發(fā)了塑料和復(fù)合材料品種。Helisys公司在軟件方面開發(fā)了面向公司在軟件方面開發(fā)了面向Windows NT4.0的的LOMSlice軟件包新版本，增加了軟件包新版本，增加了STL可視化、糾錯、布爾操作等可視化、糾錯、布爾操作等功能，故障報警更完善。功能，故障報警更完善。 國內(nèi)華中科技大學(xué)研制的國內(nèi)華中科技大學(xué)研制的HRP系列薄材疊層快速成形系統(tǒng)（如圖所示）系列薄材疊層快速成形系統(tǒng)（如圖所示）無論在硬

26、件還是在軟件方面都有自己獨特的特點。無論在硬件還是在軟件方面都有自己獨特的特點。 華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)LOM成型機(jī)主要性能指標(biāo)與技術(shù)特征成型機(jī)主要性能指標(biāo)與技術(shù)特征 X-Y掃描單元采用交流伺服驅(qū)動和滾珠絲桿傳動，升降工作臺為掃描單元采用交流伺服驅(qū)動和滾珠絲桿傳動，升降工作臺為4柱導(dǎo)向柱導(dǎo)向和雙滾珠絲桿傳動（專利），保證了系統(tǒng)的高精、高速和平穩(wěn)傳動；和雙滾珠絲桿傳動（專利），保證了系統(tǒng)的高精、高速和平穩(wěn)傳動； 無拉力疊層材料送進(jìn)系統(tǒng)（專利），送進(jìn)可靠，速度高，材料利用率高；無拉力疊層材料送進(jìn)系統(tǒng)（專利），送進(jìn)可靠，速度高，材料利用率高； 抽風(fēng)排煙裝置采用隨動式吹風(fēng)和強(qiáng)力抽排煙裝置（專利），能

27、及時充分抽風(fēng)排煙裝置采用隨動式吹風(fēng)和強(qiáng)力抽排煙裝置（專利），能及時充分地排出煙塵，防止煙塵污染；地排出煙塵，防止煙塵污染； 采用國際著名的美國公司采用國際著名的美國公司COCO2 2激光器，穩(wěn)定性好，可靠性高，模式好，壽激光器，穩(wěn)定性好，可靠性高，模式好，壽命長，功率穩(wěn)定，切割質(zhì)量好，并且可更換氣體，具有較高的性能價格比，命長，功率穩(wěn)定，切割質(zhì)量好，并且可更換氣體，具有較高的性能價格比，并配以全封閉恒溫水循環(huán)冷卻系統(tǒng)并配以全封閉恒溫水循環(huán)冷卻系統(tǒng)。 獨立開發(fā)的功能強(qiáng)大的獨立開發(fā)的功能強(qiáng)大的HRP2001軟件，具有易于操作的友好圖形用戶軟件，具有易于操作的友好圖形用戶界面，開放式的模塊化結(jié)構(gòu)，國

28、際標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出接口，具有以下功能：界面，開放式的模塊化結(jié)構(gòu)，國際標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出接口，具有以下功能： STL文件識別及重新編碼；文件識別及重新編碼； 獨有的容錯及數(shù)據(jù)過濾切片技術(shù)，大幅度提高工作效率；獨有的容錯及數(shù)據(jù)過濾切片技術(shù)，大幅度提高工作效率； STLSTL文件可視化，具有旋轉(zhuǎn)、平移、縮放等圖形變換功能；文件可視化，具有旋轉(zhuǎn)、平移、縮放等圖形變換功能； 原型制作實時動態(tài)仿真原型制作實時動態(tài)仿真； 獨有的變網(wǎng)格劃分技術(shù)獨有的變網(wǎng)格劃分技術(shù)； 數(shù)據(jù)擬合，速度規(guī)劃，速度預(yù)測，高速插補(bǔ)控制，任意組合曲線的高速、高精連續(xù)加工，數(shù)據(jù)擬合，速度規(guī)劃，速度預(yù)測，高速插補(bǔ)控制，任意組合曲線的高速、高精連續(xù)加工

29、，為該公司獨有的技術(shù)；為該公司獨有的技術(shù)； 激光能量隨切割速度適時控制，保證了切割深度和線度均勻，切割質(zhì)量好；激光能量隨切割速度適時控制，保證了切割深度和線度均勻，切割質(zhì)量好； 激光光斑直徑隨內(nèi)外輪廓自動補(bǔ)償，提高了制件的精度；激光光斑直徑隨內(nèi)外輪廓自動補(bǔ)償，提高了制件的精度； 系統(tǒng)故障診斷，故障自動停機(jī)。系統(tǒng)故障診斷，故障自動停機(jī)。 清華大學(xué)也研究并推出了清華大學(xué)也研究并推出了LOM快速成型設(shè)備快速成型設(shè)備SSM-500與與SSM-1600。其。其中中SSM-1600設(shè)備是世界上最大的快速成型設(shè)備，可成型零件的最大尺寸為設(shè)備是世界上最大的快速成型設(shè)備，可成型零件的最大尺寸為1600mm800

30、mm700mm，適用于制造大規(guī)模的快速原型。該設(shè)備具有，適用于制造大規(guī)模的快速原型。該設(shè)備具有大尺寸，高精度，高效率，高可靠性的顯著技術(shù)特點。該設(shè)備與精密鑄造等大尺寸，高精度，高效率，高可靠性的顯著技術(shù)特點。該設(shè)備與精密鑄造等技術(shù)結(jié)合可用于制造大型的快速模具。其主要技術(shù)特點為：技術(shù)結(jié)合可用于制造大型的快速模具。其主要技術(shù)特點為： 先進(jìn)的分區(qū)并行加工方式（國家專利）；先進(jìn)的分區(qū)并行加工方式（國家專利）； 快速板式熱壓裝置（國家專利）；快速板式熱壓裝置（國家專利）； 無張力快速供紙技術(shù)（國家專利）；無張力快速供紙技術(shù)（國家專利）； 機(jī)床式高穩(wěn)定性鑄鐵床身機(jī)床式高穩(wěn)定性鑄鐵床身；高精度、高可靠性的運(yùn)

31、動系統(tǒng)，控制系統(tǒng)；高精度、高可靠性的運(yùn)動系統(tǒng)，控制系統(tǒng)； 高性能激光系統(tǒng)及光學(xué)系統(tǒng)。高性能激光系統(tǒng)及光學(xué)系統(tǒng)。 SSM800SSM800快速成型制造系統(tǒng)快速成型制造系統(tǒng) SSM800SSM800快速成型制造系統(tǒng)是實現(xiàn)快速成型制造系統(tǒng)是實現(xiàn)LOMLOM工藝的國產(chǎn)工藝的國產(chǎn)設(shè)備，它采用二氧化碳激光器在數(shù)控系統(tǒng)控制下切割設(shè)備，它采用二氧化碳激光器在數(shù)控系統(tǒng)控制下切割涂覆紙，通過熱壓層層粘接成型。涂覆紙，通過熱壓層層粘接成型。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡介設(shè)備結(jié)構(gòu)簡介 1 1 機(jī)械結(jié)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu) SSM800SSM800快速成型制造系統(tǒng)的機(jī)械快速成型制造系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖所示，它主要由以下幾部分組結(jié)構(gòu)如圖所示，它主要由以

32、下幾部分組成：成：設(shè)備本體；設(shè)備本體；x x、Y Y掃描機(jī)構(gòu)掃描機(jī)構(gòu); ;z z軸升降機(jī)構(gòu)；軸升降機(jī)構(gòu)；走紙機(jī)構(gòu)；走紙機(jī)構(gòu)；激光系統(tǒng)。激光系統(tǒng)。2 2電氣控制電氣控制(1)硬件控制原理硬件控制原理控制系統(tǒng)主要由數(shù)控和溫控兩部分組成，同時兼有一些輔助系統(tǒng)，例如測高、斷控制系統(tǒng)主要由數(shù)控和溫控兩部分組成，同時兼有一些輔助系統(tǒng)，例如測高、斷紙檢測等。如圖所示。紙檢測等。如圖所示。在系統(tǒng)中在系統(tǒng)中PC總線的總線的586工控機(jī)通過數(shù)控卡對工控機(jī)通過數(shù)控卡對完成平面掃描的完成平面掃描的x、Y電機(jī)和工作臺升降的電機(jī)和工作臺升降的z電機(jī)進(jìn)行控制，另外數(shù)控卡發(fā)出的控制信號電機(jī)進(jìn)行控制，另外數(shù)控卡發(fā)出的控制信號在

33、多路轉(zhuǎn)換器通過工控機(jī)在多路轉(zhuǎn)換器通過工控機(jī)IO 發(fā)出的轉(zhuǎn)換發(fā)出的轉(zhuǎn)換控制信號進(jìn)行選通，分別去控制送紙電機(jī)和控制信號進(jìn)行選通，分別去控制送紙電機(jī)和激光器控制系統(tǒng)。計算機(jī)通過激光器控制系統(tǒng)。計算機(jī)通過12位位AD卡卡進(jìn)行測高控制。同時使用計數(shù)卡上的計數(shù)功進(jìn)行測高控制。同時使用計數(shù)卡上的計數(shù)功能用作斷紙檢測控制。能用作斷紙檢測控制。 運(yùn)動控制卡：美國公司的運(yùn)動控制卡：美國公司的PMAC為為PC總總線卡式線卡式4軸伺服電機(jī)控制器，主要完成對軸伺服電機(jī)控制器，主要完成對x、Y、z及走紙等軸的運(yùn)動控制。計算機(jī)將預(yù)及走紙等軸的運(yùn)動控制。計算機(jī)將預(yù)先產(chǎn)生的先產(chǎn)生的Nc代碼通過代碼通過Pc總線傳送給運(yùn)動控總線傳

34、送給運(yùn)動控制卡后，由該卡對掃描、升降等運(yùn)動進(jìn)行實制卡后，由該卡對掃描、升降等運(yùn)動進(jìn)行實時控制。時控制。 AD卡卡：Pc6330提供提供8路路12位位A/D轉(zhuǎn)換口，主要用于接受并轉(zhuǎn)換位移傳感轉(zhuǎn)換口，主要用于接受并轉(zhuǎn)換位移傳感器的測量值。器的測量值。 溫控卡溫控卡：FUJI溫控表是一種內(nèi)置溫控表是一種內(nèi)置CPU的智能溫度控制表的智能溫度控制表,用于控制溫度單元的用于控制溫度單元的溫度。溫度。 計數(shù)卡計數(shù)卡：PCL836計數(shù)卡提供計數(shù)卡提供1路計數(shù)器接口，主要用于接受并轉(zhuǎn)換斷紙檢測路計數(shù)器接口，主要用于接受并轉(zhuǎn)換斷紙檢測編碼器的測量值。編碼器的測量值。 (2)各主要單元電氣控制原理各主要單元電氣控制

35、原理 1)x、Y、Z運(yùn)動單元運(yùn)動單元 SSM800的的x、Y、z運(yùn)動單元用美國公司的運(yùn)動控制卡運(yùn)動單元用美國公司的運(yùn)動控制卡PMAC的其中三軸控的其中三軸控制，其中制，其中x和和Y運(yùn)動單元由伺服控制器、運(yùn)動單元由伺服控制器、AC伺服驅(qū)動器、伺服驅(qū)動器、AC伺服電機(jī)和傳動導(dǎo)向伺服電機(jī)和傳動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)四部分構(gòu)成，電機(jī)上有編碼器反饋，屬于半閉環(huán)控制系統(tǒng)。機(jī)構(gòu)四部分構(gòu)成，電機(jī)上有編碼器反饋，屬于半閉環(huán)控制系統(tǒng)。z運(yùn)動單元由步進(jìn)運(yùn)動單元由步進(jìn)控制器控制器(Acc8D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換)、Dc步進(jìn)驅(qū)動器、步進(jìn)電機(jī)和傳動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)四部分構(gòu)成，步進(jìn)驅(qū)動器、步進(jìn)電機(jī)和傳動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)四部分構(gòu)成，開環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)。 PM

36、AC為為4軸伺服電機(jī)控制器。接口板實際上可以認(rèn)為也是其中一部分，其上軸伺服電機(jī)控制器。接口板實際上可以認(rèn)為也是其中一部分，其上可連出伺服控制信號反饋信號，限位開關(guān)信號等，可連出伺服控制信號反饋信號，限位開關(guān)信號等，Acc8D為為vF(伏頻伏頻)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換卡換卡,其上產(chǎn)生控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖信號。其上產(chǎn)生控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖信號。 傳動與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用滾珠絲杠和滑動導(dǎo)軌，具有較高的精度和剛度。傳動與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用滾珠絲杠和滑動導(dǎo)軌，具有較高的精度和剛度。 計算機(jī)根據(jù)分層路徑信息，按計算機(jī)根據(jù)分層路徑信息，按PNAC代碼集產(chǎn)生控制代碼，然后通過代碼集產(chǎn)生控制代碼，然后通過Pc總線將總線將NC代碼化給代碼化給P

37、MAC，控制卡本身具有數(shù)據(jù)存儲能力，因此每次既可以只傳一條命，控制卡本身具有數(shù)據(jù)存儲能力，因此每次既可以只傳一條命令，也可傳一組命令令，也可傳一組命令(如命令文件如命令文件)。 2)輔助運(yùn)動單元輔助運(yùn)動單元 輔助運(yùn)動單元用運(yùn)動控制卡的第四軸控制，為了切換不同的運(yùn)動控制，用電子開關(guān)進(jìn)行切換控制，其中走紙運(yùn)動單元由步進(jìn)控制器(Acc8D轉(zhuǎn)換)、Dc步進(jìn)驅(qū)動器、步進(jìn)電機(jī)和傳動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)四部分構(gòu)成開環(huán)控制系統(tǒng)。激光控制采用了激光功率和掃描速度匹配的原則。 3)溫度單元溫度單元 溫度單元由溫控器、傳感器、加熱元件和加熱電源組成。用來控制熱壓板溫度。 PUJI溫控表是一種內(nèi)置CPU智能溫度控制器具有PID自

38、整定功能。測量精度在1以內(nèi)。采用的輸入類型為PT100熱電阻，輸出類型為固態(tài)繼電器. 4)計數(shù)單元計數(shù)單元 計數(shù)單元由計數(shù)卡、編碼器和相應(yīng)接口電路組成，對于監(jiān)控計算機(jī)來說，計數(shù)單元相當(dāng)于計算機(jī)的一個外設(shè)，相應(yīng)地占用幾個地址端口。 5)AD單元單元 AD單元由AD卡、放大器和位移傳感器電路組成，對于監(jiān)控計算機(jī)來說，A/D單元也相當(dāng)于計算機(jī)的一個外設(shè)，相應(yīng)地占用幾個地址端口.控制軟件操作界面控制軟件操作界面CLI窗口，窗口，Nc窗口，調(diào)試窗口窗口，調(diào)試窗口1CLI窗口窗口CLI模型，設(shè)定參數(shù)，坐標(biāo)變換等模型，設(shè)定參數(shù)，坐標(biāo)變換等功能。功能。 瀏覽瀏覽CLI模型；模型；CLI模型模型2D顯示顯示時，

39、時，PAGEDOWN,PAGEUP兩鍵用兩鍵用來放大，縮小模型。上、下、左、來放大，縮小模型。上、下、左、右四鍵可以在右四鍵可以在CLI窗口中平移窗口中平移CLI模模型。在型。在CLI窗口中按住鼠標(biāo)左鍵，窗口中按住鼠標(biāo)左鍵，然后拖動然后拖動,也可平移也可平移CLI模型。模型。CLI窗口中有兩個標(biāo)尺條用來顯窗口中有兩個標(biāo)尺條用來顯示示CLI模型的坐標(biāo)。用戶可以在模型的坐標(biāo)。用戶可以在CLI顯示設(shè)置中設(shè)定是否顯示該標(biāo)尺。顯示設(shè)置中設(shè)定是否顯示該標(biāo)尺。窗口底部顯示總層數(shù)和當(dāng)前層數(shù)。窗口底部顯示總層數(shù)和當(dāng)前層數(shù)。(1)文件菜單文件菜單(2)實用工具菜單實用工具菜單(3)參數(shù)設(shè)置菜單參數(shù)設(shè)置菜單 1）設(shè)

40、備參數(shù)設(shè)置）設(shè)備參數(shù)設(shè)置 如果是第一次運(yùn)行該軟件，用戶應(yīng)根據(jù)設(shè)備的參數(shù)填寫該對話框中的各選項。對話框中各參數(shù)的意義如下： ： 指指定軸在PMnc卡上的電機(jī)號。 ：指各軸的脈沖比例，表示多少個編碼器脈沖等于指定軸的1mm位移。 ：該選項設(shè)定xY軸是否使用軟限位，一般均應(yīng)使用，后面的參數(shù) 為正負(fù)限位的值應(yīng)根據(jù)電機(jī)的安裝情況確定。 ：該選項為電機(jī)是否要用IO量來控制其的選通。 ：設(shè)定PMAC卡的IO地址。 ：設(shè)定有關(guān)圓卡的參數(shù)。 ：IO卡的IO地址。 ：不用。2)工藝參數(shù)設(shè)置工藝參數(shù)設(shè)置運(yùn)動速度運(yùn)動速度 設(shè)定該工藝中激光頭運(yùn)動速度，單位為mm/s。 輪廓：設(shè)定掃描輪病時的運(yùn)動速度。 網(wǎng)格：設(shè)定掃描網(wǎng)

41、格時的運(yùn)動速度。 邊框：設(shè)定掃描邊框時的運(yùn)動速度。 空程：設(shè)定非掃描路徑段的運(yùn)動速度。 網(wǎng)格功率比例：以掃描輪廓運(yùn)動速度為1進(jìn)行比例設(shè)置，從而改變激光切割的功率和速度比率。 邊框功率比例：同上。路徑參數(shù)路徑參數(shù) 加速時間：設(shè)定激光頭運(yùn)動路徑中的加減速時間，單位為ms。 最大夾角：設(shè)定該工藝中可以連續(xù)運(yùn)動的兩條直線段之間角度的最大變化值。工作臺參數(shù)工作臺參數(shù) 運(yùn)動速度：工作臺的運(yùn)動速度，單位為mm/s。 下降距離：每加工完成一層后，工作臺下降的距離熱壓參數(shù)熱壓參數(shù) 走紙距離：即每層加工所需送料長度(如圖430)。 走紙速度：送紙的速度，單位為mm/s。 熱壓速度：熱壓扳壓過的速度單位為mm/s。

42、 膠紙厚度：實測紙厚因整值，缺省設(shè)置為0.1mm激光功率匹配激光功率匹配 最大功率：缺省設(shè)置為35W。 匹配速度：缺省設(shè)置為600mm/s。 基底基底 層數(shù)：自動加工的基底層數(shù) 網(wǎng)格間距：基底的網(wǎng)格間距 其他參數(shù)其他參數(shù) 測高零位讀數(shù)：工作臺零位時測高傳感器讀數(shù)。 紙卷半徑：每次重裝新紙卷后需實測其半徑。 (1)查看菜單查看菜單 查看菜單，缺省情況下主工具欄和狀態(tài)欄已被選中。點擊測高器讀數(shù)項彈出對話框，顯示當(dāng)前測高傳感器讀數(shù)。 (2)數(shù)控系統(tǒng)菜單數(shù)控系統(tǒng)菜單在Nc窗口中，造型的第一步就是初始化數(shù)控系統(tǒng)，然后應(yīng)按照工藝要求一步步進(jìn)行操作，造型過程中應(yīng)嚴(yán)格按操作步驟進(jìn)行，以免造成事故。1)數(shù)控初始

43、化2)溫控上電3)工作臺初始化4）載入）載入PMAC文件文件5)控制面板控制面板6)控制面板控制面板2 彈出控制面板圖，在大的矩形區(qū)域內(nèi)，鼠標(biāo)左鍵點擊其中任意一點，激光頭運(yùn)動別相應(yīng)位置。對話框右側(cè)的滾動條控制z軸的升降。拖動滾動條上的小方塊可以設(shè)定z軸的運(yùn)動速度，共有10,20,30,40mm/s、四檔。點擊滾動條上、下側(cè)的小三角，可以讓Z軸以當(dāng)前速度運(yùn)動0.005s。如果按住該三角不放、則Z軸作連續(xù)運(yùn)動。7)造型造型(3)程序文件菜單程序文件菜單 (4)制造基礎(chǔ)層菜單制造基礎(chǔ)層菜單 制造基礎(chǔ)層菜單如圖44l所示。以完成基礎(chǔ)層中單獨一層進(jìn)行加工。 熱壓：進(jìn)行熱壓。 切邊框；切割別原型的邊框。

44、走紙熱壓：走紙，然后進(jìn)行熱壓。 分段切紙：工藝上分段切紙。3調(diào)試窗口調(diào)試窗口 本窗口為熟悉PMAC數(shù)控卡和控制系統(tǒng)的用戶調(diào)試設(shè)備所提供的PMAC命令發(fā)送窗門。在本窗口中，用戶可以直接向數(shù)控卡發(fā)送可接受的任何命令并回顯PMAC卡的返回字符串。SSM800制造系統(tǒng)的工藝過程制造系統(tǒng)的工藝過程1)做好加工準(zhǔn)備，手工打好基底，工作臺初始化，工作臺下降送紙收紙，使新的紙帶移到工件上方2)工作臺往上升,同時熱壓板移到工件上方3)熱壓板來回碾壓新層，特最上面的一層紙帶與下面的工件粘接起來，添加一層新層；4)測高，系統(tǒng)根據(jù)工作臺停止的位量，測出工件的高度，并反饋回計算機(jī)5)生成當(dāng)前層數(shù)控文件，計算機(jī)根據(jù)當(dāng)前零

45、件的加工高度，計算出三維形體模型的交截面6）將數(shù)控文件輸入到控制系統(tǒng)中，控制C02激光沿截面輪廓切割。激光的功率設(shè)置在只能切透一層材料的功率值上。輪廓外面的材料用激光切成方形的網(wǎng)格，以便在工藝完成后分離7)工作臺向下移動，使剛切割的新層與紙帶分離操作注意事項及故障分析操作注意事項及故障分析 1設(shè)置電機(jī)設(shè)置電機(jī)I變量變量(1)電路檢查(2)檢查I變量2設(shè)備調(diào)整設(shè)備調(diào)整()激光調(diào)整激光調(diào)整1)同軸光路的調(diào)整同軸光路的調(diào)整 C02激光不可見，所以在調(diào)整飛行光路以前需要用HeNe激光指示，C02激光通過半透半反鏡完全透射，調(diào)整HeNe激光使其通過全反鏡反射到半透半反鏡，再次反射后與C02激光完全重合而

46、成為同軸光路。2)飛行光路的調(diào)整飛行光路的調(diào)整 同軸光路調(diào)整完畢后，可以關(guān)閉C02激光，僅以HeNe激光指示飛行光路，調(diào)整其余全反鏡，最終使光斑位于聚焦鏡正中，并保證X/Y軸運(yùn)動時光斑位置保持不變。3)功率檢測功率檢測 光路調(diào)整完畢后，用功率計測量激光在每面鏡片上的損失，若發(fā)現(xiàn)損失過大就應(yīng)更換鏡片或重新調(diào)整光路。 為防止振動或人為原因使鏡片偏轉(zhuǎn)，在確認(rèn)光路不做調(diào)整的情況下，可用紅油漆 或厭氧膠緊固調(diào)整螺釘。4)固定固定(2)三個平面的調(diào)整三個平面的調(diào)整 對聚焦平面、熱壓平面、測高平面的調(diào)整合稱為三個平面的調(diào)整，其結(jié)果將對切縫寬度、紙的粘聯(lián)情況、測高傳感器的使用壽命產(chǎn)生直接影響。(3)軟件調(diào)整軟

47、件調(diào)整1)確定原點；2)使能正負(fù)限位；3)調(diào)整電機(jī)編碼器讀數(shù)；4)設(shè)定程序文件；5)修改拖掛熱壓板程序。3常見問題及解決方法(1)z向高度不準(zhǔn)確1）檢查連軸器是否有松動;2)檢查測高傳感器讀數(shù)，用干分表測量平臺下降量，用以校對傳感器;3)檢查電機(jī)脈沖比例設(shè)置。(2)激光切割產(chǎn)生抖動 1)檢查光路是否有松動，鏡片松動后會在運(yùn)動時產(chǎn)生振動，導(dǎo)致光路左右偏轉(zhuǎn)，反映在切縫上則為抖動。 2)可能是電機(jī)參數(shù)變化導(dǎo)致了運(yùn)動性能的改變。聯(lián)系技術(shù)支持人員，檢查交流伺服電機(jī)的參數(shù)設(shè)置(在驅(qū)動器內(nèi))，參數(shù)如發(fā)生變化青對電機(jī)重新作PID調(diào)節(jié)。(3)激光失控 1)檢查激光的各部分電路連接是否正常； 2)檢查激光電源控制

48、器選擇開關(guān)是否撥在ANV檔； 3)供激光24v電源是否正常； 4)檢查數(shù)控卡I5變量是否為2，PLC和PLCC程序是否裝載入系統(tǒng)，系統(tǒng)是否初始化； 5)檢查激光GATE開關(guān)是否正常，能否在高低電平兩個狀態(tài)間切換。數(shù)控卡IO接口的M4控制GATE的高低電乎； 6)檢查數(shù)控卡到激光控制器的ANV輸出是否正常。將I400設(shè)為0，關(guān)閉所有PLC和PLCC程序，將數(shù)控卡IO接口的M3設(shè)為1，將數(shù)控卡M402分別設(shè)為0，16000，32000測量數(shù)控卡到激光控制器的ANV口是否有0 v，5v，10 v左右的輸出電壓。若沒有先檢查電路是否有斷路，再改變數(shù)整卡IO接口的M3連接的繼電器的常開常閉狀態(tài)； 7)若

49、以上都沒有問題，改變數(shù)控卡IO接口的M4連接的繼電器的常開常閉狀態(tài)。4安全與維護(hù)以機(jī)床行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制造的SSM800制造系統(tǒng)，其維護(hù)完全道照一般的數(shù)控機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)。(1)設(shè)備對環(huán)境的要求(2)運(yùn)轉(zhuǎn)安全措施(3)激光及光路系統(tǒng)的安全和維護(hù)(4)電源(5)潤滑和清潔三、選擇性激光燒結(jié)快速成型制造設(shè)備三、選擇性激光燒結(jié)快速成型制造設(shè)備 研究選擇性激光燒結(jié)（研究選擇性激光燒結(jié)（SLS）設(shè)備工藝的單位有美國的）設(shè)備工藝的單位有美國的DTM公司、公司、3D Systems公司、德國的公司、德國的EOS公司以及國內(nèi)的北京隆源公司和華中科技公司以及國內(nèi)的北京隆源公司和華中科技大學(xué)等。大學(xué)等。1986年，美國年，美

50、國Texas大學(xué)的研究生大學(xué)的研究生C. Deckard提出了選擇性激光燒結(jié)提出了選擇性激光燒結(jié)（SLS）的思想，稍后組建了）的思想，稍后組建了DTM公司，于公司，于1992年推出年推出SLS成型機(jī)。成型機(jī)。DTM公司于公司于1992年、年、1996年和年和1999年先后推出了年先后推出了Sinterstation 2000、2500和和2500Plus機(jī)型，如圖所示。其中機(jī)型，如圖所示。其中2500Plus機(jī)型的成體積比過去增機(jī)型的成體積比過去增加了加了10%，同時通過對加熱系統(tǒng)的優(yōu)化，減少了輔助時間，提高了成型速，同時通過對加熱系統(tǒng)的優(yōu)化，減少了輔助時間，提高了成型速度。度。 DTM公司的

51、Sinterstation2500機(jī)型 DTM公司的Sinterstation2500 Plus機(jī)型 華中科技大學(xué)的華中科技大學(xué)的HRPS-III激光粉末燒結(jié)系統(tǒng)激光粉末燒結(jié)系統(tǒng) 華中科技大學(xué)的華中科技大學(xué)的HRPS-IIIHRPS-III激光粉末燒結(jié)系統(tǒng)的特點：激光粉末燒結(jié)系統(tǒng)的特點： 掃描系統(tǒng)采用國際著名公司的振鏡式動態(tài)聚焦系統(tǒng)，具有高速度掃描系統(tǒng)采用國際著名公司的振鏡式動態(tài)聚焦系統(tǒng)，具有高速度（最大掃描速度為（最大掃描速度為4m/s）和高精度（激光定位精度小于）和高精度（激光定位精度小于50m）的）的特點；激光器采用美國特點；激光器采用美國CO2激光器，具有穩(wěn)定性好、可靠性高、模式激光器

52、，具有穩(wěn)定性好、可靠性高、模式好、壽命長、功率穩(wěn)定、可更換氣體、性能價格比高等特點，并配以好、壽命長、功率穩(wěn)定、可更換氣體、性能價格比高等特點，并配以全封閉恒溫水循環(huán)冷卻系統(tǒng)；新型送粉系統(tǒng)（專利）可使燒結(jié)輔助時全封閉恒溫水循環(huán)冷卻系統(tǒng)；新型送粉系統(tǒng)（專利）可使燒結(jié)輔助時間大大減少；排煙除塵系統(tǒng)能及時充分地排除煙塵，防止煙塵對燒結(jié)間大大減少；排煙除塵系統(tǒng)能及時充分地排除煙塵，防止煙塵對燒結(jié)過程和工作環(huán)境的影響；全封閉式的工作腔結(jié)構(gòu)，可防止粉塵和高溫過程和工作環(huán)境的影響；全封閉式的工作腔結(jié)構(gòu)，可防止粉塵和高溫對設(shè)備關(guān)鍵元器件的影響。對設(shè)備關(guān)鍵元器件的影響。 華中科技大學(xué)的華中科技大學(xué)的HRPS-I

53、IIHRPS-III激光粉末燒結(jié)系統(tǒng)的特點：激光粉末燒結(jié)系統(tǒng)的特點： 獨自開發(fā)的功能強(qiáng)大的獨自開發(fā)的功能強(qiáng)大的HRPS2002軟件，具有易于操作的友好圖形軟件，具有易于操作的友好圖形用戶界面，開放式的模塊化結(jié)構(gòu)，國際標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出接口，具有以下功用戶界面，開放式的模塊化結(jié)構(gòu)，國際標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出接口，具有以下功能：能： 切片模塊：具有切片模塊：具有HRPS-STL(基于基于STL文件文件)和和HRPS-PDSLice（基于直接（基于直接切片文件，由用戶選用）兩種模塊；切片文件，由用戶選用）兩種模塊； 數(shù)據(jù)處理：具有數(shù)據(jù)處理：具有STL文件識別及重新編碼，容錯及數(shù)據(jù)過濾切片，文件識別及重新編碼，容錯及

54、數(shù)據(jù)過濾切片，STL文文件可視化，原型制作實時動態(tài)仿真等功能；件可視化，原型制作實時動態(tài)仿真等功能； 工藝規(guī)劃：具有多種材料燒結(jié)工藝模塊（包括燒結(jié)參數(shù)、掃描方式和成工藝規(guī)劃：具有多種材料燒結(jié)工藝模塊（包括燒結(jié)參數(shù)、掃描方式和成型方向等）；型方向等）； 安全監(jiān)控：設(shè)備和燒結(jié)過程故障自動診斷，故障自動停機(jī)保護(hù)。安全監(jiān)控：設(shè)備和燒結(jié)過程故障自動診斷，故障自動停機(jī)保護(hù)。 AFS-450AFS-450成型系統(tǒng)成型系統(tǒng)( (北京隆源自動成型公司北京隆源自動成型公司) )成型過成型過程控制程控制14RP成型過程控制界面成型過程控制界面15AFS300激光快速成型機(jī)激光快速成型機(jī) AFS300是實現(xiàn)是實現(xiàn)SL

55、S工藝的國產(chǎn)設(shè)備，它以粉末材料為原料，在每工藝的國產(chǎn)設(shè)備，它以粉末材料為原料，在每層的加工中，控制激光的點掃描對粉末進(jìn)行選區(qū)燒結(jié)，以逐層累加的層的加工中，控制激光的點掃描對粉末進(jìn)行選區(qū)燒結(jié)，以逐層累加的方式實現(xiàn)三維實體的加工成型。該激光成型機(jī)由機(jī)械系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)方式實現(xiàn)三維實體的加工成型。該激光成型機(jī)由機(jī)械系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)和計算機(jī)控制系統(tǒng)組成。機(jī)械系統(tǒng)和光學(xué)系統(tǒng)在計算機(jī)控制系統(tǒng)的控和計算機(jī)控制系統(tǒng)組成。機(jī)械系統(tǒng)和光學(xué)系統(tǒng)在計算機(jī)控制系統(tǒng)的控制下協(xié)調(diào)工作、自動地完成制件的加工成型。制下協(xié)調(diào)工作、自動地完成制件的加工成型。AFS300激光快速成型機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡介設(shè)備結(jié)構(gòu)簡介1機(jī)械結(jié)構(gòu) 機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由機(jī)

56、架、工作平臺、鋪粉機(jī)構(gòu)、兩個活塞缸、集料箱、加熱燈和通風(fēng)除塵裝置組成。(1)機(jī)架為方鋼框架式結(jié)構(gòu)，用于支撐設(shè)備的其他部分。機(jī)架下安有4個地腳螺栓，用于調(diào)整設(shè)備的水平；同時安有4個腳輪，以便搬運(yùn)。(2)工作平臺用于安裝鋪粉機(jī)構(gòu)和活塞缸，同時作為它們的安裝基面。 (3)鋪粉機(jī)構(gòu)的作用是不斷提供成型用的粉料并將粉鋪平，它由兩根直線密封式導(dǎo)軌、雙軸步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)鈾器、滾輪小車(滾輪支架)、滾輪、滾輪步進(jìn)電機(jī)、滾輪傳動機(jī)構(gòu)、刮粉片和小車面罩組成。 (4)兩個活塞缸其中一個用于儲備成型粉料和供料，稱為料缸；另一個用于成型燒結(jié)，稱為缸(又稱零件缸)。兩缸結(jié)構(gòu)相同，主要由缸體、活塞、密封圈、精密滾珠絲杠、步進(jìn)電

57、機(jī)等組成。(5)集料箱用于收集成型過程中多鋪的粉料和卸料。每次鋪粉過程料缸活塞的上升高度均高于成型缸的下降位移，成型缸鋪滿粉后多余的粉料通過下料口落入集料箱。(6)加熱燈的作用是將成型缸表面的粉末均勻加熱，一方面可以節(jié)省激光能量，另一方面減少成型過程中由于受熱不均勻產(chǎn)生的變形。 (7)通風(fēng)除塵機(jī)構(gòu)由風(fēng)機(jī)、通風(fēng)管路和濾塵箱組成，它的作用是排除工作過程中產(chǎn)生的粉塵和煙霧。 成型機(jī)的運(yùn)動部件 兩個活塞缸中的活塞通過精密滾珠絲杠做上下往復(fù)運(yùn)動，滾輪小車通過兩根直線導(dǎo)軌做直線往復(fù)運(yùn)動，滾輪沿著推粉方向做反時針轉(zhuǎn)動。這些運(yùn)動部件均由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動和精確定位。直線導(dǎo)軌和該珠絲枉上均裝有限位開關(guān)，使運(yùn)動限制在行

58、程之內(nèi)。2光學(xué)系統(tǒng) 成型機(jī)的基本工藝過程是激光束對粉末材料的選區(qū)燒結(jié)，激光束的精密控制是成型的關(guān)鍵.成型機(jī)的光路系統(tǒng)如圖所示。AFS300主機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖主機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1-機(jī)架；2-激光室；3-導(dǎo)軌；4-工作平臺；5-集料盒；6-鋪粉機(jī)構(gòu)；7-通分到；8-料缸；9-加熱燈；10-成型鋼；11-排塵裝置；12-封板；13-絲杠；14-插板；15-集料箱；16-腳輪17-地腳螺栓；18-刮板光路的主要組成部件有：激光器、反射鏡、擴(kuò)束聚焦系統(tǒng)、掃描器、光束合成器、指示光源。激光器激光器系統(tǒng)采用美國公司生產(chǎn)的485型C02激光器，最大輸出功率為50W.該激光器是全金屬射頻激勵型結(jié)構(gòu)，其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，輸

59、出穩(wěn)定，可靠性高，易于控制。 激光的控制分為輸出功率大小的控制和開關(guān)的控制，控制信號為5KHZ的TTL電平的方波。將控制信號與一門控信號相與后加在激光器上，通過門信號控制激光的開關(guān)。 當(dāng)門控傳導(dǎo)為1時，有激光輸出，平均功率由控制信號的占空比決定。當(dāng)門控信導(dǎo)為0時，無激光輸出。激光器在工作過程中有很大一部分能量變成熱能，因而要通水冷卻，水溫應(yīng)在18至25。激光器的冷卻水由一臺循環(huán)水制冷機(jī)提供。 反射鏡反射鏡為20mm的鍍金反射鏡，它的作用是將激光導(dǎo)入擴(kuò)束聚焦系統(tǒng)。反設(shè)鏡架上裝有兩個調(diào)整螺釘，可以調(diào)整反射鏡的水平角和俯仰角，使光束恰好位于掃描器反射鏡的中央。擴(kuò)束聚焦系統(tǒng)擴(kuò)束聚焦系統(tǒng)為了能得到較小的

60、聚焦光斑，讓光束先擴(kuò)束，再聚焦。這樣能使光斑更細(xì)。擴(kuò)束聚焦系統(tǒng)由擴(kuò)束鏡、聚焦鏡l和聚焦鏡2以及鏡筒組成。這三片鏡子裝在一個同心性很好的鏡筒上，適當(dāng)調(diào)整三者之間的相對位置，可使光束恰好聚焦在加工表面。 掃描器掃描器掃描器由兩個相互垂直的反射鏡組成。每個反射鏡有一個振動電機(jī)驅(qū)動，激光束先入射到x鏡，從x鏡反射到Y(jié)鏡，再由Y鏡反射到加工表面，電機(jī)驅(qū)動反射鏡振動，同時激光束在有效視場內(nèi)掃描。 x鏡和Y鏡分別驅(qū)使光點在x方向和Y方向掃描掃描角度通過微機(jī)接口進(jìn)行數(shù)控，這樣可使光點精密定位在視場內(nèi)任一位置。掃描振鏡的全掃描角(光學(xué)角)為40，視場的線性范圍要由掃描半徑確定，光點的定位精度可達(dá)全視場的1655