选择性激光烧结铺粉传动装置结构设计

发布时间：2020-05-29 03:15

【摘要】：选择性激光烧结(Selective Laser Sintering)是一种方便快捷的快速成型技术,这种成型技术已经得到了广泛地应用。成型缸和铺粉传动装置作为成型设备中的重要组成部分,研究如何提高其机械性能有着重要的意义。我国在这方面的研究起步较晚,设备结构上传动装置简单,精确度和稳定性相对于国外有着很大的差距。所以,本文主要先是对成型质量的影响因素进行研究,在此基础上改进了成型缸和铺粉系统的传动装置,最后结合有限元温度场分析,讨论了不同激光功率对熔道的影响。本文先是研究了工艺参数对烧结成型零件质量的影响,通过研究层厚、激光功率、扫描间距、扫描速度、加工的环境温度和层与层之间的时间间隔这些工艺参数对成型零件收缩变形量、翘曲率、密度以及抗拉强度的影响,找出对烧结零件性能的影响趋势,找出在最优的加工条件下,最大可能地提高烧结零件的性能。接着优化了结构的传动装置,在成型缸传动系统中,采用一级减速机构和外置套筒的方式,降低了对步进电机和滚珠丝杠的要求;在基板和活塞之间加上一层隔热板,阻止了烧结过程中产生的热量向机械结构的传递。铺粉装置中,用同步带连接两侧的滚珠丝杠,保证了运行的同步性;在铺粉辊子前方加上一面铺粉板,既能保证铺粉的均匀性,又能更好地压实粉末。最后模拟烧结过程中加工平面的温度场分布,对激光在粉末上连续移动时的温度场进行数值模拟,调整激光功率,得到了不同激光功率时加工表面的温度场分布,导出截面温度曲线,分析了不用功率下的熔道宽度,为实际的试验提供理论指导和依据。所以,本文在研究工艺参数对成型零件质量的影响上,改进成型缸和铺粉装置的传动结构,通过模拟激光在烧结平面上连续移动时的温度场分布,为进一步地研究提供了理论和技术依据。
【图文】：

图 1.2 板式预热装置图Fig.1.2 Piate heating device diagram1.2.2 国内研究现状我国的选择性激光烧结技术是从九十年代初开始研究的，华中科技大学，清华大学等相关高校在国家相关部门的支持下联合高新技术公司建立研究基地[21]，我国的第一台快速成型设备是在 1995 年由北京龙源有限公司生产出来的[22]，随后，华中科技大学也经过不断努力，开发出了 HRPS-I,HRPS-III,HRPS-IIIA 等具有自主知识产权的选择性激光烧结设备[23]，随后经过逐步研究，国内生产的选择性激光烧结设备，也具备了高精度、高性能以及低成本的特点，，逐步替代了国外的设备。这几年，南京航空航天特种加工实验室也对激光功率、扫描速度和原材料的配比做出了相关研究，并取得了相关性的研究成果[24]。中山大学也在以尼龙、覆膜金属粉为原材料的烧结设备做出了相关研究并且取得了很大的进步。

江苏大学硕士学位论文切面的位置，从而阐述了在铺粉装置运动过程中，会由于铺粉辊子的逆向转动，会有利于提高固体粉末层的密度。白俊生指出了铺粉辊子的半径、转动的角速度以及铺粉装置的直线运动速度都对最终铺粉的均匀性和密度有着很大的影响。后来，国内的很多高校和研究机构人员都对铺粉的工艺参数进行了研究，但是这些研究都只是单对单地研究了铺粉辊子的转动角速度或者铺粉装置的直线运动速度对整体铺粉效果的影响，这些研究的结果都只是单一地从实验结果中得出来的结论，缺少理论支持[26]。在我国，华中科技大学在预热装置方面的研究是最多的，并取得了很大的成果,华中科技大学的研究一般都是采用的管式辐射预热装置，如图 1.3 所示，但是，这种的预热装置加热元件形状简单，所以工作空间内部空间温度的均匀性有很大的限制性，所以必须在管式辐射预热装置上面加上一些辅助装置。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN249

【参考文献】

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本文编号：2686302