立体激光固化造型机机械结构设计 毕业设计
毕业设计(论文)立式数控镗床机械部分的设计(全套图纸)
II
I
Headshaft.
Abstract
III
I
目录
目录
摘 要 ........................................................................................................................ I 关键词： Abstract........................................................................................................II 1 综述 ......................................................................................................................... 1 2 机械结构及布局设计 ............................................................................................. 5
2.1 床身结构设计 ................................................................................................. 5 2.1.1 对床身结构的基本要求 ....................................................................... 5 2.1.2 床身结构布局及截面形状 ................................................................... 6
毕业设计(论文)-激光3d打印机设计说明书[管理资料]
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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）二〇年月前言3Ｄ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，3Ｄ打印通常采用数字技术材料打印机来实现。
3D打印技术主要包括立体光刻造型技术、熔融沉积成型技术、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3Ｄ打印为产品成型提供了整体解决方案。
3Ｄ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３Ｄ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Ｇ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。
全套设计加11970985或197216396摘要自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、X-Y 扫描机构；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。
X-Y 方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ABSTRACTThis article specifically for three-dimensional modeling of light-cured structural design of mechanical systems. X-Y scanning normally used to screw drive. Through the motor rotation, with another even reached the screw shaft, through to the X and Y to the two motors of rotation to achieve XY to scan; Z to the table, also by the screw and a rail. Z to the table by the extension units, columns, screw composition, its transmission is through the same motor rotation axis is to pass even reached the screw by screw to achieve the rotation of the table move up or down.Through the three-dimensional modeling of light-cured in the design and mechanical systems, making their campaigns and drive more reasonable and stable, then in the production process so that it can better carry out production.Key word: SLA；Scanning agencies；Rapid Prototyping；Transmission；Structure design目录第1章绪论 ........................................... - 4 - . (4)............................................................................................................................. - 4 -............................................................................................................................. - 5 - . (5)1、CAD模型的前处理造成的误差 .................................................................... - 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 ................................................................... - 7 -5、工件后处理造成误差 ................................................................................... - 8 - (8)立体光固造型SLA国内外现有技术水平 (9) (9)本次设计的主要工作 (9)主要设计工作 ................................................................................................... - 9 -设计参数 ........................................................................................................... - 9 -设计思路及主要问题 ..................................................................................... - 10 - 第2章 XY方向设计计算 ...........................................................................- 12 - .. (12)设计参数 ......................................................................................................... - 12 -方案的分析、比较、论证 ............................................................................. - 12 - 脉冲当量和传动比的确定 . (13)脉冲当量的确定 ............................................................................................. - 13 -传动比的确定 ................................................................................................. - 13 -确定步进电机步距角 ..................................................................................... - 13 - 丝杠的选型及计算 . (14)计算丝杠受力 ................................................................................................. - 14 -滚珠丝杠螺母副的选型和校核 ..................................................................... - 14 - 导轨的选型及计算 . (18)初选导轨型号 ................................................................................................. - 18 -计算滚动导轨副的距离额定寿命L ............................................................. - 18 - 步进电机的选择 .. (19)传动系统等效转动惯量计算 ......................................................................... - 20 -所需转动力矩计算 ......................................................................................... - 21 - 本章小结 .. (23)第3章 Z方向设计计算 .............................................................................- 25 - Z方向工作台设计 .. (25)........................................................................................................................... - 25 -设计参数 ......................................................................................................... - 25 -方案的分析、比较、论证 ............................................................................. - 25 - 脉冲当量和传动比的确定 . (26)脉冲当量的确定 ............................................................................................. - 26 -传动比的确定 ................................................................................................. - 26 -确定步进电机步距角 ..................................................................................... - 26 - 丝杠的选型及计算 . (27)计算丝杠受力 ................................................................................................. - 27 -滚珠丝杠螺母副的选型和校核 ..................................................................... - 27 - 步进电机的选择 .. (30)传动系统等效转动惯量计算 ......................................................................... - 30 -所需转动力矩计算 ......................................................................................... - 31 - .. (34)第4章刮刀系统设计 ................................................................................- 35 - 刮板的选择 . (35)刮板的材料和移动速度对涂层质量的影响 (36)本章小结 (37)结论...........................................................................................................- 38 - 附录...............................................................................................................- 39 - 外文 (39)中文翻译 (54)致谢...........................................................................................................- 65 - 参考文献.......................................................................................................- 66 -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。
激光加工机床设计（Y、Z轴）
激光加⼯机床设计（Y、Z轴）南京林业⼤学本科毕业设计（论⽂）题⽬：激光加⼯机床设计（Y、Z轴）学院：南⽅学院专业：机械设计制造及其⾃动化学号：n090301313学⽣姓名：沙栩民指导⽼师：杨⾬图职称：讲师⼆零⼀三年五⽉⼆⼗五号摘要由于激光车床的先进性、精确性，激光车床是现代加⼯⾏业中不可或缺的机床，具有⼴阔的前景。
本毕业设计的⽬的是对激光加⼯机床（Y、Z轴）的分析加⼯，通过对激光加⼯的特点的分析，以及数控机床的设计思路，利⽤三维实体建模软件Autocad2012对激光加⼯机床的（Y、Z轴）机械部分进⾏了设计，论⽂包括激光车床的发展现状、⽅案的论证和部分零部件的设计、强度计算等。
激光加⼯机床（Y、Z轴）由旋转机构、进给机构和控制系统三部分组成。
激光加⼯机床中Y、Z轴采⽤了直线进给传动，通过电机与滚珠丝杠直接相连，传动简单，精度⾼，定位准确，且安装维护⽅便。
根据激光加⼯机床的功能、结构等特点，主要进⾏了以下设计：（1）直线进给机构中滚珠丝杠副的设计；（2）直线进给机构中滚动直线导轨的设计；（3）激光加⼯机床轴承的设计与校核；（4）激光加⼯机床旋转轴的设计和校核；此外，还简单介绍了AUTOCAD绘图软件的使⽤。
关键词：激光技术；⼯作台；进给机构；三维建模AbstractBecause of advances in laser machine, precision lathe is a machine tool, laser is an integral part of modern manufacturing industry, and has broad prospects. This graduation design is the purpose of the laser machine (Y, Z) analysis and processing, through the analysis of the characteristics of the laser machining CNC machine tools, and the design ideas, using 3D solid modeling software Autocad2012 on laser processing machine (Y, Z axis) mechanical parts of the design, the paper includes laser lathe the development status, the scheme argumentation and parts design, strength calculation. Laser processing machine tools (Y, Z axis) is composed of a rotary mechanism, feed mechanism and control system three parts. Laser processing machine Y, Z axis adopts the linear feed drive, linked, directly through the motor and ball screw drive is simple, high precision, accurate positioning, and convenient installation and maintenance. According to the laser processing machine functions, structure and other characteristics, mainly for the following design:(1) the design of ball screw linear feed mechanism;(2) the design of linear rolling guide feed mechanism;(3) the design and verification of laser processing machine tool bearings;(4) the design and calibration of laser processing machine tool axis of rotation;In addition, also simply introduced the use of AUTOCAD drawing software Keywords：Laser technology; table; feeding mechanism; 3D modeling⽬录摘要 ................................................................... I Abstract .............................................................. II ⽬录................................................................. III 第⼀章绪论 (1)1.1 激光加⼯技术 (1)1.1.1激光加⼯⼯作原理 (1)1.1.2激光技术的作⽤ (1)1.2 激光加⼯的发展 (2)1.2.1激光概念 (2)1.2.2激光技术的发展历程 (2)1.2.3激光加⼯技术的分类 (4)1.3 选题⽬的及意义 (5)第⼆章直线进给⼯作台设计⽅案的拟定与论证 (7)2.1设计内容 (7)2.2⼯作台进给运动⽅案的选择 (7)2.4 Y进给⽅向的设计 (8)2.4.1⼯作台的基本参数 (8)2.4.2滚珠丝杠的选择 (9)2.4.3丝杠⽀承形式和轴承的选择 (11)2.4.4滚动直线导轨选择 (12)2.4.5伺服电动机的选择 (13)2.4.6联轴器的选择 (15)2.4.7⼯作台防护罩的选择 (16)2.4.8螺栓的强度校核 (17)2.5 Z进给⽅向的设计 (18)2.5.1⼯作台的基本参数 (18)2.5.2滚珠丝杠的选择 (18)2.5.3丝杠⽀承形式和轴承的选择 (19)2.5.4滚动直线导轨选择 (20)2.5.5伺服电动机的选择 (20)2.5.6联轴器的选择 (21)第三章机床床⾝、壳体设计 (22)3.1 Y⽅向床⾝设计 (23)3.2 Z⽅向床⾝设计 (23)3.3机床床⾝总体装配设计 (24)第四章润滑与密封 (25)第五章激光机床开放式数控系统控制 (26)5.1开放式数控系统的内涵 (26)5.2激光机床硬件结构设计 (27)第六章机床技术经济性分析 (30)设计⼩结 (31)致谢 (32)参考⽂献 (33)附录 (34)第⼀章绪论1.1 激光加⼯技术激光加⼯技术是利⽤激光束与物质相互作⽤的特点对材料进⾏切割、焊接、打孔及微加⼯等的⼀门新型加⼯技术。
大学本科机械专业小型激光雕刻机设计研究毕业设计
本科毕业设计(论文) GRADUATION DESIGN(T HESIS)题目：小型激光雕刻机的设计学生姓名：指导教师：学院：信息科学与工程学院专业班级：年月小型激光雕刻机的设计摘要随着时代的发展，激光雕刻技术的应用越来越广。
激光雕刻机是以数控技术为基础，激光加工为手段的一种加工方法，它具有与加工材料非接触的特性，加工精度、效率高，适合多种材料的加工。
本次小型激光雕刻机的设计，在对当前激光加工和激光雕刻技术做了详细了解后，完成了雕刻机的控制系统整体设计、硬件电路和软件算法的设计以及雕刻机的机械框架的设计。
雕刻机用两个42步进电机驱动XY两轴的运动，激光部分采用小功率激光笔，控制系统使用STM32作为主控芯片，采用主从式控制方式。
整个控制流程为：上位机软件完成图像转G代码处理和G代码发送功能，下位机通过串口通信模块接收G代码数据后，进行G代码的解析、插补算法处理，然后控制步进电机的运动和激光笔的开关，完成雕刻功能。
设计以较低的成本和较高的精度实现雕刻机的常用功能，雕刻机体积小、使用方便，符制造设备微型化的发展趋势，具有很好的应用前景。
关键词：激光雕刻主从式G代码解析插补算法步进电机Miniature laser engraving machine designAbstractWith the development of technology, there is a new industry gradually developed, on many occasions the processing technology is to use it, that is laser engraving technology.In laser engraving technology, completed in the form of CNC laser engraving or cutting, because the laser engraving and carved objects without direct contact, so it has high efficiency, suitable for a variety of materials.This design of small laser engraving based on a detailed investigation of the current laser processing and laser engraving technology.The design completed the design of control system framework of the overall design, hardware and software algorithms design .The design based on STM32 micro control chip,using a low-power laser head.The control system can receive data from a computer serial port, the microcontroller parsing G-code and run the interpolation operation to control the motor movement, achieved an online, offline laser engraving function.The system at a lower cost, higher precision and stability achieved a regular laser engraving machine’s processing characteristics. Engraving machine is small and easy to use,is in line with manufacturing equipment miniaturization trend, have good prospects for development.Key words：Laser engraving Client–servermodel G-code parser Interpolation algorithm Stepping motor目录第1章绪论 ............................................................................................................. ..11.1 前言 (1)1.2 项目背景 (1)1.2.1 激光加工概述 (1)1.2.2 激光雕刻及激光雕刻机 (2)1.3 激光雕刻机及其运控技术发展现状 (5)1.3.1 激光雕刻机发展现状 (5)1.3.2 运动控制技术的发展现状 (6)1.4 论文安排及主要内容 (7)第2章系统总体方案的研究与设计 (9)2.1 雕刻机的控制结构 (9)2.2 功能需求 (9)2.3 控制系统设计过程 (10)2.4 机械结构设计 (11)2.4.1 传动结构 (11)2.4.2外形框架 (12)2.4.3整体搭建 (12)第3章系统硬件电路的研究与设计 ................................................................... ..143.1 控制系统硬件电路总体结构设计 (14)3.2 控制芯片选择 (15)3.3 系统电源电路设计 (16)3.4 电机及驱动系统设计 (18)3.4.1 步进电机的选择 (18)3.4.2电机驱动模块 (19)3.5 激光及驱动系统设计 (20)3.6 LCD显示模块 (21)3.7 键盘模块设计 (22)3.8 辅助系统设计 (23)第4章系统软件的研究与设计 ........................................................................... ..244.1 控制系统软件的总体设计 (24)4.1.1 控制系统软件开发环境 (24)4.1.2控制系统软件总流程 (24)4.2 初始化及对刀模式 (25)4.3 串口数据接收程序设计 (26)4.4 G代码解析模块 (27)4.4.1 G代码简介 (27)4.4.2 G代码解析程序设计 (28)4.5 插补控制介绍 (30)4.5.1逐点比较插补算法 (30)4.5.2直线插补实现 (32)4.5.3圆弧插补实现 (33)4.6 步进电机控制软件设计 (35)4.7 键盘模块软件设计 (36)4.8 上位机软件 (37)4.8.1 图形转G代码 (37)4.8.2 G代码发送 (38)第5章系统整体测试 .............................................................................................. ..395.1 系统参数 (39)5.2 激光雕刻机整机测试 (40)5.2.1 测试流程 (40)5.2.2测试结果 (40)第6章总结与展望 .................................................................................................. ..42 致谢 .. (43)参考文献 (44)第一章绪论1.1 前言激光的产生标志着一个新兴学科的产生，从上世纪六十年代开始，激光加工技术迅速发展。
激光立体成形实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过激光立体成形（Laser Solid Forming，LSF）技术，实现复杂形状金属零件的快速制造。
通过实验，了解激光立体成形的基本原理、工艺参数对成形质量的影响，以及如何优化工艺参数以获得高质量的成形件。
二、实验原理激光立体成形技术是一种基于激光熔覆原理的增材制造技术。
其基本原理如下：1. 在计算机中生成零件的三维CAD模型；2. 将模型按一定的厚度分层，切片，将三维数据信息转换成一系列二维轮廓信息；3. 在数控系统的控制下，用同步送粉激光熔覆的方法，将金属粉末材料按照一定的填充路径在一定的基材上逐点填满给定的二维形状；4. 重复以上过程逐层堆积，形成三维实体零件。
三、实验材料与设备材料：- 金属粉末：Ti6Al4V合金粉末；- 基材：Ti6Al4V合金板材。
设备：- 激光立体成形机：德国EOS公司EOSINT M280；- 激光器：IPG公司YLP-6000光纤激光器；- 数控系统：德国EOS公司EOS roast；- 扫描电镜：日本日立公司S-4800；- X射线衍射仪：德国Bruker公司D8 Advance。
四、实验方法1. 根据零件的三维CAD模型，设置分层厚度、扫描速度、送粉速率等工艺参数；2. 将金属粉末和基材放置在成形机上；3. 启动激光器，开始激光立体成形实验；4. 实验完成后，将成形件取出，进行外观检查、尺寸测量、力学性能测试等。
五、实验结果与分析1. 外观检查：成形件表面光滑，无明显的缺陷，如气孔、裂纹等。
2. 尺寸测量：成形件尺寸与设计尺寸基本一致，误差在可接受范围内。
3. 力学性能测试：- 拉伸试验：成形件抗拉强度、屈服强度、伸长率等力学性能指标均达到设计要求；- 硬度测试：成形件硬度均匀，硬度值符合设计要求。
4. 微观组织分析：- 扫描电镜分析：成形件微观组织致密，晶粒细小，无明显的缺陷；- X射线衍射分析：成形件晶粒取向良好，无明显的织构。
毕业论文（设计）激光切割机机械系统设计
【摘要】面对高韧性、高强度材料和精密细小的零件，普通机床难以胜任，于是激光切割机就诞生了。
相比于传统切割机省去了刀具的磨损，更换等不可避免环节，优势较明显。
所以激光切割机在未来制造业中将扮演越来越重要的角色，对其的研究也是有积极意义的。
此次设计了一台数控激光切割机，就是在原有普通切割机基础上升级完成了改装。
完成了一台由单片机控制的激光切割机，并加上以前机床没有的切屑处理装置，这次采取的是Z轴浮动模式，工作平台XY轴向移动的基础设计。
没有采用Z轴全动模式主要考虑到激光发射源的高能性，倘若Z轴激光源同时进行XY方向运动的话，势必对高能激光源带来一些不确定性，所以我这次决定用集中控制分别驱动的模式。
此外还进行了受力分析，强度计算，滚珠丝杠的选择，以及电机的驱动系统设计计算。
本设计主要针对机床机械系统进行了分析设计,主要包括机床整体结构,受力等方面.其次，这次还对机床切屑处理进行结构设计，在切屑处理细节上取得了一定成果。
在步进电机选用上下了很多功夫，因为这是一个系统的心脏。
所以对电机起动力矩进行了反复验算，对步距角进行了严格控制，因为动力驱动系统的好坏是决定整个系统的好坏的关键。
此外，我还对传动系统的刚度进行了验算，确定工作台不出现爬行状态，确保机床安全有效运行。
【关键词】激光切割机床，结构设计，Z轴浮动Mechanical engineering and automation 【ABSTRACT】In the face of high toughness, high strength material and fine fine parts,common machine tool is not competent, so laser cutting machine was born. Compared with the traditional cutting machine, the wear and tear of the tool is avoided, and the advantages are obvious.. So laser cutting machine in the future manufacturing will play an increasingly important role, and its research is also active.The design of a CNC laser cutting machine, is the original general cutting machine based on the upgrade completed a modification. Completed a controlled by single chip microcomputer, laser cutting machine, and before the machine is not the chip treatment device, this is Z axis floating mode, XY axial movement of platform based design. Without the use of Z axis moving mode mainly take into account the high energy of laser emission source, if Z axis laser source at the same time the direction of movement of the XY is bound to the high-energy laser source bring some uncertainty, so this time I decided to use centralized control separately driven mode. In addition, the strength analysis, the strength calculation, the choice of the ball screw and the design and calculation of the drive system of the motor are also carried out.. This design mainly for the mechanical system of the machine tool were analysis and design, mainly includes the overall structure of the machine, force etc.. Secondly, the on machine to ol chip processing for structural design in chip details of the deal has made some achievements. The selection of the stepper motor with a lot of effort, because this is the heart of a system. So the motor starting torque were repeatedly checked, the strict control of step angle, because the quality of the power driven system is the key to determine the quality of the whole system. In addition, I have the stiffness of the transmission system checked, determine the working table does not appear crawling state, to ensure the safe and effective operation of the machine tool.【Key words】laser cutting machine tools, Mechanical systemdesign，Z floating axle目录1 绪论 (1)1.1课题背景与现实意义 (1)1.2现实意义 (2)1.3设计任务 (3)1.4总体设计方案与模拟图 (4)2 机械部分XY工作台与Z轴基本结构设计 (5)2.1 XY工作台设计 (5)2.1.1主要设计依据及其参数 (5)2.1.2 XY工作台部件的系统受力分析 (5)2.1.3确定XY工作台尺寸与估算重量 (6)2.2 Z轴随动系统的设计 (6)3 滚珠丝杠传动系统的设计计算 (7)3.1 强度计算 (7)3.2 滚珠丝杠副的传动效率 (7)4 直线滚动导轨的选型 (8)5 步进电机及其传动机构的确定 (9)5.1 步进电机的选用 (10)5.1.1 脉冲当量和步距角 (10)5.1.2步进电机上起动力矩的近似计算 (10)5.1.3确定步进电机最高工作频率 (11)5.2齿轮传动机构的确定 (11)5.2.1传动比的确定 (11)5.2.2齿轮结构主要参数的确定 (11)5.3步进电机惯性负载的计算 (12)6 传动系统刚度的论证 (14)6.1 工作台不出现爬行的条件 (14)6.2根据微量进给的灵敏度来确定传动系统刚度 (14)7 消隙的方法与预紧 (15)7.1消隙方法 (16)7.1.1偏心轴套调整法 (16)7.1.2锥度齿轮调整法 (17)7.1.3双片齿轮错齿调整法 (17)7.2预紧 (18)8 关于切割过程中产生切屑的处理办法 (19)结论 (20)参考文献 (21)致谢 (22)绪论1.1课题背景激光被誉为二十世纪最重大的科学发现之一，自1960年问世就引起了科学家的高度重视.激光加工技术一直以来都是国家“十二五”规划中将高端装备制造业列为重要的新兴产业，这对激光加工产业无疑是良好的契机，也势必对激光加工机床制造和产品升级带来巨大商机。
简易造型机的毕业设计
毕业论文(设计)开题报告题目：简易造型机的设计姓名：学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：学号：指导教师：2013年03 月11 日说明一、有关说明毕业论文(设计)题目确定后，学生应尽快征求导师意见，讨论题意与整个毕业论文(或设计)的工作计划，然后根据课题要求查阅、收集有关资料并编写研究提纲，主要由以下几个部分构成：1.研究(或设计)的目的与意义。
应说明此项研究(或设计)在生产实践上或对某些技术进行改革带来的经济、生态与社会效益。
有的课题过去曾进行过，但缺乏研究，现在可以在理论上做些探讨，说明其对科学发展的意义。
2.国内外同类研究(或同类设计)的概况综述。
在广泛查阅有关文献后，对该类课题研究(或设计)已取得的成就与尚存在的问题进行简要综述，只对本人所承担的课题或设计部分的已有成果与存在问题有条理地进行阐述，并提出自己对一些问题的看法。
3.课题研究(或设计)的内容。
要具体写出将在哪些方面开展研究，要重点突出。
研究的主要内容应是物所能及、力所能及、能按时完成的，并要考虑与其它同学的互助、合作。
4.研究(或设计)方法。
科学的研究方法或切合实际的具有新意的设计方法，是获得高质量研究成果或高水平设计成就的关键。
因此，在开始实践前，学生必须熟悉研究(或设计)方法，以避免蛮干造成返工，或得不到成果，甚至于写不出毕业论文或完不成设计任务。
5.实施计划。
要在研究提纲中按研究(或设计)内容落实具体时间与地点，有计划地进行工作。
二、注意事项1.开题报告的撰写完成，意味着毕业论文(设计)工作已经开始，学生已对整个毕业论文(设计)工作有了周密的思考，是完成毕业论文(设计)关键的环节。
在开题报告的编写中指导教师只可提示，不可办代替。
2.无开题报告者，不准申请答辩。
3.本表要用计算机填写，签字要手写，一式三份，本人、导师、所在学院(要原件)各一份。
4．学生可根据内容的多少调整表格的大小。
激光立体成形性能研究报告
激光立体成形性能研究报告激光立体成形（Laser and Stereolithography, SLA）是一种利用激光束将液态光敏材料逐层照射固化的快速造型技术。
该技术可以生产出复杂形状的零件，并且具有高精度、高表面质量和生产效率高等优点。
本报告将对激光立体成形的性能进行研究，并对其在不同领域的应用进行分析。
首先，我们对激光立体成形的成型精度进行了测试。
通过制作一系列小尺寸复杂形状的零件，并测量其尺寸精度，我们发现激光立体成形的精度可以达到亚毫米级别。
这对于一些对零件尺寸要求较高的应用非常重要，如医疗器械和航空航天领域。
其次，我们对激光立体成形的表面质量进行了研究。
通过对成型零件表面进行观察和测量，我们发现激光立体成形的表面质量非常好，可以达到光滑的效果，并且不需要进一步的加工。
这极大地提高了制造效率，减少了后续加工的时间和成本。
此外，我们还对激光立体成形的生产效率进行了评估。
通过制作一系列大小不同的零件，并测量其成型时间，我们发现激光立体成形的生产效率比传统的制造方法高很多。
这是因为激光立体成形通过逐层固化材料来制造零件，而传统的制造方法需要经过多个步骤，如切削加工和组装。
最后，我们对激光立体成形在医疗器械和汽车制造领域的应用进行了分析。
我们发现，激光立体成形可以用于制造定制化的医疗器械，如义肢和种植体，以满足不同患者的需求。
在汽车制造领域，激光立体成形可以用于制造复杂形状的零件，并且可以根据需要进行设计和优化，从而提高汽车的性能和安全性。
综上所述，激光立体成形是一种具有高精度、高表面质量和高生产效率的制造技术。
它在医疗器械和汽车制造等领域具有广泛的应用前景。
但是，仍然需要进一步的研究来改进激光立体成形的工艺参数和材料选择，以进一步提高其性能。
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摘要自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cps250型激光固化成型机的机械结构进行了设计，包括：1、X-Y扫描机构；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。
X-Y方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AbstractThis article specifically for three-dimensional modeling of light-cured structural design of mechanical systems. X-Y scanning normally used to screw drive. Through the motor rotation, with another even reached the screw shaft, through to the X and Y to the two motors of rotation to achieve XY to scan; Z to the table, also by the screw and a rail. Z to the table by the extension units, columns, screw composition, its transmission is through the same motor rotation axis is to pass even reached the screw by screw to achieve the rotation of the table move up or down.Through the three-dimensional modeling of light-cured in the design and mechanical systems, making their campaigns and drive more reasonable and stable, then in the production process so that it can better carry out production.Key word: SLA Scanning agencies Rapid Prototyping Transmission目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第1章绪论 (1)1.1 快速原型技术简介 (1)1.1.1 RP的基本构思 (1)1.1.2 几种典型的快速成型技术 (2)1.1.3 各种成型方法简介及对比 (3)1.2 快速成型精度概述 (3)1.3 立体激光固化成型（SLA）的成型原理 (5)1.4 SLA的国内外发展现状 (6)1.5 本次设计的主要工作 (7)1.5.1 主要设计任务 (7)1.5.2 主要技术参数 (7)第2章机械结构的设计方案 (8)2.1 X-Y向扫描运动机构的设计 (8)2.2 Z轴升降系统设计 (9)2.3 刮刀系统的设计 (10)第3章机械结构的设计计算 (11)3.1脉冲当量、传动比及步进电机步进角的确定 (11)3.2 滚珠丝杠的选型与计算 (11)3.2.1滚珠丝杠受力计算 (11)3.2.2 滚珠丝杠螺母副的选型和校核 (13)3.3 导轨的选型及计算 (18)3.3.1 初选导轨的型号 (18)3.3.2 计算滚动导轨副的距离寿命L (18)3.4 步进电机的选择 (19)3.4.1 步进电机简介 (19)3.4.2 传动系统等效转动惯量的计算 (20)3.4.3 所需转动力矩的计算 (21)3.5 联轴器的选择 (24)3.6 轴承寿命计算 (25)3.6.1 X-Y向深沟球轴承寿命计算： (25)3.6.2 Z向深沟球轴承寿命计算： (26)3.7 刮刀系统设计 (26)3.7.1 刮板的选择 (26)3.7.2 刮板的材料和移动速度对涂层质量的影响 (28)第4章控制方式简介 (29)4.1 8051芯片简介 (29)4.1.1 8051的内部结构 (29)4.1.2 8051引脚功能 (30)4.2 光栅尺位移传感器简介 (31)4.3 进给伺服系统 (32)结论 (34)致谢 (35)参考文献 (36)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。
1.1 快速原型技术简介快速原型制造技术(Rapid Prototype)，简称 RP，是先进制造技术的重要分支。
它是80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突破之一，对制造业的影响可以与20世纪50~60年代的数控技术相比。
快速成型技术综合了机械工程、CAD、数控技术、激光技术、及材料科学技术，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而可以对产品设计进行快速评估、修改及功能试验，大大缩短了产品的研制周期。
而以RP系统为基础发展起来并已成熟的快速工装模具制造、快速精铸技术则可以实现零件的快速制造。
它是基于一种全新的制造概念——增材加工法。
由于CAD技术和光机电控制技术的发展，这种新型的样件制造工艺就日益在生活中得到应用。
1.1.1 RP的基本构思任何三维零件都可看成是许多二维平面沿某一坐标方向迭加而成，因此可利用分层切片软件，将计算机产生的CAD三维实体模型处理成一系列薄截面层，并根据各截面层形成的二维数据，用粘贴、熔结、聚合作用或化学反应等手段，逐层有选择地固化液体(或粘结固体)材料，从而快速堆积制作出所要求形状的零部件(或模型)。
传统的制造方法是基于材料去除(material remove)概念，先利用CAD技术作出零件的三维图形，然后对其进行数值分析(有限元分析、模态分析、热分析等)，再经动态仿真之后，通过CAM的一个后处理(Post Process)模块仿真加工过程，所有的要求均满足之后，形成NC文件在数控机床上加工成形。
快速原型制造技术RP 突破了传统加工中的金属成型(如锻、冲、拉伸、铸、注塑加工)和切削成形的工艺方法，是一种“使材料生长而不是去掉材料的制造过程”，其制造过程的主要特点是：1、新的加工概念。
RPM是采用材料累加的概念，即所谓“让材料生长而非去除”,因此,加工过程无需刀具、模具和工装夹具，且材料利用率极高;2、突破了零件几何形状复杂程度的限制,成形迅速,制造出的零件或模型是具有一定功能的三维实体；3、越过了 CAPP(Computer Aided Process Planning)过程，实现了 CAD/ CAM的无缝连接；4、RP系统是办公室运作环境,真正变成图形工作站的外设。
由于 RPM可以快速、自动、精确地将CAD模型转化成为具有一定功能的产品原型或直接制造零件，因此它对于缩短产品的研发周期、控制风险、提高企业参与市场竞争的能力，都具有重要的现实意义。
1.1.2 几种典型的快速成型技术1、立体激光固化成型 SLAStero Lightgraphy Apparatus又称激光立体造型、激光立体光刻或立体印刷装置。
2、薄片分层叠加成型LOM薄片分层叠加成型（Laminated Object Manufacturing）工艺又称叠层实体制造或分层实体制造。
LOM工艺采用薄片材料，如纸、塑料薄膜等作为成型材料，激光器（或刀）在计算机控制片材表面事先涂覆上一层热熔胶。
加工时，用CO2下按照CAD分层模型轨迹切割片材，然后通过热压辊热压，是当前层与下面已成型的工件层粘接，从而堆积成型。
LOM工艺只需在片材上切割出零件的截面轮廓，而不用扫描整个截面。
因此易于制造大型、实体零件，而且LOM制作的零件不收缩、不变形，精度可达±0.1mm，切片厚度0.05～0.50mm。
工件外框与截面轮廓之间的多余材料在加工中起到了支撑作用，所以LOM工艺也无需添加支撑。
3、选择性激光粉末烧结成型 SLS选择性激光粉末烧结成型（Selected Laser Sintering）工艺又称为选区激光烧结，由美国的克萨斯大学奥斯丁分校的C.R.Dechard 于1989年研制成功。
SLS工艺是利用粉末材料（金属粉末或非金属粉末）在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下逐渐堆积成型。
此法采用CO激光器作能源，在工作台上均匀铺2上一层很薄（0.1-0.2mm）的粉末，激光束在计算机控制下按照零件分层轮廓有选性的进行烧结。
全部烧结完后去掉多余的粉末，在进行打磨、烘干等处理便获得零件。
SLS工艺的特点是材料适应面广，不仅能制造塑料材料，还能制造陶瓷、石蜡等材料的零件。
特别是可以直接制造金属零件，这使SLS工艺颇具吸引力。
另一特点是SLS工艺无需加支撑，因为米有被烧结的粉末起了支撑作用。
因此可以烧结制造空心、多层镂空的纷杂零件。
4、融积成型技术 FDM融积成型技术(Fused Deposition Modeling)的制造过程是，首先通过系统随机的Quick slice和SupportWorks软件将CAD模型分为一层层极薄的截面，生成控制FDM喷嘴移动轨迹的几何信息。
运作时，FDM加热头把热塑材料(如聚脂塑料、ABS塑料、蜡等)加工到临界状态，在微型机控制下，喷嘴沿着CAD确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。
如此反复，由下而上形成一个三维实体。
FDM的制作精度目前可达±0.127mm，连续堆积范围 0.0254～0.508mm，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DSPC (Direct Shell Production Casting)来源于三维印刷(3D Printing)快速成型技术。
其加工过程是先把CAD设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。