直接金屬SLS快速成型機的研究及其參數化設計.pdf

1、直接金屬SLS快速成型技術相對于車削、銑削等傳統金屬制件的加工手段，具有生產周期短、生產靈活性高、不受產品外形設計限制以及成型精度高等優(yōu)點，受到各制造業(yè)的青睞，是一項新型的、具有很大發(fā)展?jié)摿Φ慕饘俪尚图夹g。直接金屬SLS快速成型技術的工藝原理是以一般的選擇性快速成型技術為基礎，都是基于離散/堆積成型原理的新型數字化成型技術。首先由計算機輔助設計系統中的CAD技術模擬制件的三維模型，再由成型機根據模型，利用切片技術進行層層燒結，最后成型制

2、件。由于其先進性，國內外對這一項成型技術都做出了大量的研究，但是國內對于成型機的相關研究還不夠透徹，設備主要是靠進口，且價格昂貴，國內生產的設備燒結出的制件成型精度較差，性能質量不達標。針對目前國內存在的相關問題，圍繞成型機及其相關裝置的功能和結構，展開本次課題內容。
　　 以直接金屬SLS快速成型機的工藝原理、結構以及存在的缺陷為理論依據，以促進成型技術發(fā)展、改善制件的成型精度與機械性能以及提高生產效率為理念，展開本次課題的研

3、究內容。首先，對成型機的整機及其各組成部分裝置的功能結構進行研究設計;成型機的主要結構部分包括:成型缸裝置、供粉缸裝置、鋪粉裝置、預熱裝置、成型腔部分以及成型機機架。通過對各裝置的功能結構及工藝原理進行分析，掌握成型機的設計要領，為后續(xù)研究內容的展開奠定了基礎。其次，主要針對直接影響成型制件質量及成型精度的鋪粉裝置進行了研究與設計;對實現鋪粉運動的傳動系統的相關參數進行計算，并校核其傳動精度。在燒結過程中，由于激光與金屬粉末的相互作用，

4、會發(fā)生球化飛濺現象，造成鋪粉過程無法順利完成。針對這一缺陷，為實現鋪粉運動的順利進行，實現對金屬粉末的均勻鋪展，對鋪粉裝置進行優(yōu)化設計。降低球化飛濺現象的發(fā)生概率，提高燒結件的成型精度。再者，金屬粉末在進行燒結過程中，溫度場的分布同樣是影響制件質量和成型精度的重要影響因素;在冷卻過程中，熱應力集中會造成制件的翹曲變形，影響制件的質量和成型精度。應用基于ANSYS的有限元分析功能，對單一金屬粉末(鈦)在燒結過程中溫度場的分布進行模擬分析，

5、建立數學模型，總結出燒結工藝參數對溫度場的影響情況，以便能夠選擇出最優(yōu)參數組進行燒結，獲得高質量的制件。最后，將參數化設計應用到成型機的設計中;目前，產品的結構設計方式比較固定，一旦設計出來就很難再改變其參數，參數化設計方法可以解決這一難題。應用基于Pro/E系統中的Pro/Program程序功能模塊，對直接金屬SLS快速成型機各結構部分進行參數化設計，可以實現相關參數變換而不改變其主要結構，提高了其設計靈活性，以便未來能夠對成型機的結