激光選區(qū)熔化鋪粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、近年來，增材制造技術(shù)得到了廣泛關(guān)注與飛速發(fā)展。作為增材制造技術(shù)的重要分支，激光選區(qū)熔化技術(shù)(Selective Laser Melting，SLM)因具備加工成本低、力學(xué)性能優(yōu)良等諸多優(yōu)點(diǎn)，已在航空、航天、生物醫(yī)療、模具制造等相關(guān)制造領(lǐng)域得到了初步應(yīng)用。然而，目前商業(yè)化的SLM成形設(shè)備開放程度有限，難以實(shí)現(xiàn)加工工藝參數(shù)的任意調(diào)節(jié)，難以全方位開展SLM成形機(jī)理研究及熔道分析試驗(yàn)，難以實(shí)現(xiàn)陶瓷等新材料的成形工藝開發(fā)。
　　本文探索并開

2、發(fā)自主的SLM試驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的任意調(diào)節(jié)和新材料的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，從而為研究SLM成形機(jī)理打下基礎(chǔ)。
　　本文將SLM試驗(yàn)平臺(tái)劃分為激光器與掃描系統(tǒng)、鋪粉系統(tǒng)、氣氛保護(hù)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制四個(gè)模塊。從實(shí)驗(yàn)室需求，確定試驗(yàn)平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行功能闡述和方案設(shè)計(jì)。
　　鋪粉系統(tǒng)是SLM試驗(yàn)平臺(tái)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本文提出了成形缸鋪粉進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制仿真方案。在伺服電機(jī)、滾珠絲桿等關(guān)鍵部件選件校核基礎(chǔ)上分別建立鋪粉進(jìn)給

3、系統(tǒng)的有限元模型和控制仿真模型。
　　針對(duì)導(dǎo)柱直徑、安裝位置以及滾珠絲桿安裝方式等設(shè)計(jì)結(jié)合ANSYS有限元軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變分析以優(yōu)化結(jié)構(gòu);同時(shí)模擬輥?zhàn)愉伔圻^程產(chǎn)生的不同壓力對(duì)鋪粉進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)精度影響。
　　根據(jù)建立的控制模型，利用Simulink軟件設(shè)計(jì)PID控制器進(jìn)行控制仿真分析以提高鋪粉控制精度、減少穩(wěn)態(tài)誤差;并以M2成形設(shè)備為驗(yàn)證對(duì)象，以該鋪粉系統(tǒng)的參數(shù)作為模型參數(shù)，根據(jù)鋪粉精度測(cè)試驗(yàn)證控制模型的正確性。