序号（学号）： 长春光华学院毕 业 设 计 LOM快速成型机设计 姓 名教 学 院机械工程专 业班 级13401指导教师2017年04月12日长春光华学院 毕业设计专用纸LOM快速成型机设计摘要 在第三次工业革命之后，随着计算机技术的发展和其他新技术不断涌现，制造业再一次焕发了自己的青春，也有了一些新的发展，例如及时库存控制，灵敏制造，外协承包，物流的规划与统筹是一些著名的新技术。这些技术的应用极大地改善了产品的品质，降低了制造成本，尤其对更新换代的产品更有意义。而近年来，快速成型则是制造领域中倍受瞩目的一种新工艺，它以其优良的产品品质，低廉的制造成本，以及加速产品进入市场等特色，日益成为成功制造厂商的竞争优势。因此我们也要掌握这项先进技术，并且将之发展壮大，我相信经过我们共同的努力一定会使我国的制造业得到更大的发展。关键词 LOM 快速成型技术 控制系统Rapid forming machine of LOM typeAbstract After the third industrial revolution.as the development of the technology of the computer and other new technologies are emerging constantly.the manufacturing industry has radiated ones own youth again. there is some new development too. such as the inventory control in time, make sensitively.the other association contracts.the planning and conducting of the logistics is some famous new technologies. Have improved the quality of the products greatly.has reduced the manufacturing cost in application of the technology.especially more meaningful to the products that are updated. And in recent years.it is a kind of new craft receiving much concern in manufacturing field to shape fast.it with fine products quality their.cheap manufacturing cost.accelerate product enter such characteristics as the market.etc become successful manufacturers competition advantage day by day. So we is it master the advanced technology to want too.and its development. I believe undergo we common efforts sure to make manufacturing industry of our country get heavy development.Keywords Laminated object manufacturing Rapid Prototyping Technology Control systemII目 录目 录I第1章 绪论11.1 概述11.2快速成形的原理11.3快速成形的应用21.3.1 在产品设计中的应用21.3.2 在模具制造中的应用21.3.3 在矫形医学中的应用3第2章 LOM型快速成型机设计42.1 概述42.2 LOM型快速成形机原理52.3 工艺过程于特点52.4 成型材料52.5 整机设计63.1 计算机73.4 激光切割机构73.5 可升降工作台73.6 机架8第4章 机械部分设计计算94.1 激光切割系统94.1.1传动装置设计94.1.3轴承的选择154.1.4导轨的设计164.1.5电机的选用174.1.6联轴器的选用184.2 可升降台的设计计算194.2.1.估算平台和工件重量194.2.2.电动机的选用224.2.3.导轨的设计24第5章 数控部分设计265.1 确定硬件电路总体方案265.2 单片机的选择(即主控制器CPU的选择)265.3 数据存储器的扩展285.4 IO接口的扩展295.5 键盘、显示器接口电路315.6 数据采集系统的设计31谢辞33参考文献34I第1章 绪论1.1 概述产生于20世纪80年代的快速成形技术是先进制造技术的重要组成部分。该技术是基于离散，堆积成形原理，集成了计算机、数控、激光、新材料等技术发展起来的，与60年代的数控技术一样对制造业产生了巨大的影响。快速成形经过十多年的发展，目前已有几十种工艺及相应的商品化设备。在这一领域，美国一直处于领先地位，各种新工艺大都在美国最新出现，研究，开发的工艺种类也最多。其次在欧洲，日本发展规律也很快。国内在该领域的研究起步较晚，20世纪90年代初开始涉足，经过几年的努力，在快速成形工艺研究，成形设备开发，数据处理及控制软件，新材料的研发等方面都做了大量卓有成效的工作，赶上了世界发展的步伐并有新的创新。1.2快速成形的原理快速自动成型(Rapid Prototyping)技术是近年来发展起来的直接根据CAD模型快速生产样件或零件的成组技术总称，它集成了CAD技术、数控技术。激光技术和材料技术等现代科技成果:是先进制造技术的重要组成部分。与传统制造方法不同，快速成型从零件的CAD几何模型出发，通过软件分层离散和数控成型系统，用激光束或其他方法将材料堆积而形成实体零件。由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加，因而可以在不用模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。快速自动成型技术问世不到十年，已实现了相当大的市场，发展非常迅速。人们对材料逐层添加法这种新的制造方法已逐步适应。制造行业的工作人员都想方设法利用这种现代化手段，与传统制造技术的接轨工作也进展顺利。人们用其长避共短，效益非凡。与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段一起，快速自动成型已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段，在航空航天、汽车摩托车、家电等领域得到了广泛应用。快速成型的过程是首先生成一个产品的三维CAD实体模型或曲面模型文件，将其转换成STL文件格式，再用一软件从STL文件 切(Slice)出设定厚度的一系列的片层，或者直接从CAD文件切出一系列的片层，这些片层按次序累积起来仍是所设计零件的形状。然后，将上述每一片层的资料传到快速自动成型机中去，类似于计算机向打印机传递打印信息，用材料添加法依次将每一层做出来并同时连结各层，直到完成整个零件。因此，快速自动成型可定义为一种将计算机中储存的任意三维型体信息通过材料逐层添加法直接制造出来，而不需要特殊的模具、工具或人工干涉的新型制造技术。快速成型技术与传统方法相比具有独特的优越性和特点:（1）产品制造过程几乎与零件的复杂性无关，可实现自由制造(Free FormFabrication)，这是传统方法无法比拟的。（2）产品的单价几乎与批量无关，特别适合于新产品的开发和单件小批量零件的生产。（3）由于采用非接触加工的方式，没有工具更换和磨损之类的问题，可做到无人值守，无需机加工方面的专门知识就可操作。（4）无切割、噪音和振动等，有利于环保。（5）整个生产过程数字化，与CAD模型具有直接的关联，零件可大可小，所见即所得，可随时修改，随时制造。（6）与传统方法结合，可实现快速铸造，快速模具制造，小批量零件生产等功能，为传统制造方法注入新的活力。1.3快速成形的应用1.3.1 在产品设计中的应用快速制作样件，虽然在材质上与最终的实际产品有差异但由于形状及尺寸精度高，可以用来 进行产品的形状和尺寸评判，甚至可以进行部分性能测试，与传统的样机生产相比，不仅大 幅度地节省时间，百且大幅度地节约费用。快速成形技术与三座标测量、三维激光扫描、工业CT结合使用，还可以快速实施反求(逆向) 工程。1.3.2 在模具制造中的应用(1)快速成形件直接用作模具LOM制作的纸模经表面处理直接代替砂型铸造的木模，对于形状复杂的高精度模具，其优点 尤为突出。LOM制作的纸模具经表面处理直接用作低熔点合金铸造模、试制用注塑模或失蜡铸造中的蜡 模的成形模。SLS制作的模具经渗铜后，直接用作金属模具。(2)用快速成形件作母模，翻制软模具所谓软模具，是指用硅橡胶、环氧树脂、聚氨脂等材料制作的模具。用快速成形件作母模浇注上述材料可形成软型腔，形成软模具，这种软模具可用小批量生产，例如：注塑件、低熔点合金离心铸造件等。对于塑料件，除了常见的热注射成形(注塑机)外，还可采用反应式注塑法进行小批量生产(见附图)。反应式注塑的优点是：使用液态原料在室温、低压下注塑，对模具要求不高。固化后得到的聚氨脂件与通过注塑机得到的工业热塑性材料性能相似，可得到不同颜色的 制件。 所需设备简单、便宜，易于操作，所用材料价格也不高。(3)用快速成形件翻制硬模具所谓硬模具是指金属模具、陶瓷模具、石膏模具等。制作方法有两种：一种是直接用LOM制作纸基模具，经表面金属电弧喷镀和抛光后研成金属模。另一种是所谓金属面、硬背衬模具，制作方法是以快速成形件(如LOM件)作母模，用电弧 喷镀法 在母模表面喷镀形成1.6-6.4mm的金属壳体，然后移去母模，在壳的背面注入金属基合成材料(液态金属)或环氧树脂，形成所谓金属面、硬背衬模具。上述硬模具可用于砂型铸造、消失模的压型制作、注塑模以及简易非钢质拉深模。用快速成形技术制作模具，既避开了复杂的机械切削加工，又可以保证模具的精度，还可以 大大缩短制模时间、节省制模费用，对于形状复杂的精度模具，其优点尤为突出。但是目前还存在着模具寿命相对较短的缺点，即使是金属面、硬背衬模具，其使用寿命也不及真正的金属模，所以快速成形模具较适合于单件小批量生产。1.3.3 在矫形医学中的应用每个人骨骼、牙齿各不相同，在矫形医学中常常遇到对人体的部分骨骼或牙齿进行修补、复制的问题，如何度身定制是一个过去不易解决的难题，常常给医生带来麻烦，给病人带来痛苦。激光快速成形技术给这一状况带来转机，利用反求(逆向)工程的原理，可以方便快捷地解决 这一问题，最近在北大医院就进行了一次成功的应用。一位骨盆癌症患者需要用人工半骨盆置换其病变损坏的右侧半骨盆，过去这种手术需要在手术过程中边测量边磨削调整，也难以达到理想