目錄 開 題 報 告 課題介紹 不同于傳統加工的材料去除法或變形成形法，快速成形法制造的零件是采用增材法制成的一次成形件。從成形角度來看，任何零件均可看作是由無數個空間薄片疊成的三維幾何體，薄片的形狀就是幾何體的截面形狀。如果能夠將這些薄片逐片制作出來，然后依次將它們逐層粘合在一起，最終即可得到期望的零件。這就是快速成形技術的基本原理。因此，快速成形就是將三維零件的制造問題轉化為兩維面片的制作，從而使三維復雜實體的制作變得非常簡單 大 的 程度上，快速成形加工系統與傳統的數控機床有著極大的相似，兩者都可以 直接接受采用 具設計零件文件，加工系統普遍采用直角坐標系，如 X,Y, Z 坐標軸等等。快速成形加工系統與數控機床的最直觀差別在于，前者通常使用激光而不是刀具來實現對零件的加工。快速成形制造系統的原型制作過程都是在 型的直接驅動下進行的，因此有人將快速原型制造過程稱之為數字化成形。型在原型的整個制作過程中相當于產品在傳統加工流程中的圖紙，它為原型的制作過程提供數字信息。目前國際上商用的造型軟件如, 都有多種數據接口，一般都提供了直接能夠由快速原型制造 系統中切片軟件識別的 據格式，而 據文件是將三維實體的表面三角形化，并將其頂點信息和法矢有序排列起來而生成的一種二進制或 件。隨著快速成形制造技術的發展， 型的據格式已逐漸成為國際上公認的通用格式。 在快 速 成 形系統加工過程中，系統應用軟件將計算機三維實體模型在Z 向離散，形成一系列具有一定厚度的薄片，激光束 (或其它能量流 )在計算機的控制下掃描二維輪廓或者有選擇地固化或粘結某一區域，從而形成構成零件實體的一個層面，這樣逐漸堆積便形成一個三維實體 (原型 )。最后通過后處理 (如深度固化、修磨等 )，使其達到功能件的要求。近期發展的快速成形技術主要有 : 分層實體制造工藝 (、 選 擇 性 激 光 燒 結 工 藝 ( 立體光刻成形 (熔融沉積造型 (、立體三維印刷 (3課題名稱 ： 三位打印機結構設計 課題背景 ： 快速 成 形 (術是國際上1980 年代末期發展起來的一種新型制造技術，它高度集成了自動控制、買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 1 - 數控技術、 算機、激光技術等學科的最新成果。快速成形技術在航空航天、機械電子及醫療衛生等領域有著廣闊的應用前景，迅速成為制造領域的研究熱點，己經成為企業新產品設計、開發、生產的有效手段 制造業的要求也越來越高，這就促使制造業進一步縮短新產品的研制和投放市場的周期，提高產品質量和降低產品開發成本。同時，要求提高制造小批量 、多品種產品的靈活性，以滿足社會個性化需求。與傳統的設計開發工具相比，快速成形技術無論是在開發周期還是成本方面都具有相當的優勢。此外，依靠快速成形技術，還可以進一步改造現有的制造模式，提高整個制造產業的加工水平，并使之朝先進制造方向邁進 。 目前， 術向兩個方向發展：工業化大型系統，用于制造高精度、高性能零件；自動化的桌面小型系統，此類系統稱為概念模型機或臺式機，主要用于制造概念原型。發達國家許多科研機構（如 司）及教育單位（中等職業學校甚至中小學）已經開始購買此種小型 備，并極有可能進入家庭。 美國通用汽車公司也計劃為其每位工程師配備一臺此類設備 。 工作內容和要求： 1 x y 掃描裝置設計 2 升降工作臺設計 3 整機總裝配圖設計 設計參數 最大成型空間： 150描運動最大速度： 100mm/s X Y 重復定位精度 ： 向重復定位精度： 動件最大質量： 2千克 課題的重點和難點： 快速成形系統目前所面臨的主要問題包括 :成形精度不高、材料種類有限和零件機械性能不足等，而機械性能主要取決于所使用的材料類型。與常規由金屬和工業塑 料制造的零件相比，快速成形系統成形件比較脆弱，而且有些材料成本較高，或者污染環境、對人體有害。 材料包括聚酯、造橡膠、熔模鑄造用蠟和聚脂熱塑性塑料等。 在快速成形系統中最普通的誤差源可分為數學誤差、與工藝有關誤差和與材料有關的誤差。數學誤差包括對零件表面形狀的近似、沿正軸方向上的有限數目的分割，諸如垂直尺寸的階梯狀和精度。基于 體 - 2 - 造型的數據準備方法正處在開發研究之中，該方法可以精確地將零件表面形狀輸入快速成形系統。與工藝有關的誤差影響 面和 Z 軸方向上的片層形狀、不同片層的對準及整體三維形 狀。 這些誤差主要取決于設備的精度及操作者的經驗。與材料有關的誤差主要是收縮 /膨脹、撓曲，收縮是因固化 (冷卻 )材料時產生的，它是能夠預計的尺寸收縮量，可以用修正 型來補償這種收縮誤差。另外，因收縮引起的內應力會導致零件變形和撓曲。減少收縮的措施有選擇合適的制造控制系統、開發或探索收縮率小的或不能產生內應力的材料以及應力釋放等方法。 此外 ，還可以通過某些措施減少或消除快速成形系統制件的直觀缺陷，如臺階效應、燒結變形。臺階效應 :臺階效應不僅與掃描間隔和切片層厚有關，而且還與加工時的模型位置有關，同樣的模 型，不同的放置方式其效果會明顯不同。 課題為制作掃描機構以及工作臺，初步擬定用步進電機以及滾珠絲杠可以達到所需精度要求，方法為 立體三維印刷 (3采用噴頭垂直方向不變，工作臺向下進給，材料以及噴頭，送絲機構設計尚有待斟酌，定位為辦公室簡易快速材料成型裝置，作為產品的直觀物理模型，以便與研究相關參數及其性能。裝置本身也應該有溫度控制系統等輔助系統。 其 二維工作臺結構 傳動裝置初步打算使用同步齒形帶，來達到要求的精度。使用導軌來保證精度 鋪粉裝置由工作活塞、送粉活塞、兩個工作缸體、鋪粉輪、驅動裝 置組成，如圖 3示。步進電機驅動齒輪 ,每加工完一層后 ,工作活塞下降 ,送粉活塞上升，然后鋪粉滾輪來自動實現鋪粉。該滾輪在兩平行的齒帶之間架設，由步進電機驅動，滾輪完成兩個功能 : (1)鋪粉； (2)壓緊。 圖 3 鋪粉裝置結構示意圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 3 - 在設計中要求活塞的運動分辨率高，定位精度好，同時考慮到實驗裝置結構的緊湊性，因此選用齒輪螺紋副來實現活塞的直線運動。此時由電機軸上的一個齒輪驅動兩邊絲杠的運動，齒輪作轉動 ,絲杠作直線運動，實現零件 總體構成 ,如圖 4 所示，這是一種主從式結構。系統采用 從機做成接口卡置入主機內。 用 然后將數控加工文件處理 成一定格式并通過 單片機完成 及 粉裝置的自動進行和 圖 4 計算機硬件組成及其控制對象 可能用到的主要知識和 技能： 機械工程測試技術方面的有關知識。 機械工程，制圖基礎知識 電工基礎知識 需要自學的知識和技能： 關于快速成型的各類知識 工作計劃 - 4 - 3 2602 查閱資料，調研，確定設計方案，提交開題報告 4 0332 設計，計算及修改設計方案 4 2421 繪制裝配圖，教師審核電子版圖紙 5 2211 撰寫說明書，修改裝配圖，繪制其他圖紙 6 1218 集中出圖，打印說明書，準備答辯 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 5 - 目 錄 第一章 言 . - 5 - 速原型技術簡介 . - 6 - . - 6 - 速成型技術的原理 . - 7 - . - 8 - 第二章 基本方案的確定 . - 9 - . - 10 - . - 10 - . - 11 - . - 12 - 第三章主要零部件的選型 . - 15 - . - 15 - 軟件環形分配器及其程序設計 . - 16 - 軸器的選用 . - 17 - 線導軌的選用 . - 18 - 型直線導軌的選用 . - 19 - 輪的選用 . - 20 - . - 20 - 第四章噴頭的仿真模擬以及電機的計算 . - 21 - 頭的仿真模擬計算 . - 21 - 于步進電機的計算 . - 25 - 總結 . 錯誤 !未定義書簽。 致謝 . 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 . - 27 - 附錄 . - 28 - 第一章 言 第一章 言 - 6 - 速原型技術簡介 快速成形 (術是國際上1980 年代末期發展起來的一種新型制造技術，它高度集成了自動控制、數控技術 、 算機、激光技術等學科的最新成果。快速成形技術在航空航天、機械電子及醫療衛生等領域有著廣闊的應用前景，迅速成為制造領域的研究熱點，己經成為企業新產品設計、開發、生產的有效手段 制造業的要求也越來越高，這就促使制造業進一步縮短新產品的研制和投放市場的周期，提高產品質量和降低產品開發成本。同時，要求提高制造小批量、多品種產品的靈活性，以滿足社會個性化需求。與傳統的設計開發工具相比，快速成形技術無論是在開發周期還是成本方面都具有相當的優勢。此外，依靠 快速成形技術，還可以進一步改造現有的制造模式，提高整個制造產業的加工水平，并使之朝先進制造方向邁進。 目前， 業化大型系統，用于制造高精度、高性能零件；自動化的桌面小型系統，此類系統稱為概念模型機或臺式機，主要用于制造概念原型。發達國家許多科研機構（如 教育單位（中等職業學校甚至中小學）已經開始購買此種小型 備，并極有可能進入家庭。美國通用汽車公司也計劃為其每位工程師配備一臺此類設備。 見的快速原型制造方法 ，其工藝原理是：從最底層開始，激光在光敏樹脂表面掃描，在掃描過程中，激光的曝光量超過樹脂固化所需的閾值能量的地方才會發生聚合反應形成固態。 利用激光 所提供的能量有選擇性地融化熱塑性塑料以形 成三維零件。 利用熱塑性細絲在移動頭中進行熔化，熔化后的材料在移動的過程中被擠壓出來堆積零件。 通過逐層激光剪切薄紙材料制造零件的一種技術。 3D 三維打印成型是在計算機的控制下，利用噴頭噴射粘接劑，噴射粘接買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 7 - 劑的路徑材料被粘接在一起，而其它地方仍為松散粉末，層層粘接得到最后的三維實體。 圖 速成型技術的原理 不同于傳統加工的材料去除法或變形成形法，快速成形法制造的零件是采用增材法制成的一次成形件。從成形角度來看，任何零件均可看作是由 無數個空間薄片疊成的三維幾何體，薄片的形狀就是幾何體的截面形狀。如果能夠將這些薄片逐片制作出來，然后依次將它們逐層粘合在一起，最終即可得到期望的零件。這就是快速成形技術的基本原理。因此，快速成形就是將三維零件的制造問題轉化為兩維面片的制作，從而使三維復雜實體的制作變得非常簡單 大 的 程度上，快速成形加工系統與傳統的數控機床有著極大的相似，兩者都可以直接接受采用 工系統普遍采用直角坐標系，如 X,Y, Z 坐標軸等等。 快速成形加工系統與數控機床的最直觀差別在于，前者通常使用激光而 不是刀具來實現對零件的加工。快速成形制造系統的原型制作過程都是在 此有人將快速原型制造過程稱之為數字化成形。 為原型的制作過程提供數字信息。目前國際上商用的造型軟件如 , 都有多種數據接口，一般都提供了直接能夠由快速原型制造系統中切片軟件識別的 將其頂點信息和法矢有序排列起來而生成的一種二進制或 著 快速成形制造技術的發展， 型的 第一章 言 - 8 - 在快 速 成 形系統加工過程中，系統應用軟件將計算機三維實體模型在 成一系列具有一定厚度的薄片，激光束 (或其它能量流 )在計算機的控制下掃描二維輪廓或者有選擇地固化或粘結某一區域，從而形成構成零件實體的一個層面，這樣逐漸堆積便形成一個三維實體 (原型 )。最后通過后處理 (如深度固化、修磨等 )，使其達到功能件的要求。 圖 速成型示意圖 次設計的任務 為研究開發價格低廉、精度較高、有自主版權的新型的三維 實物打印機，從而實現從三維 擬模型到實物原型的快速轉換。由此種成型過程生成的原型件可用于設計的校驗與評審、零件實物裝配檢驗、展品或商業競標樣件、消失模的主模型等，可藉此縮減企業新產品設計與開發周期和成本。總體 方 案 設 計 思路，延伸于二維打印機。即在二維打印圖形上不斷累加，形成三維實體。本項目開發產品可以作為 計的終端設備，有很大的市場容量。三維打印機可以快速提供概念模型，供設計評估，避免模具工裝等生產準備工作的風險，從而可以大大加快新產品開發速度，降低新產品開發成本，大大提高企業的競爭能力 和快速響應市場的能力。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 9 - 工作內容和要求： 1 X 2 升降工作臺設計 3 整機總裝配圖設計 設計參數 最大成型空間： 150描運動最大速度： 100mm/s X Y 重復定位精度： 向重復定位精度： 動件最大質量： 2千克 10千克 設計日程安排 資料，調研，定設計方案，提交開題報告。 計，計算，修改設計方案。 制 裝配圖，教師審核電子版圖紙。 寫說明書，修改裝配圖，繪制其他圖紙，教師審核說明書 中出圖，打印說明書，準備答辯。 第二章 基本方案的確定 第二章 基本方案的確定 - 10 - 初方案 工作臺在 上由于重復定位精度比較的高，考慮采用閉環控制，工作臺在 上由直流伺服電機驅動，電機經過減速機構，通過滾珠絲杠來帶動工作臺運動，用光電編碼器作為測量反饋組件。 安裝限位開關。工作臺在 Z 軸上運動時，只需要按照層高不斷下降，因此，可以使用一個步進電機，通過減速機構帶動絲杠驅動工作 臺向下運動。出于對安全的考慮，要安裝限位開關（可用一個簡單的行程開關來實現），在工作臺碰到開關之后，立即停止運動。采用活塞式升降臺單獨的鋪粉機構。 圖 渡 方案 考慮到三維打印機應定位為辦公室內的小型機器。并且最初的方案將造成整體尺寸過于龐大，不符合設計的初衷，因此改用步進電機帶動同步齒形帶在光杠組成的平面中進行 樣減少整體尺寸，符合小型機器的概念，也能適當減少加工成本，和零件成本。并且能夠達到要求精度等級。草圖見下圖： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 11 - 圖 渡方案圖 期方案 經過多次實踐觀察以及經驗總結，從復印機的鋼絲機構汲取的靈感，確定了以鋼絲為主要傳動機構的方案。 該二維工作臺有諸多優點： 工作臺的反向間隙小 分辨率高 響應速度快 因此選用滑輪鋼絲機構牽引工作臺做 面的移動。 并初步繪制結構圖如下 第二章 基本方案的確定 - 12 - 圖 絲繩驅動的二維工作臺 鋪粉機構也做了很大改動，鋪粉裝置由工作活塞、送粉活塞、兩個工作缸體、鋪粉輪、驅動裝置組成，如下圖所示。步進電機驅動齒輪 ,每加工完一層后 ,工作活塞下降 ,送粉活塞上升，然后鋪粉滾輪來自動實現鋪粉。該滾輪在兩平行的齒帶之間架設，由步進電機驅動，滾輪完成兩個功能 : (1)鋪粉； (2)壓緊。 圖 粉機構示意圖 終方案 經過一段時間的畫圖和思考以及有限的實驗，對之前的方案做了多項改進和優化。 傳動更有效。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 13 - 個步進電機驅動，用以驅動掃描系統。慧斌 梁偉文 賓鴻贊 劉瓊 在論文激光分形燒結快速成形裝置的研制 的 實驗如下： 在 2D 掃描系統中要求 向的靈敏度、定位精度高，并要求牽引力小、移動輕便，為此選擇高精度的直線滾動導軌，重復定位誤差為 m；可以完美的完成本三維打印機的任務。 本文設計的掃描系統在 X、過百分表來測驗，試驗結果，表 1， 2 示： 表 1 10 步 1 2 3 4 5 6 位移 7 8 9 10 11 12 位移 2 10 1 2 3 4 5 6 位移 7 8 9 10 11 12 位移 方向平均每走一步的位移為 Y 方向平均每走一步的位移為 結果符合設計要求。 向間隙實驗的結果： 著向后走，通過比較前后兩次的位移，即可判斷反向間隙，當 里存在著 是當連續走時，重復定位精度基本上無誤差。當連續走 150步后，接著反向走 150步，位移基本為零。方向 類似 ，基本上被消除。該實驗裝置 向間隙基本消除。 造性的將平面鋼絲系統用于成型儲料箱升降裝置，使成型空間與儲料空間之間形成正比關系，成型時，儲料箱板逐漸上升，同時由于鋼絲作用，成型箱板同步下降一定高度，并且儲料箱板逐漸上升高度與成型箱板下降高度相等，然 后刮板開始刮料，這樣就不會造成普通鋪粉機構所遇到的各種問題，比如廢料回收一類的先天不足問題。同時由于兩個板聯動自重互相抵消，使電動機的載荷大幅下降。 - 14 - 合兩側高出 1毫米的箱壁組成一個半封閉的空間，通過 終方案示意圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 15 - 第三章 主要 零 部 件的選 型 進電機的選用 步進電機是一種能將數字輸入脈沖轉換成旋轉或直線增量運動的電磁執行元件。每輸入一個脈沖電機轉軸步進一個步距角增量。電機總的回轉角與輸入脈沖數成正比例，相 應的轉速取決于輸入脈沖頻率。 步進電機是機電一體化產品中關鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進電機慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點。廣泛應用于機電一體化產品中，如：數控機床、包裝機械、計算機外圍設備、復印機、傳真機等 。 圖 百格拉公司的三相混合式步進電機采用交流伺服原理工作，運用特殊精密機械加工工藝，使步進電機定子和轉子之間間隙僅為 50子和定子的直徑比提高到 59%，大大提高了電機工作扭矩，特別是高速時的工作扭矩。由于定子和轉子上磁槽數遠多于五相和兩相混合式步進電機，使三相混合式步進電機可以按五相和兩相混合式步進電機的步數進行工作。電機的扭矩僅與轉速有關，而與電機每轉的步數無關，例如： 200步和 10000 步， 800轉 /分時的扭矩都是 格拉公司的步進電機系統在低速時運行極其平穩，幾乎無共振區，高速時扭矩大，運行特性類同交流伺服電機，被稱為具有交流伺服電機運行性能的步進電機系統。 百格拉公司的步進電機系統廣泛應用于紡織機械、機床、包 裝機械、印刷機械、搬運機械、醫療儀器、光學儀器、裝配機械等自動化控制設備中。 第三章主要零部件的選型 - 16 - 電機型號 相電流 （ A） 保持扭矩 ( 工作扭矩 ( 空載啟動速度 （ r/s） 轉動慣量 （ 重量 （ 2 步進電機相電壓分為 32555機每轉的步數可任意設置為： 200、 400、 500、 1000、 2000、 4000、 5000、 10000步 /轉 圖 軟件環形分配器 及其 程序 設計 功率放大后 ,分別與電機的 A、 B、 C 三相連接。電機以三相六拍方式 ,電機正轉的順序為 A ,反轉為A 們的分配如表 1所示 ,設 相應的相位繞組通電。把 表中的數值按順序存入內存的 ,并分別設定表頭地址為表尾的地址為 計算機的 按從表頭開始逐步加 1 的順序變化 ,電動機正向旋轉 ,如果按從 逐步減 1 的順序變化 ,電機反轉。 圖 算機三相六拍環形分配表 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 17 - 程序框圖如下： 軸器的選用 固螺栓型 特點 波紋管型彈性聯軸器 零回轉間隙 高扭矩剛性和靈敏度 彈性波紋管型結構補償徑向、角向和軸向偏差 偏差存在的情況下也可保持等速作動 順時針和逆時針回轉特性完全相同 免 維護，超強抗油和耐腐蝕性 波紋管的材料為全不銹鋼或磷青銅（軸套鋁合金） 兩端不同孔徑大小的產品型號也備有庫存 子程序的入口 ,出口如下 : 入口 : 步進電機步數。 正反轉控制 ,0為正轉 , 0 為反轉。 以上參數在主程序中給定。 出口 : 子程 序結束時電機狀態 ,供下次調用參考。 主程序主要完成初始化 ,根據電機的選擇開關及方式選擇開關設置相應標志等工作 ,實現的框圖 ,如圖所示。 第三章主要零部件的選型 - 18 - 圖 聯軸器 結構和材料 尺寸 產品編號 A L W E F G M 擰緊力矩 (Nm) 2 明 所有產品皆配有 緊固螺栓。 孔徑尺寸等于或小于 4 的軸套配有一個緊固螺栓。 緊固螺栓型聯軸器的孔徑公差 軸心公差建議為 線導軌的選用 線導軌的特長 ： 定位精度高，重現性佳 直線導軌的滾動運動方式，摩擦系數特別小，尤其靜摩擦力與動摩擦力的差距很小，即使在微量進給時也不會有空轉打滑的現象，解析能力與重現性最佳，因此可以實現 m 級的定位精度。 低摩擦阻力，可長時間維持精度 直線導軌的滾動摩擦力可減小至滑動導軌摩擦阻力的 1/201/40，尤其潤滑結構簡單，潤滑容易，潤滑效果優良，摩擦接觸面的磨 耗最底，因此可以長時間維持行走精度。 可承受四方向的高負荷能力 幾何力學結構的最佳設計，可同時承受徑向、反徑向與橫方向的負荷，并保持行走精度，同時可輕易藉由施于預壓與滑塊數量，就可以提高起性能與負荷能力。 適合高速化之應用 摩擦阻力小的特性，對設備的驅動馬力需求低，節省能源效果大，尤其運動磨耗小，溫升效應低，可同時實現機械小型化與高速化需求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 19 - 組裝容易并具互換之特性 直線導軌的安裝只要在銑削或研磨加工的安裝面上，以一定的組裝步驟，即能重現直線導軌的加工密度，可降低傳統鏟花加工的時間與成本。并且其可互換之特 性，可以將滑塊任意配裝在同型號的滑軌上，同時又保持相同的順暢度與精密度，機臺組裝最容易，維修保養最容易，維修保養最簡。 圖 動直線導軌副安裝尺寸 型直線導軌的選用 微型導軌 準型 列 特點： 高負荷 ,高扭矩功能 滾珠軌道設計采歌德式結構 ,其接觸角為 45 度 ,以達到四方等負荷之效果 :并在有限空間限制下 ,使用較大尺寸鋼珠 ,以提高負荷能力 ,充分展現高負荷 ,高扭矩功能 . 嵌入式設計 滑座鋼體與框架 ,端蓋及密封片 之結合方式采嵌入式設計 ,不須使用螺絲固定 ,節省結構設計之空間 。 精度等級 ,H,P,供設計選用 。 防塵設計 薄型底面密封及端面密封構成全密閉防塵設計 :可彈性搭配 。 回流孔特殊設計 鋼珠回流孔及回轉道由全密閉式塑膠框架及塑膠端蓋構成 ,結構簡單 ,鋼珠循環更平穩 ,噪音低 。 潤滑 滑座于兩端由密閉式潤滑注油孔設計 ,可經由鋼珠循環將潤滑油帶到第三章主要零部件的選型 - 20 - 表面 ,達到潤滑的效果 。 保持器設計 滑座具高剛性鋼珠保持器 ,以確保運送途中 安全 并且滑座容易裝配 。 材質 滑座鋼體或滾珠皆使用不銹鋼淬透熱處理材質 。 圖 型 滾動直線導軌副安裝尺寸 輪的選用 滑輪采用慈溪市橫河鎮梅園滑輪廠生產的非標準滑輪。中間有軸，外包塑料。 本設計用到 3種，一種一側有軸， 3個用于 一種是兩側都有軸，數量較多 ，用于 另一種只有一個，由于空間位置問題，選用螺線線式的雙層結構滑輪，以便使鋼絲繞行 結構所需。 它零件的選用 噴頭 采用類似 于壓電噴頭的結構壓電噴墨技術是將許多小的壓電陶瓷放置到噴墨打印機的打印頭噴嘴附近，利用它在電壓作用下會發生形變的原理，適時地把電壓加到它的上面。壓電陶瓷隨之產生伸縮使噴嘴中的墨汁噴出，在輸出介質表面形成圖案。 粘接劑儲存輸送裝置 是仿照打印機墨盒的結構制成，粘接劑本身消耗很少，將噴頭與粘接劑儲存輸送裝置整合在一起。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 21 - 螺釘，螺母，彈簧墊圈 由于圖書資料不夠詳細，無法了解一些小螺釘，螺母，彈簧墊圈的具體尺寸，所以選用了 762 ， 017 六角螺栓。 可調式腳架 可以調整調整螺母來保證機器水平。底部為減震作用的尼龍材料。 X 向移動板 采用普冷鋼板 2次沖壓而成，提高效率。 第四章 噴頭 的 仿真模擬 以及電機的計算 頭的仿真模擬計算 臺灣 陳政宏 等人 的 研究結果證明， 噴嘴的壓力 變化 與 時間 近似 呈正弦關系 （詳見論文 微噴墨技術應用之模擬及實驗驗證 ），如圖 由于在 72s 之后，噴嘴內部液體的壓力對于已經斷裂的液滴已經不會產生任何影響，因此在仿真系統中，因波傳遞所造成噴嘴最上層的壓力隨時間變化之關系只標示到 72s 。 圖 圖 時間表 依據流體力學理論，對于不可壓縮流體之牛頓流體，流體流動的數學連續方程式 ( (1) 動量方程式 ( 第四章噴頭的仿真模擬以及電機的計算 - 22 - (2) (3) (4) 其中 p(g/密度 ; m(g/s)為黏滯系數 ; P(g/壓力 ; u、 v及 w(cm/s)分別為 x、 y及 g cm/表面張力在 x、 y及 gz(cm/ x、 y及 欲模擬一帶有自由表面的瞬時流體流動情形，首先要能訂出自由表面的位置，其次是要 能計算出自由表面隨時間變化的情形，最后是要能處理自由表面的邊界條件，在本研究中我們選擇使用流體體積 (of 來處理這類三度空間的問題。 是由 人所提出，以流體體積比例 (of 概念，來追蹤自由表面的形態與變動。首先在計算系統 (立一組流體體積函數 F(x, y, z, t)，它的值介于 0 和 1 之間。當一個格子內充滿流體時其值為 1，空格子時其 值為 0，若 和 1之間則屬于自由界面格子，即氣液共存的情況。因此 在處理 似的界面位置必需被重建，以便提供正確 研究在界面重建及 耦合 來計算，在三度空間上以一任意方向之平面來表示自由表面，進而根據此平面之移動位置來計算 步驟 1: 建立 /重建自由表面。 步驟 2: 計算速度場。 步驟 3: 計算 值的分布 為了能夠在自由表面的邊界上獲得較準確的速度與壓力，本研 究將表面張力的效應納入考慮并采用 推導至三維的狀態， 表面張力視為一連續的、橫跨于界面的作用力，等同于動量方程式中的 b，并由下式求得 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 23 - 仿真系統首先以水來作測試。模擬結果的 3-D 圖所示。視角為與水平面呈 30 度，由圖可以清楚觀察從液滴生成、液滴串斷裂、尾液滴 (形、衛星液滴與主液滴結合成單一液滴、液滴撞擊到標的與撞擊后液滴擴張到最大半徑之模擬結果。本研究主要討論液滴生成與飛行之模擬結果并與實驗驗證。 圖 模擬彈射序列 的液滴參數圖 模擬結果如圖所示，圖中 20對應之實驗觀測照片如圖所示。在 20由于噴嘴上方的正壓力推擠噴嘴內部之液體，使得液體開始由噴口噴射出，此時液滴形狀呈現半月形。在 26因為正壓力持續作用而給予液滴一加速度，因此液滴速度與長度均增加。在 40 44噴口附近的液體受到噴嘴內部向上拉回之負壓力，使得向下速度減小，同時并受到下方液滴串之表面張力相互作用，于是產生頸縮現象，由模擬結果與實驗照片可知液滴串均在 56間產生斷裂，在此 階段模擬與實驗具有高度的一致性。 在 62s 之后，液滴串已經完全和噴嘴分離，形狀具有圓渾的頭端和細長的尾端，由于尾端受到表面張力的作用，產生一向下的加速度，使細長的尾端向下之速度迅速增加并追上頭端的速度，頭尾兩端相互靠近，液滴串的長度開始減小，由于尾端質量的累積致使體積也變大形成尾液滴。 模擬與實驗在 80s 時有些許的差異，實驗照片之部份尾液滴和液滴串已脫離而在模擬結果上則尚未完全脫離，以致 80s 之后，模擬結果之尾液滴較大、尾液滴較實驗早形成圓球體。模擬結果在 86間因表面張力作用，尾液滴和主 液滴分離，形成衛星液滴，由于衛星液滴的速度扔較主液滴大，在 92上主液滴并結合成單一液滴；在實驗照片上，衛星液滴與主液滴則在 104成單一液滴。 第四章噴頭的仿真模擬以及電機的計算 - 24 - 20 26 32 38 44 50 56 62 圖 模擬結果 20至 62 s 20 26 32 38 44 50 56 62 圖 實驗觀察 20 至 62 s 在液滴飛行距離方面，為模擬與實驗結果之比較；在液滴體積方面，實驗觀察之液滴體積為 236 擬結果之液滴體積為 229 液滴形態、斷裂時間 、飛行距離與 體積等四方面，模擬結果與實驗觀察比對具有不錯的吻合 。 68 74 80 86 92 98 104 110 圖 68買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 25 - 68 74 80 86 92 98 104 110 圖 68實驗結果 圖 對比飛行距離液滴 之間模擬結果與實驗觀察結果 于步進電機的計算 計算齒輪的減速比 根據所要求脈沖當量，齒輪減速比 i=(=1(1 式中 o/脈沖） S 沖） 計算工作臺，絲桿以及