光固化快速成型机液位控制机构优化设计

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1、机械管理开发总第140期MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENTTotalof1402014年第4期No．42014设计试验光固化快速成型机液位控制机构优化设计陈艳芳（河源职业技术学院，广东河源５１７０００）摘要：光固化快速成型是一种堆加材料新型快速成型加工方法，成型过程中，成型精度是零件加工的关键，液槽树脂Z轴方向液位控制影响成型精度及制作效率。针对光固化成型（SL）中树脂液位控制和树脂利用率的问题，Z轴升降系统采用三副滚珠丝杆螺旋副机构来粗、微调节液面高度，控制液位和提高树脂利用率。实践证明，采用滚珠丝杆螺旋副传动，产品成型精度提高，满足整机对液

2、位控制精度要求，树脂的利用率提高２７畅２％。关键词：光固化成型；液面高度；滚珠丝杆副；光敏树脂；精度中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1003‐773X（2014）04‐0008‐04引言控制成为关键。快速成型技术（RapidPrototyping简称RP）目前针对上述问题，国内有少数科研人员已发展于２０世纪８０年代，它集成了自动控制、三经开展了对光固化成型设备液面控制技术的研究，维CAD、激光技术、新材料，可以自动、高效、华中科技大学薛飞、莫健华、黄树槐在光固化成精确地将概念设计转化为真实的产品原型，产品［１］型中液位控制系统的研究中论述了激光非接触的生产周期大大

3、减少。快速成型技术的出现，推反射测量法，利用在线测量和误差补偿法来控制动第三次工业革命的快速进程，现已成为学术界液面；中科院广州电子有限公司叶世栋、李耀棠和制造行业的热门技术。光固化成型（SL）法是在激光固化快速成型的液面控制与涂覆［２］中，对快速成型技术之一，其成型精度高，技术成熟，液面控制技术与涂覆技术进行了对比分析，姚广应用广泛。与传统制造去除材料不同，光固化成［３］晓、姚新在激光成型机维修探讨中对液面控制型采用堆织成型原理，通过紫外激光照射液态光和激光头的维修进行了论述，上述的研究只是从敏树脂从而固化成型。在实际成型过程中，光敏激光控制的角度进行了研究，但是目前无人从粗

4、、树脂液面需保持在同一高度位置，并且要求均匀微调节液面高度机构角度研究液面控制技术和提涂覆在前一层已固化光敏树脂上，它直接影响到高树脂利用率。本设计针对粤东快速成型中心的产品原型在Z方向上的成型精度，甚至影响到产光固化成型设备出现上述问题，设计一种粗、微品制作过程的失败。当一个产品成型完后，液槽调节液面高度机构，采用此机构提高了光固化成里的光敏树脂数量减少，树脂液面如何维持在同型件的精度，减少了光敏树脂投放次数和数量，一高度，如何最大限度地利用光敏树脂，减少树有效提高光敏树脂利用率。脂投放的次数和数量，提高树脂的利用率，液面1原有设计方案和结构组成收稿日期：２０１４‐０６‐２９

5、１畅１光固化成型工作原理基金项目：河源市科技课题：基于光固化快速成型机光固化快速成型机由激光器、扫描器、液面树脂液面控制技术研究，项目编号：２０１２－１０７控制装置、液面刮平装置、计算机控制系统组成，作者简介：陈艳芳（１９８１—），女，硕士，讲师，现就其工作原理图如下页图１所示：计算机将建好的职于河源职业技术学院，主要研究方向为机械工程。三维CAD模型进行分层切片和加支撑，每一层陈艳芳：光固化快速成型机液位控制机构优化设计2014年第4期·9·切片截面为二维轮廓数据，控制系统控制紫外激三副滚珠丝杠副机构进行传动，省去中间齿轮传光束按照分层切片的二维轮廓轨迹对液槽里的液动，减少传

6、动误差，可实现螺旋传动转换为直线态光敏树脂进行扫描，紫外激光与光敏树脂发生运动。滚珠丝杆副比滑动丝杆副相对比驱动力矩光聚合反应，固化，形成产品的一个薄层截面。降低２／３，即可以节省电量，滚珠丝杆副运动形一层固化后，升降台带动工作台向下移动，已固式是滚动运动，避免了滑动的爬行现象，保证了化树脂层浸没液态光敏树脂里，激光束进行第二液面控制精确定位的微进给，这一点对液面高度次扫描，固化，如此周而复始堆织，直至整个产控制的精确定位尤为重要，另滚珠丝杆的无侧隙、品原型制造完成，再进行后处理（去除支撑、打刚性高、传动效率高、发热小等特点，保证了对磨、上色等）。从工作原理可知，成型时液面高度

7、液面高度控制的精确定位，确定设计方案为：控制对产品的精度和质量有重大影响。１）微调：通过滚珠丝杠副上的体积块（材料为铝块，质量轻，不会与光敏树脂发生化合反应）的下降或上升来微调液槽内的树脂液面高度；２）粗调：通过液槽底部的液槽升降机构（液槽升降螺母与液槽升降丝杆）进行粗调整个液槽高度，液槽内的树脂液面整体相对工作台上升或图１光固化成型原理图下降，实现微调不能实现的液面高度调节，节省１畅２原有液面控制机构树脂数量。粤东快速成型中心的光固化成型机原有的液２畅２液面高度控制机构优化设计［２］面高度