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2.2.1 整体布局示意图
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通风除尘设备、小集料箱、激光室、电气柜。
传动装置基本确定后，在进行整体设计的考虑。首先根据重量和刚度的要求选取机架为铝合金框架式结构，用于支撑设备的其他部分。机架下安有四个地脚螺栓，用于调整设备的水平；同时安有四个脚轮，便于搬运。其原理较简单，其原理结构简图如图1。
1 铺粉滚筒；2聚焦镜；3悬臂；4工件；5余料收集箱；6烧结缸；7活塞；8 滚珠丝杠；9步进电机；10供粉缸
图1 结构原理简图
两个缸的结构相同，位于工作平台下方支撑架上，集料箱位于成型缸的左边下料口的下方，小集料箱位于料缸的右边下料口的下方，电气柜位于主机的右下紧靠着小集料箱，加热灯位于成型室上方的加热框内，可以左右拖动，方便取出工件，通风除尘设备位于成型室的左上方，激光室位于成型室的上方，用来安装激光扫描器。具体的整体结构装配见总装配图。
2.3 电气部分设计
电气部分是整个成型机的核心，相当于人的神经中枢。电气部分的设计也相当的重要。在控制中常用的控制系统有工控机、单片机、PLC可编程控制器。各种控制方法的特点如下：
1 工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机，而工业现场一般具有强烈的震动，灰尘特别多，另有很高的电磁场力干扰等特点，且一般工厂均是连续作业即
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一年中一般没有休息。因此，工控机与普通计算机相比必须具有以下特点： 1) 机箱采用钢结构，有较高的防磁、防尘、防冲击的能力。 2) 机箱内有专用底板，底板上有PCI和ISA插槽。 3) 机箱内有专门电源，电源有较强的抗干扰能力。 4) 要求具有连续长时间工作能力。
另外，由于以上的专业特点，同层次的工控机在价格上要比普通计算机偏贵，但一般不会相差太多。
2 单片机是应工业测控系统数字化、智能化的迫切要求而提出的。片内存储器容量较小；可靠性好，其高速操作基本在片内进行，程序指令及常数，表格固化在ROM中不易破坏；控制能力强；一般单片机内无监控程序或系统通用管理软件，不具备自开发的能力，只放置有用户调试好的应用程序，常用于小型智能单元，或大型系统。
3 PLC具有很好的柔性控制程序可变；具有高度可靠性，适用于工业环境；功能完善，现在的PLC具有数字量和模拟量输入/输出、逻辑和算术运算、定时、计数、顺序控制、等功能；易于掌握，便于维修、价格低廉。另外，PLC不需要专用的机房，为工业现场的大量直接应用提供了方便，常用于工业现场，过程控制。
在成型机的控制系统中选用工控机作为控制机。由于其良好的显示效果，可以直接看到零件的图形。其上的PCI和ISA插槽可以直接插相应的控制卡，使控制系统比较简单，可靠。为保证运动的可靠，在小车运动的极限位置装上行程开关，在缸体升降的极限位置，也装上行程开关，确保运动的可靠性。
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3 设计计算
3.1 铺粉机构的设计
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铺粉机构的作用是将成型缸的粉料铺平，它由两根直线导轨、铺粉车驱动电机(步进电机)、减速器、联轴器、铺粉小车和铺粉车罩组成。 3.1.1 小车速度的确定
根据本次设计的要求最大成型尺寸450×450mm，据此拟定成型室的空间长度为1100mm。设定小车需要在2秒内完成一次铺粉过程，小车的行程是2200mm。小车在这个过程中要经过加速-匀速-减速三个速度变换的过程，当速度在减速到零时，停止几秒后再反向加速，加速到一定速度时再匀速，然后在碰到行程开关时减速复位的运动过程。小车运动示意图如图2：
v
错误！未找到引用源。 图2 小车运动示意图
根据上述条件假设小车铺粉过程中，一个行程的加速时间t1与减速时间t3相等 即 t1=t3 =0.2
小车匀速运动时间为
t?0.5t?t1?t3?10?0.2?0.2?9.6t
设定小车加减速运动时的加速度大小相等即 错误！未找到引用源。 根据加速度公式可得： 错误！未找到引用源。
错误！未找到引用源。
错误！未找到引用源。
又因为行程距离错误！未找到引用源。
所以s?at12?at1t2?a?0.22?a?0.2?0.96?1.1 ?a?0.56m/s2
s1?s2?0.5at12?0.5?0.56?0.22?0.0112m错误！未找到引用源。 3.1.2 小车铺粉过程的受力分析
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进时各阶段所受的力分别如下：
a 加速阶段
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小车来回运动的情况是相同的，现在研究小车铺粉的运动，做以下分析。小车在前
在小车刚启动的时候，受到自身重力G、粉料的阻力F1、导轨的阻力F2、电机的推力F3、小车惯性力F，支持力F4。
设小车前进的方向为正方向。则在加速阶段，小车的受力如下图3：
v
F4
F3
F1 F2 F
G
图3 加速阶段小车受力分析
b 匀速阶段
在小车匀速运动的时候，小车受到自身重力G、粉料的阻力F1、导轨的阻力F2、电机的推力F3，支持力F4。在此阶段，小车处于匀速平衡状态，不受惯性力。其受力情况如下图4所示：
v
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F4
F3
F1 F2
G
图4 匀速阶段小车受力分析
c 减速阶段
小车减速的时候，受到自身的重力G、粉料的阻力F1、导轨的阻力F2、小车的惯性力F，电机的推力F3。 此时的惯性力与小车的运动方向相同。受力如下图5：
v
F4
F3 F
F1 F2
G
图5 小车减速阶段的受力分析
现在的加工中，一般铺粉的厚度为0.21mm，在铺粉的过程中，铺第一层时厚度较大，在机床的设计过程中，为了保证机床的可靠性，取小车铺粉的最大厚度为5cm。粉料的密度为ρ=0.5g/cm3小车与粉料的摩擦系数为μ1= 0.04，小车与导轨的摩擦系数为μ
2
=0.5则小车在铺粉过程中，每次最多推动的粉料的体积为：