【摘要】：選擇性激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技術(shù)是增材制造領(lǐng)域最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一,該技術(shù)利用金屬粉末的逐層疊加原理實(shí)現(xiàn)零件的制造,具有廣泛的材料和設(shè)計(jì)適應(yīng)性,在高精度、高致密度、高機(jī)械性能的金屬?gòu)?fù)雜薄壁結(jié)構(gòu)件的制造領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用前景。選擇性激光熔化成形設(shè)備作為SLM技術(shù)的基礎(chǔ)和載體,對(duì)SLM的成形工藝和成形件的性能都有大的影響�，F(xiàn)有SLM成形設(shè)備由于受成形尺寸、加工效率,成形精度等因素限制,不能滿足航空航天、生物醫(yī)療、汽車、模具等領(lǐng)域?qū)Υ蟪叽纭⒏咝�、高精度成形設(shè)備的需求。本文旨在開發(fā)一臺(tái)大尺寸選擇性激光熔化成形設(shè)備,并分析SLM成形設(shè)備誤差及校正方法。研究?jī)?nèi)容主要包括多光束可移動(dòng)式振鏡平臺(tái)的光學(xué)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、振鏡掃描的光學(xué)畸變和形成設(shè)備的幾何誤差分析、綜合誤差的校正。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:(1)根據(jù)SLM成形設(shè)備的加工尺寸、成形精度和加工效率等性能參數(shù),進(jìn)行多光束振鏡掃描光學(xué)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì),并根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案,完成主要光學(xué)元器件的選型、組裝和調(diào)試工作。(2)研究振鏡掃描系統(tǒng)中的光學(xué)畸變誤差,對(duì)物鏡前掃描系統(tǒng)和物鏡后掃描系統(tǒng)兩種不同的掃描形式分別建立數(shù)學(xué)模型,結(jié)合Matlab模擬仿真分析了枕形畸變、聚焦誤差和復(fù)合畸變的誤差量與光學(xué)系統(tǒng)的特征參數(shù)之間的關(guān)系。其中對(duì)于復(fù)合畸變,研究發(fā)現(xiàn),畸變量隨振鏡偏轉(zhuǎn)角度增加而逐漸增大,當(dāng)振鏡偏轉(zhuǎn)角度?_x(28)?_y(28)10~?時(shí),x方向的失真度η_x(28)1.65%,y方向失真度η_y(28)1.86%;當(dāng)?_x(28)?_y(28)20~?時(shí),η_x(28)1.862%,η_y(28)7.98%。(3)針對(duì)SLM成形設(shè)備的幾何誤差,建立基于多體系統(tǒng)的幾何誤差模型,結(jié)合掃描振鏡的投影模型,得到綜合誤差模型。研究發(fā)現(xiàn),振鏡平臺(tái)和升降平臺(tái)的線性位移誤差中指定軸的定位誤差僅對(duì)綜合誤差在該軸向分量誤差有關(guān),且定位誤差大小對(duì)綜合誤差的軸向分量誤差影響是線性累加的效果;有關(guān)角度誤差對(duì)綜合誤差的影響研究發(fā)現(xiàn),振鏡平臺(tái)的角度誤差對(duì)綜合誤差的影響遠(yuǎn)超升降平臺(tái),且振鏡平臺(tái)角度誤差中的(35)?(y)-(35)?(y)對(duì)綜合誤差的y方向誤差起決定作用,(35)?(y)-(35)?(y)對(duì)x方向的誤差起決定性作用。(4)針對(duì)SLM成形設(shè)備的綜合誤差,建立基于實(shí)際坐標(biāo)點(diǎn)和振鏡偏轉(zhuǎn)角精確映射的誤差補(bǔ)償曲面和網(wǎng)格查表校正的綜合校正模型,對(duì)比校正前后的誤差值發(fā)現(xiàn),校正后整個(gè)區(qū)域內(nèi)的誤差值大幅度減小,且在整個(gè)掃描區(qū)域內(nèi)x方向的最大誤差由校正前的-1.6829mm減小到-0.1163mm,y方向的最大誤差由校正前的-1.9253mm減小校正后的0.0973mm。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG665
【圖文】：

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文制造業(yè)的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)德國(guó)工業(yè)的在全球制造業(yè)中競(jìng)爭(zhēng)力。為應(yīng)科技革命和產(chǎn)業(yè)變革所需，進(jìn)一步提升中國(guó)在全球制造業(yè)中競(jìng)爭(zhēng)力發(fā)布了《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（2015 年—2016 年）》正納入國(guó)家戰(zhàn)略，隨后國(guó)務(wù)院頒發(fā)的《中國(guó)制造 2025》中也多次強(qiáng)調(diào)該，在國(guó)家政策、資金和人才等多方因素的驅(qū)動(dòng)下，增材制造技術(shù)得展。擇性激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）技術(shù)是增材制造技術(shù)中的技術(shù)之一，該技術(shù)以金屬粉末為原材料，利用高能激光束直接熔經(jīng)過冷卻凝固而成形的一種技術(shù)。SLM 成形原理如圖 1.1 所示[2]。

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文擴(kuò)束的方法不同，主要分為兩種：伽利略法和開普勒法[9]通常包括一個(gè)輸入的凹透鏡和一個(gè)輸出的凸透鏡。輸入給輸出鏡，因此凹透鏡的焦點(diǎn)和凸透鏡的焦點(diǎn)重合，兩的焦距決定，主要用于低倍數(shù)的擴(kuò)束鏡，其工作原理如下

16圖 2.3 開普勒法擴(kuò)束鏡的工作原理Fig.2.3 The working principle of Kepler beam expander的光束質(zhì)量2M 是衡量光束質(zhì)量的一個(gè)重要參數(shù)，定義為：場(chǎng)光束發(fā)散角的乘積比上基模高斯光束的束腰寬度和遠(yuǎn)場(chǎng)2 所示），其主要包括激光束束腰直徑和遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角。對(duì)于基

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本文編號(hào)：2763619