三維打印快速成型機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).doc

目錄目錄第一章.引言.-1-1.1快速原型技術(shù)簡(jiǎn)介.-1-1.2常見(jiàn)的快速原型制造方法.-1-1.3快速成型技術(shù)的原理.-2-1.4本次設(shè)計(jì)的任務(wù).-3-第二章基本方案的確定.-5-2.1最初方案.-5-2.2過(guò)渡方案.-5-2.3后期方案.-6-2.4最終方案.-7-第三章主要零部件的選型.-10-3.1步進(jìn)電機(jī)的選用.-10-3.2軟件環(huán)形分配器及其程序設(shè)計(jì).-11-3.3聯(lián)軸器的選用.-12-3.4直線導(dǎo)軌的選用.-13-3.5微型直線導(dǎo)軌的選用.-14-3.6滑輪的選用.-15-3.7其它零件的選用.-15-第四章噴頭的仿真模擬以及電機(jī)的計(jì)算.-16-4.1噴頭的仿真模擬計(jì)算.-16-4.2關(guān)于步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算.-20-總結(jié).錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。致謝.錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。參考文獻(xiàn).-22-附錄.-23-本科畢業(yè)論文-1-第一章.引言1.1快速原型技術(shù)簡(jiǎn)介快速成形(RapidPrototypingandManufacturing,RPM)技術(shù)是國(guó)際上1980年代末期發(fā)展起來(lái)的一種新型制造技術(shù)，它高度集成了自動(dòng)控制、數(shù)控技術(shù)、CAD/CAM,計(jì)算機(jī)、激光技術(shù)等學(xué)科的最新成果?？焖俪尚渭夹g(shù)在航空航天、機(jī)械電子及醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，迅速成為制造領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，己經(jīng)成為企業(yè)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)的有效手段.隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，對(duì)制造業(yè)的要求也越來(lái)越高，這就促使制造業(yè)進(jìn)一步縮短新產(chǎn)品的研制和投放市場(chǎng)的周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本。同時(shí)，要求提高制造小批量、多品種產(chǎn)品的靈活性，以滿足社會(huì)個(gè)性化需求。與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工具相比，快速成形技術(shù)無(wú)論是在開(kāi)發(fā)周期還是成本方面都具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。此外，依靠快速成形技術(shù)，還可以進(jìn)一步改造現(xiàn)有的制造模式，提高整個(gè)制造產(chǎn)業(yè)的加工水平，并使之朝先進(jìn)制造方向邁進(jìn)。目前，RP技術(shù)向兩個(gè)方向發(fā)展：工業(yè)化大型系統(tǒng)，用于制造高精度、高性能零件；自動(dòng)化的桌面小型系統(tǒng)，此類系統(tǒng)稱為概念模型機(jī)或臺(tái)式機(jī)，主要用于制造概念原型。發(fā)達(dá)國(guó)家許多科研機(jī)構(gòu)（如IBM公司）及教育單位（中等職業(yè)學(xué)校甚至中小學(xué)）已經(jīng)開(kāi)始購(gòu)買(mǎi)此種小型RP設(shè)備，并極有可能進(jìn)入家庭。美國(guó)通用汽車(chē)公司也計(jì)劃為其每位工程師配備一臺(tái)此類設(shè)備。1.2常見(jiàn)的快速原型制造方法1.立體印刷技術(shù)（SLA）SLA（StereolithograghyApparatus)法，其工藝原理是：從最底層開(kāi)始，激光在光敏樹(shù)脂表面掃描，在掃描過(guò)程中，激光的曝光量超過(guò)樹(shù)脂固化所需的閾值能量的地方才會(huì)發(fā)生聚合反應(yīng)形成固態(tài)。2.選擇性激光燒結(jié)（SLS）SLS（Selectivelasersintering)是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。3.熔融沉積成型（FDM）FDM（FusedDepositionModeling)是利用熱塑性細(xì)絲在移動(dòng)頭中進(jìn)行熔化，熔化后的材料在移動(dòng)的過(guò)程中被擠壓出來(lái)堆積零件。4.層壓物體制造技術(shù)（LOM）LOM（LaminatedObjectManufacturing)是通過(guò)逐層激光剪切薄紙材料制造零件的一種技術(shù)。第一章.引言-2-5.三維打印成型（3DPRINT）三維打印成型是在計(jì)算機(jī)的控制下，利用噴頭噴射粘接劑，噴射粘接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(shí)體。圖1.1RP工藝分類1.3快速成型技術(shù)的原理不同于傳統(tǒng)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(lái)看，任何零件均可看作是由無(wú)數(shù)個(gè)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?qū)⑦@些薄片逐片制作出來(lái)，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(shù)的基本原理。因此，快速成形就是將三維零件的制造問(wèn)題轉(zhuǎn)化為兩維面片的制作，從而使三維復(fù)雜實(shí)體的制作變得非常簡(jiǎn)單.在很大的程度上，快速成形加工系統(tǒng)與傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床有著極大的相似，兩者都可以直接接受采用CAD工具設(shè)計(jì)零件文件，加工系統(tǒng)普遍采用直角坐標(biāo)系，如X,Y,Z坐標(biāo)軸等等?？焖俪尚渭庸は到y(tǒng)與數(shù)控機(jī)床的最直觀差別在于，前者通常使用激光而不是刀具來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的加工?？焖俪尚沃圃煜到y(tǒng)的原型制作過(guò)程都是在CAD模型的直接驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行的，因此有人將快速原型制造過(guò)程稱之為數(shù)字化成形。CAD模型在原型的整個(gè)制作過(guò)程中相當(dāng)于產(chǎn)品在傳統(tǒng)加工流程中的圖紙，它為原型的制作過(guò)程提供數(shù)字信息。目前國(guó)際上商用的造型軟件如Pro/E,UGII,SolidEdge等都有多種數(shù)據(jù)接口，一般都提供了直接能夠由快速原型制造系統(tǒng)中切片軟件識(shí)別的STL數(shù)據(jù)格式，而STL數(shù)據(jù)文件是將三維實(shí)體的表面三角形化，并將其頂點(diǎn)信息和法矢有序排列起來(lái)而本科畢業(yè)論文-3-生成的一種二進(jìn)制或ASCII文件。隨著快速成形制造技術(shù)的發(fā)展，CAD模型的STL數(shù)據(jù)格式已逐漸成為國(guó)際上公認(rèn)的通用格式。在快速成形系統(tǒng)加工過(guò)程中，系統(tǒng)應(yīng)用軟件將計(jì)算機(jī)三維實(shí)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(jì)算機(jī)的控制下掃描二維輪廓或者有選擇地固化或粘結(jié)某一區(qū)域，從而形成構(gòu)成零件實(shí)體的一個(gè)層面，這樣逐漸堆積便形成一個(gè)三維實(shí)體(原型)。最后通過(guò)后處理(如深度固化、修磨等)，使其達(dá)到功能件的要求。圖1.2快速成型示意圖1.4本次設(shè)計(jì)的任務(wù)為研究開(kāi)發(fā)價(jià)格低廉、精度較高、有自主版權(quán)的新型的三維實(shí)物打印機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)從三維CAD虛擬模型到實(shí)物原型的快速轉(zhuǎn)換。由此種成型過(guò)程生成的原型件可用于設(shè)計(jì)的校驗(yàn)與評(píng)審、零件實(shí)物裝配檢驗(yàn)、展品或商業(yè)競(jìng)標(biāo)樣件、消失模的主模型等，可藉此縮減企業(yè)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)周期和成本?？傮w方案設(shè)計(jì)思路，延伸于二維打印機(jī)。即在二維打印圖形上不斷累加，形