畢業(yè)論文-FDM型3D打印機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化1006班objectisachievedbytheworkoftheanalysisanddesignofthemechanicaoftheprintertoachieve3Dprinterduringoperationofthemrequired.whenachievedthemechanicalmovement,yrequirementsof3Dprinterfunctions.Inthedesignofthecourse,Igettheprinciple3Dprinter,3Dprinteratfirst.Thenawhatneedstomechanicalmotion,thandthedegreeofdifficultytoachieveadvantagesanddconsiderationoftheproposaltoelectarelativelyreasonable,andmechanicalDesign.3Dprintersinthecourseoftheirwork,mainlytobeachievedthreedirectionsmechanicalmovementofX,Y,Z.Thus,themechanicalstructureoftheprintershouldbedesignedtoachieve3DX,Y,Zthrwatchinginthedesignprocessa3Dprinter,combinedwithSeveraldesignprocessislistedfiprinterdimensionsachievedthroughavarietyofagenciestocharacteristicsofthetransmission,thedesign,thedesignofthis3Dprinmechanicalmovement.Selecttconnectedviacoupli I Ⅱ第一章3D打印機(jī)概述 11.1什么是3D打印機(jī) 11.23D打印機(jī)的工作原理 11.33D打印機(jī)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 21.43D打印機(jī)的工作范圍 21.53D打印機(jī)在國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀 31.63D打印機(jī)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀 41.73D打印機(jī)未來發(fā)展趨勢(shì) 4 6 6 6 7 92.1.3FDM型3D打印機(jī)Y軸方向運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)分析 第三章部件的選擇 3.1電機(jī)的選擇 3.1.1伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)對(duì)比 3.1.2直流交流伺服電機(jī)對(duì)比 3.2.同步帶輪及同步帶的選用 3.3絲杠的設(shè)計(jì)和選擇 3.4導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)與選擇 第四章部分零件的校核 4.1帶輪及齒帶的校核 4.2絲杠的校核 第五章總結(jié) 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)第一章3D打印機(jī)概述 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)2 32011年7月，英國(guó)倫敦皇家藝術(shù)學(xué)院設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生設(shè)計(jì)山“太陽能燒2011年7月，英國(guó)埃克塞特大學(xué)的研究人員開發(fā)出世界第一款使用液態(tài)巧它使用ABSplus塑料進(jìn)行3D打印，可注入多種顏色的塑料，可以打印出形狀較第一臺(tái)商用的3D打印機(jī)出現(xiàn)在1986年，但3D打印技術(shù)的真正確立是以美國(guó)麻省理工大學(xué)的ScansE.M.和CimaMJ等人于1991年申報(bào)的關(guān)于三維打印專利為標(biāo)志的。目前，在3D打印領(lǐng)域比較著名的公司有3DSystem、Z-corporation經(jīng)歷十多年的探索和發(fā)展后，3D打印無單層厚度上實(shí)現(xiàn)600dpi分辨率的打印精度，較先進(jìn)的產(chǎn)品己經(jīng)具備每小時(shí)1英寸以上的垂直打印速率，并可實(shí)現(xiàn)24位色彩的彩色打印。用于打印的材料涵蓋從石料、金屬到目前占主流地位的高分子材料，甚至是面粉、蛋白粉等食品原料。目前，己經(jīng)開發(fā)出的可打印材料約為14類，可混搭出一百多種耗材。在造價(jià)方面，3D打印機(jī)的售價(jià)正在迅速降低，MakerBot公司新推出的低端打印Replicator2的售價(jià)己經(jīng)下降到2199美元，高端的Replicator2X也僅售2799美瑪麗·華盛頓大學(xué)的教師在2012年的設(shè)計(jì)入門課程中使用3D打印機(jī)作為學(xué)習(xí)環(huán)境。由學(xué)生掃描實(shí)物或自己設(shè)計(jì)出物品，打印出原型，并在此基礎(chǔ)上試驗(yàn)和改進(jìn)。在FullSail大學(xué)，學(xué)生們使用該技術(shù)制作3D漫畫人物，他們利用三維軟件設(shè)計(jì)人偶并打印出塑料模型。美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)的學(xué)生通過3D打印技術(shù)制造出一架模型飛機(jī)并成功試飛，飛機(jī)的所有零部件都是通過3D打印制造的。美 4國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)的數(shù)字圖書館項(xiàng)目提供了很多3D動(dòng)物和器官結(jié)構(gòu)模型，包括無脊椎和脊椎生物，很多是己滅絕生物。該項(xiàng)目的參與者正在掃描并打印復(fù)制占人類化石。哈佛大學(xué)博物館的研究人員也在利用計(jì)算機(jī)為收集到的同時(shí)國(guó)外3D打印機(jī)的商業(yè)化、普及化、工國(guó)的3DSystems公司這些年不僅將市場(chǎng)放在重工方面，除了生產(chǎn)價(jià)值500萬的程序，提供給最有創(chuàng)意的Cube3D打印機(jī)用戶，讓他們使用免費(fèi)軟件自己繪制設(shè)計(jì)圖。同時(shí)該公司的BOMHBD打印機(jī)也提供按需定制的服務(wù)。對(duì)于企業(yè)用自20世紀(jì)90年代，我國(guó)國(guó)內(nèi)有多所高校自主研發(fā)RP技術(shù)，但是沒有一款達(dá)到國(guó)際水平的3D打印機(jī)成功推向市場(chǎng)。清華大學(xué)主要研究RP方面的現(xiàn)代成型學(xué)理論。SSM分層實(shí)體制造、FDM上藝，并開展了基于SL工藝金屬模具的CPS系統(tǒng)采用紫外燈為光源，成型精度0.2mm。我國(guó)港臺(tái)地區(qū)的很多高校、企業(yè)都有自己的3D打印設(shè)備，RP技術(shù)應(yīng)用更為廣泛，但并非自主研發(fā)[4。第一，向低成本方向發(fā)展。目前大多3D打印機(jī)造價(jià)仍比較昂貴，這給其進(jìn)入家庭帶來了困難?，F(xiàn)在已有一些小規(guī)模的3D打印機(jī)制造商推出較低價(jià)的3D打印機(jī)，一些愛好者參與改良3D打印機(jī)，共同促成低價(jià)3D 5型機(jī)制造中心成立于1991年，到現(xiàn)在整整23年，在這一過程中研發(fā)了不少的造裝備，2003年，擴(kuò)大到0.5m×0.5m,超過了當(dāng)時(shí)代表國(guó)際先進(jìn)水平的美國(guó) 6 (即左右運(yùn)動(dòng))方向和Y軸(即前后)方向的運(yùn)動(dòng)方式也可以由多種選擇。例在Z軸(即上下)方向上要保持相對(duì)靜止。如選擇Z軸(即上下)方向運(yùn)動(dòng)的 7 8圖2-2Z軸方向運(yùn)動(dòng)傳遞圖Z軸方向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，由一臺(tái)伺服電機(jī)提供。該伺服電機(jī)被固定于打印機(jī)整體框架的最下層后方的橫梁上。托盤的左右兩邊各有兩根絲杠和兩根導(dǎo)柱。絲杠和導(dǎo)柱的滑塊被固定在安裝托盤的內(nèi)框架上。這樣當(dāng)絲杠接受伺服電機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，絲杠上的滑塊將做向上或向下運(yùn)動(dòng)。同時(shí)便可帶動(dòng)安裝托盤的內(nèi)框架與之同步運(yùn)動(dòng)。這樣動(dòng)力便傳遞到托盤上，使托盤能夠在Z軸方向上運(yùn)動(dòng)。而被固定在安裝托盤的內(nèi)框架上的導(dǎo)柱滑塊也隨之沿著導(dǎo)柱在Z軸方向上運(yùn)動(dòng)。 9如圖2-3所示為3D打印機(jī)X軸方向運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖。 第三章部件的選擇3.1電機(jī)的選擇伺服電機(jī)的CL信號(hào)和INH信號(hào)，選擇伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的4檔內(nèi)部速度，這四檔積下，交流電動(dòng)機(jī)輸出功率可比直流電動(dòng)機(jī)提高10%～70%,此外，交流電動(dòng)3.2.同步帶輪及同步帶的選用 節(jié)距(兩齒間的距離)及厚度可以從產(chǎn)品樣本中查到(如：型號(hào)為L(zhǎng)的T型齒圖3-2齒形帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)層”的位置(見圖3-2),它們和同步帶基底材料緊密結(jié)合，帶齒受到的傳動(dòng)力 P帶輪作用直徑承載繩 進(jìn)機(jī)構(gòu)中間傳動(dòng)速比i,若求得的速比i是合理的，則初3.絲杠直徑的確定口④A合ABLb)O合L圖3-4導(dǎo)柱類型2導(dǎo)柱技術(shù)要求(1)長(zhǎng)度：導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度應(yīng)比凸模端面的高度高出8到12mm,以 導(dǎo)柱固定部分的表面粗糙度為Ra=0.8μm,導(dǎo)向部分的表面粗糙度為Ra=柱不對(duì)稱布置或不等直徑導(dǎo)柱對(duì)稱布置，如圖3-5所示沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)第四章部分零件的校核4.1帶輪及齒帶的校核1確定計(jì)算功率2選定帶型和節(jié)距確定帶型為T型，對(duì)應(yīng)節(jié)距P=3.175mm3選帶輪直徑d帶輪節(jié)圓直徑4校核帶速帶速符合要求6計(jì)算嚙合齒數(shù)7確定帶寬8計(jì)算軸上的壓力F4.2絲杠的校核在這次所設(shè)計(jì)的3D打印機(jī)中，絲杠只承擔(dān)軸向力，因此在校核時(shí)只需對(duì)軸向力進(jìn)行校核。首先對(duì)螺紋牙強(qiáng)度進(jìn)行校核。螺紋牙的剪切和彎曲破壞多發(fā)生在螺母。螺紋牙底寬t?=0.634P=0.634×6=3.8mm許用壓應(yīng)力許用切應(yīng)力[t]=[o]=63MPo許用彎曲應(yīng)力相旋合螺紋圈數(shù)剪切強(qiáng)度條件彎曲強(qiáng)度條件[o,]=0.6[σ]=0.6×63=37.8MP 第五章總結(jié) 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)[1]張光照.3D打印機(jī)--真實(shí)打印夢(mèng)想[J].文化月刊(下旬刊).2012,07:51-53[2]劉欣靈.3D打印機(jī)及其工作原理[J].網(wǎng)絡(luò)與信息.2012,02:30[3]左世全.3D打印機(jī)技術(shù)大潮來襲[J].裝備制造.2012,08:92-93[4]李青.3D打印一種新興的學(xué)習(xí)技術(shù)[A].遠(yuǎn)程教育雜志.2013,04:29-35[5]古麗萍.蓄勢(shì)待發(fā)的3D打印機(jī)及其發(fā)展[J].數(shù)碼印刷.2011,10:64-67[6]王月圓.3D打印技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)[J].印刷雜志.2013,04:10-12[7]潘巍.3D打印機(jī)進(jìn)入主流指日可待[J].微電腦世界.2012,02:10-14[8]王瑞玲.3D打印機(jī)設(shè)計(jì)的初步分析[J].電子制作.2013,04:29-35tissue.JOURNALOFMATERIALSSCIENCE:MATERIALSINMEDI[10]劉月.3D打印機(jī)印出新世界[J].印刷技術(shù).2011,09:37-39[11]ThomasOttnsd,MarkusKagerer,FranzIrlinger.Modificationa3D-PrintingandRapidPrototyping.AdvancedIn[12]朱艷華.3D打印機(jī)領(lǐng)域中國(guó)專利申請(qǐng)狀況分析[J].中國(guó)發(fā)明與專利.2013,[13]SimonBradshaw,AdrianBowyer,PatrickHause.THEINTELLECTUAL[14]背景航空學(xué)院研究所.數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)與傳動(dòng).國(guó)防工業(yè)出版社.1977[15]鄒家華，陸燕蓀，卜炎等.中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典.中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì).2002,01[16]T.Hanemann,W.Bauer,R.Knitter,P.Woias.Rapid