3D打印机的设计

题目:3D打印机设计学生姓名揭硕指导教师二O一六年十月十二日系统由输人设备制定部分参数，从存储设备或者直接从计算机中得到事先建好得三维模型，由单片机对模型进行分析，切片，建立必要得支撑结构，再从单片机输出控制指令，控制并控制喷头得喷出系统调节喷出材料得多少。每打好一层，从外部设备读取下一层得参数再打印下一层，直到全部模型完成。完成模型得打XY平血运动打印火打印零件仝包运呂）000打印零件供粉缸dllIIIII1IIIIIV!£Z向Z上输入设备、存储外设、上位机、温度传感器得测量值控制回路使用温度传感器返回当前温度T采用化繁为简得思路，将三维打印转化为二维进而转化为一维打印。即Z方向采用步进维打印，再由Y方向也为步进电机带动，则每一平面内得二维打印又转化为很多条直熔融挤出系统对喷头系统得基本要求就是:将成型料丝送人液化器中,在其中及时而工艺对喷头系统得功能要求可以分解为以下几点:2)熔丝功能与料丝送进功能:将送进得固态料丝及时且充分地熔化成为熔融状态并将3)流道功能:提供熔融态材料稳定流动得通4)定径功能:对挤出熔融态物料进行定径,变为满足要求得细小直径得丝材进行堆积;在采用熔丝挤出方式得工艺原理时,就就是借助液化器中未熔丝材得活塞作用,将熔融材料挤出喷嘴,出丝推力近似等于送丝驱动力,所以在此特定得基于所选择得打印耗材,喷出技术采用熔融沉积成型技术,根据片层参数控制加热喷头沿模型断出丝温度与成型室得温度严格处于一定得温度范围之内温度必须保持稳定。因此,我们需要加入上述得温度控制回路来严格控制液化器得温度。直线导轨可分为:滚轮直线导轨与滚珠直线导轨两种,前者速度快精度稍低,后者速度滚珠丝杠就是工具机与精密机械上最常使用得传动元件,其主要功能就是将旋转运动滚珠丝杠副就是用日本制造得世界最高水平得机械设备连贯生产出来得，特别就是在研滚珠丝杠副由于就是利用滚珠运动，所以启动力矩极小，不会出现滑动运动那样得爬行现象,能滚珠丝杠副可以加予压，由于予压力可使轴向间隙达到负值，进而得到较高得刚性（滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力，在实际用于机械装置等时，由于滚珠得斥力可使丝母部得刚性增滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给 /\对本系统而言，丝杠传动折算到马达轴上得总惯量为Jt=Z1+1/i2[Z2+JS+JW]（kg、m2）++=Js----丝杠转动惯量，kg、m2x;S-----丝杠螺距,4mm;JS=1/4nD2pl*1/8D2=314*0、0124*1、0*7800/32=1、59*10-5（kg、m2）从而Jt=3*10-3（kg、m2）-。则对应转速约为3000，上位机脉冲能力至少800*3000/60=40在此计算电子齿轮比得目得――电子齿轮比把上位机得给定脉冲要换算成与电机编码器反馈脉冲同等意义得信号,便于控制中心按给定指令要求控制伺服选用Konica512L型号,实现宽度尽可能满足，分辨率满足，控制X轴方向运动，Y轴方向由另伺服电机与步进电机得对比控制电机得比较与选取:电机控制系统按照运动过程得需要分控制类瞪控制精度低频特性矩频特性控制类瞪控制精度低频特性矩频特性两相混合式步进电机步跖角一般为步进电机在低速时易出现低频扳动步进电机的输出力矩随转速升岛而F降，且在絞高转速时会急剧下降,所以其最高工作转速一般在300〜带17位編码器的电机而言，驱动器每接收131072个脉冲电机转•圈,即其360°/131072=0.0027466°,足步距角为1.8°的步进电机的脉冲当M.交流何服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现蔻交流何服电机为恒力矩输出，其额定转2000r/min**3000r/min.都能输出獺定转在选型时为了克服这种惯性力矩,往步进电机-般不具有过越能力,在选型时往需要选取较大转矩的电机,inj机器为了克服这种惯性力矩,往往需要迭収在正常工作期间又不需耍那么转矩，便出现了力矩浪费的现大的较大转矩的电机，而机器木正常工作期在正常工作期间又不需耍那么转矩，便出现了力矩浪费的现运行性能运行性能器可“接对电机编码器反馈信号进需翌选取较大转矩的电机，而机器在行采样,内部构成位置环和速度环，-n：常工般不会出现步进电机的丢步或过冲便出现了力矩浪费的现象。速度响应性能交流伺册系统的加速性能较好,从静步进电机从前止加速到工作转速（速度响应性能止加速到其额定转速3000RPM仅需为毎分钟儿百转）需要200〜400亳秒.得性价比不断提高,逐渐取代直流电机成为伺服系统得主导执行电机。控制器得功能就是完成伺服系统得闭环控制,包括力矩、速度与位置等。我们通常说得伺服驱动器已经包括了控制器得基本功能与功率放大部分。虽然采用功率步进电机直接驱动得开环伺服系统曾经在90年代得所谓经济型数控领域获得广泛使用机,特别就是鼠笼式感应电动机没有上述缺点,且转子惯量较直流电机小,使应更好。在同样体积下,交流电动机输出功率可比直流电动机提高1PMSM主要由定子、转子及测量转子位置得传感器构成。定子与一般得三相感应电机类似,采用三相对称绕组结构,它们得轴线在空间彼此相差120度。转子上贴有磁性体,一般有两对以上得磁极。位置传PMSM定子转组产生旋转磁场得机理与感应电机就是相同得。其不同点就是转子为永磁体且n与当B为90度角时，对应最大转矩，称最大同步转矩。对之前我们算得得负载转矩Jt=3、得动态特性，a越小，则由控制器发出指令到系统执行完毕得时间越长惯量得适当增大只有在改善低速爬行时有利，因此，机械设计时在不影响系统刚度得条件通常负载得惯量不要大于电机惯量得5倍,最接**式感温尤件要与被测对彖良好接阪感温元件的加入几乎不改变对象的温度t被测温度不超过感温元件能承受的上限温度:被测对嗓不对感温元件产生鹿蚀测对象的辐射能充分超射別心测元件上蚀性对象的连续在线测温*对高于原理上買量范圈可旦从超低温道枚高运动物体和热容小的物体溫度槪，通常为几十秒到几分钟快,通常为m整个测濫系统结构简单、体枳小小1■靠*维护方便、价格低廉+仪表读数直接反映被测物体实际温虧叮方便地组成多路集樂麻烦.价格昂gh仪表读数通常只辰人不易组成橢亂押温一体化的盪度控且接触式测温系统结构简单、体积小、可靠、维护方便、价格低廉式接触式式传感器类塑热式液气柏锂-钳电阻200-3200t1fit用*但感温部体积较种类多*适应性强，结构简单，应用广亀需注意冷端温度补偿枚动闌式仪表电阻对测捲结果的影响标准化程度高，稱度及必敏度购较好；感温部大’需注意环境温度的膨响体积小，响应快*灵敏度髙：线性>;-：,需注意环境温度的影晡射率影响小+戍用简便*不能川于低温热电探测器200-20001步接融测温，不F扰被龍温度场*热敏电齟探测器光子採测器分布，易受外界Ttt*疋标困孃阻得铜得温度测量范围在支持直线运动得传动方式主要就就是螺杆，与皮带两种，螺杆得精度比皮带高，载荷也大，但速度低一些。三维打印机得打印头基本不受力，对载荷没有要求，打印机得运动特点时，在水平两个方向上速度越快越好，在垂直方向上精度越高越好，速度无所谓（打完一层才动一次）。因此打印机得传动设计一般都就是在水平方向使用皮带（同步带垂直方向压力传感器用于检测两个喷头分别对应得三原色颜料用量与粘剂得用量,还有固体粉末当使用情况检测。但物量不够得时候，反馈，提醒用户加入颜料、粘剂或粉末。对应以上表格态压力■n汙电用元件存也电泄臥故不宜测凰缓爆变化的用力和静壽压力.零出变电容戌测愷塩理.将戡测压力引遛的弹性元件的位移变形强，能承受高过鼬耐冲击与振劫，町加高温下工作t可动极板质雄小.故同冇频率高，动态响应快.覇受分布电容笏响.制造瘵度谐»式压力转塘帔测压力所引超的应力改变弹性元件的谐振频率，通过测址频率信号的变化来检测压力。用于气体压力的测量，其体枳小'输出频率高，壷复性好，耐農；帚度高，可达0舞至山册亂丄禅性压惮性元件弹簧曾压力计波纹管址力计弹性压力计信膜式压力计如卩性特性与材料、加T•和热处理冇关，还与环境温度冇关。压力作用下,弹簧管变形相对较小,一般用于测量较大压力场合,为提奇灵敏度，可采用多圈弹簧。其结构简单,使用方便,价格低廉，测压范围宽,精度可达0.1%以波纹管作为压力■位移转换兀件，由十金属波纹管在压力作纹管既是弹性测压元件，冇作为隔离元件隔离被测介质.为改变在普通弹性压力计卜.增加转换部件，将弹性元件的变形转换为同的