毕业论文-FDM型3D打印机机械结构设计

学院：机械工程学院专业班级：机械设计制造及其自动化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打印机概述 11.1什么是3D打印机 11.23D打印机的工作原理 11.33D打印机特点及优势 21.43D打印机的工作范围 21.53D打印机在国外的发展现状 31.63D打印机在国内的发展现状 41.73D打印机未来发展趋势 4 6 6 6 7 92.1.3FDM型3D打印机Y轴方向运动结构分析 第三章部件的选择 3.1电机的选择 3.1.1伺服电机和步进电机对比 3.1.2直流交流伺服电机对比 3.2.同步带轮及同步带的选用 3.3丝杠的设计和选择 3.4导柱的设计与选择 第四章部分零件的校核 4.1带轮及齿带的校核 4.2丝杠的校核 第五章总结 沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)第一章3D打印机概述 沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)2 32011年7月，英国伦敦皇家艺术学院设计专业学生设计山“太阳能烧2011年7月，英国埃克塞特大学的研究人员开发出世界第一款使用液态巧它使用ABSplus塑料进行3D打印，可注入多种颜色的塑料，可以打印出形状较第一台商用的3D打印机出现在1986年，但3D打印技术的真正确立是以美国麻省理工大学的ScansE.M.和CimaMJ等人于1991年申报的关于三维打印专利为标志的。目前，在3D打印领域比较著名的公司有3DSystem、Z-corporation经历十多年的探索和发展后，3D打印无单层厚度上实现600dpi分辨率的打印精度，较先进的产品己经具备每小时1英寸以上的垂直打印速率，并可实现24位色彩的彩色打印。用于打印的材料涵盖从石料、金属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，己经开发出的可打印材料约为14类，可混搭出一百多种耗材。在造价方面，3D打印机的售价正在迅速降低，MakerBot公司新推出的低端打印Replicator2的售价己经下降到2199美元，高端的Replicator2X也仅售2799美玛丽·华盛顿大学的教师在2012年的设计入门课程中使用3D打印机作为学习环境。由学生扫描实物或自己设计出物品，打印出原型，并在此基础上试验和改进。在FullSail大学，学生们使用该技术制作3D漫画人物，他们利用三维软件设计人偶并打印出塑料模型。美国弗吉尼亚大学的学生通过3D打印技术制造出一架模型飞机并成功试飞，飞机的所有零部件都是通过3D打印制造的。美 4国国家科学基金会(NSF)的数字图书馆项目提供了很多3D动物和器官结构模型，包括无脊椎和脊椎生物，很多是己灭绝生物。该项目的参与者正在扫描并打印复制占人类化石。哈佛大学博物馆的研究人员也在利用计算机为收集到的同时国外3D打印机的商业化、普及化、工国的3DSystems公司这些年不仅将市场放在重工方面，除了生产价值500万的程序，提供给最有创意的Cube3D打印机用户，让他们使用免费软件自己绘制设计图。同时该公司的BOMHBD打印机也提供按需定制的服务。对于企业用自20世纪90年代，我国国内有多所高校自主研发RP技术，但是没有一款达到国际水平的3D打印机成功推向市场。清华大学主要研究RP方面的现代成型学理论。SSM分层实体制造、FDM上艺，并开展了基于SL工艺金属模具的CPS系统采用紫外灯为光源，成型精度0.2mm。我国港台地区的很多高校、企业都有自己的3D打印设备，RP技术应用更为广泛，但并非自主研发[4。第一，向低成本方向发展。目前大多3D打印机造价仍比较昂贵，这给其进入家庭带来了困难。现在已有一些小规模的3D打印机制造商推出较低价的3D打印机，一些爱好者参与改良3D打印机，共同促成低价3D 5型机制造中心成立于1991年，到现在整整23年，在这一过程中研发了不少的造装备，2003年，扩大到0.5m×0.5m,超过了当时代表国际先进水平的美国 6 (即左右运动)方向和Y轴(即前后)方向的运动方式也可以由多种选择。例在Z轴(即上下)方向上要保持相对静止。如选择Z轴(即上下)方向运动的 7 8图2-2Z轴方向运动传递图Z轴方向运动的动力，由一台伺服电机提供。该伺服电机被固定于打印机整体框架的最下层后方的横梁上。托盘的左右两边各有两根丝杠和两根导柱。丝杠和导柱的滑块被固定在安装托盘的内框架上。这样当丝杠接受伺服电机的动力转动时，丝杠上的滑块将做向上或向下运动。同时便可带动安装托盘的内框架与之同步运动。这样动力便传递到托盘上，使托盘能够在Z轴方向上运动。而被固定在安装托盘的内框架上的导柱滑块也随之沿着导柱在Z轴方向上运动。 9如图2-3所示为3D打印机X轴方向运动结构图。 第三章部件的选择3.1电机的选择伺服电机的CL信号和INH信号，选择伺服电机转动的4档内部速度，这四档积下，交流电动机输出功率可比直流电动机提高10%～70%,此外，交流电动3.2.同步带轮及同步带的选用 节距(两齿间的距离)及厚度可以从产品样本中查到(如：型号为L的T型齿图3-2齿形带内部结构层”的位置(见图3-2),它们和同步带基底材料紧密结合，带齿受到的传动力 P带轮作用直径承载绳 进机构中间传动速比i,若求得的速比i是合理的，则初3.丝杠直径的确定口④A合ABLb)O合L图3-4导柱类型2导柱技术要求(1)长度：导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出8到12mm,以 导柱固定部分的表面粗糙度为Ra=0.8μm,导向部分的表面粗糙度为Ra=柱不对称布置或不等直径导柱对称布置，如图3-5所示沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)第四章部分零件的校核4.1带轮及齿带的校核1确定计算功率2选定带型和节距确定带型为T型，对应节距P=3.175mm3选带轮直径d带轮节圆直径4校核带速带速符合要求6计算啮合齿数7确定带宽8计算轴上的压力F4.2丝杠的校核在这次所设计的3D打印机中，丝杠只承担轴向力，因此在校核时只需对轴向力进行校核。首先对螺纹牙强度进行校核。螺纹牙的剪切和弯曲破坏多发生在螺母。螺纹牙底宽t₁=0.634P=0.634×6=3.8mm许用压应力许用切应力[t]=[o]=63MPo许用弯曲应力相旋合螺纹圈数剪切强度条件弯曲强度条件[o,]=0.6[σ]=0.6×63=37.8MP 第五章总结 沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)[1]张光照.3D打印机--真实打印梦想[J].文化月刊(下旬刊).2012,07:51-53[2]刘欣灵.3D打印机及其工作原理[J].网络与信息.2012,02:30[3]左世全.3D打印机技术大潮来袭[J].装备制造.2012,08:92-93[4]李青.3D打印一种新兴的学习技术[A].远程教育杂志.2013,04:29-35[5]古丽萍.蓄势待发的3D打印机及其发展[J].数码印刷.2011,10:64-67[6]王月圆.3D打印技术及其发展趋势[J].印刷杂志.2013,04:10-12[7]潘巍.3D打印机进入主流指日可待[J].微电脑世界.2012,02:10-14[8]王瑞玲.3D打印机设计的初步分析[J].电子制作.2013,04:29-35tissue.JOURNALOFMATERIALSSCIENCE:MATERIALSINMEDI[10]刘月.3D打印机印出新世界[J].印刷技术.2011,09:37-39[11]ThomasOttnsd,MarkusKagerer,FranzIrlinger.Modificationa3D-PrintingandRapidPrototyping.AdvancedIn[12]朱艳华.3D打印机领域中国专利申请状况分析[J].中国发明与专利.2013,[13]SimonBradshaw,AdrianBowyer,PatrickHause.THEINTELLECTUAL[14]背景航空学院研究所.数控机床的结构与传动.国防工业出版社.1977[15]邹家华，陆燕荪，卜炎等.中国机械设计大典.中国机械工程学会.2002,01[16]T.Hanemann,W.Bauer,R.Knitter,P.Woias.Rapid