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1、武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文） 目录摘要IIAbstractIII第一章 绪论11.1 3D打印的原理及其历史发展11.2 3D打印的发展前景3第二章 设计软件的选择52.1 Solidworks软件介绍52.2 Solidworks与其他三维制图软件的对比7第三章 3D打印机的结构设计93.1 3D打印机的参数93.2 整体结构设计93.3 电机和联轴器的选择13第四章 3D打印机主要部件受力分析224.1 X方向运动光杆的受力分析224.2 丝杠的受力计算244.3 导轨的选型及计算244.4 丝杠和螺母自锁校核计算25第五章 Solidworks设计3D打印机265.1
2、 草图设计265.2 零件建模特征31总 结45致 谢46参考文献47 摘要3D打印是最近两年开始流行的一种快速成形技术。 它以数字模型文件为基础,通过逐层打印的方式来构造物体。 我们日常生活中的打印机能打印一些平面纸张材料。而3D打印机打印出的是立体产品。本文章对3D打印的技术体系和国内外产业发展现状、发展态势作了综合介绍，综述3D打印技术的基本概念、发展简史、打印过程原理、应用领域、广泛影响以及面临的问题等。在介绍3D技术的发展历程、3D打印技术的工作原理流程及特点的基础上，分析了3D打印技术的创新点和存在的问题，展望了3D打印技术的未来发展趋势。根据相应的指标、参数在满足标准化型材的前提
3、下对3D打印机进行整体结构设计，对某些重要的零部件详细分析它的参数和原理作用。3D打印机在工作过程中因受应力的影响可能会发生变形，所以接下来应用材料力学的知识对X方向运动的光杆进行受力分析校核，以确保三维打印机能打印出精度比较高的产品。3D打印机工作的时候是三个方向一起运动，而打印机要精准稳定地做X、Y、Z方向的运动，必须要有精确平稳的轨道承载，能否在这三个方向上自由地运动是我对打印机研究的非常重要的部分，而3D打印机要求的是在最小的尺寸空间里实现三个运动方向运动范围的最大化。设计中主要使用了Solidworks三维制图软件，受力方面结合材料力学力的知识对3D打印机的主要部件进行了受力分析。关
4、键词：3D打印技术；结构设计；受力分析；Solidworks Abstract 3D printing is the beginning of the last two years a popular rapid prototyping technology. It is based on a digital model file, by the way printed layer by layer construct objects. Our daily lives printer can print some paper material plane. The 3D printer to
5、print out the three-dimensional product. This article is for 3D printing technology system and domestic and foreign industry development status, development trend made a comprehensive presentation, review the basic concepts of 3D printing technology, development history, the printing process princip
6、les, applications, and the problems faced by a broad impact and so on. On the basis of the development process of introduction of 3D technology, 3D printing technologies work processes and characteristics, analyzes the innovation of 3D printing technology and problems, look to the future development
7、 trend of 3D printing technology. According to relevant indicators, parameters in meeting the standardization of 3D printer profiles premise overall structural design, some important parts of a detailed analysis of its parameters and principles of action. 3D printer due to the impact of stress may b
8、e deformed in the course of their work, so the next application of knowledge of the mechanical movement of the light pole X direction stress analysis check to make sure that the 3D printer can print out high precision products. When the 3D printer to work together is a motion in three directions, an
9、d the printer you want to do accurate and stable movement X, Y, Z direction, there must be a stable orbit precise bearing, can freely move in three directions my printer is a very important part of the research, and 3D printers achieve the required range of motion in three directions of movement in
10、the smallest size to maximize space. The main use of Solidworks design three-dimensional mapping software, by combining the mechanical aspects of knowledge force strength of the main components were stress analysis 3D printer.Keywords：3D printing; design; stress analysis; Solidworks推进学校内涵建设深化年各项工作和“
11、三乐两校”主题教育活动的开展，进一步繁荣校园文化，搭建具有时代特征大学生特点的文化艺术活动平台，促进学院间师生的友谊I 第一章 绪论1.1 3D打印的原理及其历史发展1.1.1 3D打印的原理 3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程
12、、枪支以及其他领域都有所应用。3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。 设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器，其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。 打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状
13、或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。 打印机打出的截面的厚度（即Z方向）以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi（像素每英寸）或者微米来计算的。一般的厚度为100微米，即0.1毫米，也有部分打印机如ObjetConnex 系列还有三维Systems ProJet 系列可以打印出16微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。 用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天，根据模型的尺寸以及复杂程度而定。而用3D打印的技术则可
14、以将时间缩短为数个小时，当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。 传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品，而3D打印技术则可以以更快，更有弹性以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。一个桌面尺寸的3D打印机就可以满足设计者或概念开发小组制造模型的需要。3D打印机的分辨率对大多数应用来说已经足够（在弯曲的表面可能会比较粗糙，像图像上的锯齿一样），要获得更高分辨率的物品可以通过如下方法：先用当前的3D打印机打出稍大一点的物体，再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。有些技术可以同时使用多种材料进行打印。有些技术在打印的过程中还会用到支撑物，比如在打印
15、出一些有倒挂状的物体时就需要用到一些易于除去的东西（如可溶的东西）作为支撑物。1.1.2 3D打印的历史发展 1986年，Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机。 1993年，麻省理工学院获3D印刷技术专利。 1995年，美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机。 2005年，市场上首个高清晰彩色3D打印机Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。 2010年11月，世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。 2011年6月6日，发布了全球第一款3D打印的比基尼。 2011年7月，英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机。 2011年8月，南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机。 2012年11月，苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。 2013年10月，全球首次成功拍卖一款名为“ONO之神”的3D打印艺术品。 2013年
