熔融沉积3D打印机机械结构的设计

《熔融沉积3D打印机机械结构的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《熔融沉积3D打印机机械结构的设计（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education毕业设计专 业：机械制造工艺教育班级学号：机制0911 - 29学生姓名：张 斌指导教师：刘玉山副教授二一四年六月天津职业技术师范大学本科生毕业设计熔融沉积 3D 打印机机械结构的设计Design for 3D Printer of Fused DepositionManufacturing专业班级：机制 0911 学生姓名：张 斌 指导教师：刘玉山 副教授 学 院：机械工程学院2014 年 06 月随着科学技术的发展，快速成形技术已广泛应用于机械制造领域,提高快速成 型技术的应用水

2、平，高效、快速的加工已经成为当前快速成型加工技术发展的一个 新课题。熔融沉积成型工艺（熔融沉积成型工艺）后LOM工艺和SLA工艺开发的3 D 打印技术。3D打印技术技术发明于1988年，Scott Crump 成立Stratasys 公司。 Stratasys公司在1992年推出了世界上第一个基于 FDM3 D打印机技术 “ 3 D 造型,3 D建模者）“这也标志着FDM技术投入商业阶段。快速成型技术的发展和应用越来越广泛和深入,3 D印制机的需求越来越大。 因此,本文针对熔融沉积的3 D印制机机械结构进行了设计，包括:1。改进单喷 嘴,2 .x - y扫描机制：3.Z轴升降机制4传动机构。x

3、 - y平面扫描的方向运动、 运动的机械传动、打印机精度、同步带传动精密、滚珠丝杆传动。不要出现在行 程较长时抖动，有利于确保扫描精度，稳定的运动。使用线性步进电机直接连接滚 珠丝杆、响应更加快速准确，因为没有中间部分同时，简化了机械结构，精度高。熔融沉积在3D打印过程中，机械结构的设计，运动和传动更加合理和平稳， 使它更好的生产。关键词：喷头；X-Y扫描机构；Z轴升降机构；传动机构ABSTRACTWith the development of science and technology, Rapid prototyping processing technology has been wi

4、dely used in the field of machinery manufacturing. Raise the level of the application of rapid prototyping technology.Implement efficient processing has become the current rapid prototyping processing technology development of a new topic. Fused deposition molding process (Fused deposition molding p

5、rocess) is developed after the LOM process and SLA process a 3d printing technology. The technology by Scott Crump invented in 1988, Scott Crump founded Stratasys. Stratasys in 1992, launched the worlds first based on FDM technology of 3d printer - 3d modelling, 3d Modeler) it also marks the FDM tec

6、hnology into commercial stage.The development and application of rapid prototyping technology is more and more extensive and in-depth, 3d printers demand is becoming more and more big. Thus, this paper 3d printers for fused deposition of mechanical structure design, including: 1. Improvement of sing

7、le nozzle, 2 x-y scanning mechanism: 3. Z axis lifting mechanism: 4. Drive mechanism, and on the part of the structure is improved. X-y plane scanning in the direction of movement and the movement of mechanical transmission printer from precision synchronous belt drive into precision ball screw driv

8、e. Dont appear when in the journey is longer than the jitter, is beneficial to ensure accuracy of scanning, stable movement. Using linear stepper motor directly connected ball screw, response more accurately, because there is no middle part at the same time, simplify the mechanical structure, high p

9、recision.In fused deposition in the process of 3d printers, the design of the mechanical structure, motor and driving more reasonable and stable, and make it better in productionKey Words: Nozzle; X-y scanning mechanism; The Z axis lifting mechanism; Transmission mechanism目录1 绪 论 11.1熔融沉积快速成型技术的简介 1

10、1.1.1PDM勺技术原理介绍11.1 .2几种典型的快速成型技术 11 .2熔融沉积 3D 打印机概述 21 .3熔融沉积 3D 打印机工艺原理及过程 21 .4熔融沉积 3D 打印机国内外现有技术水平 31 .5熔融沉积 3D 打印机应用领域 31.6 本次设计勺主要工作 31.6.1 主要设计工作 31.6.2 设计参数 41.6.3 设计思路及主要问题 42 传动部分勺设计 . 52.1 设计任务 52.1.1 设计目勺 52.1.2机械结构传动装置设计 52.2步进电机勺选择设计任务 62.2.1 步进电机勺简介 62.3丝杠勺选型 82.4初选导轨型号 103. 传动部分总体设计勺

11、计算 103.1 丝杠勺受力计算 103.2导轨勺选型及计算 113.2.1 导轨刚度检验 113.3丝杠和螺母自锁校核计算 113.3.1 电机转矩勺选择计算 123.3.2 加热板材料勺选择 134. 3D 打印机的送丝机构 144.1送丝机构的简介 144.2送丝机构的设计 144.3打印机框架及喷头的设计 154.3.1打印机框架 154.3.2喷头的设计 16结 论 18参考文献 19致 谢 201绪论新材料,新技术，新技术在快速成型加工快速介绍，现在在快速成型加工零件加工 的质量要求也越来越高，向高功能、高智商，高性能的方向开发；快速成型开发的方向 是高功能；快速成型技术向高智能方

12、向前进。熔融沉积快速成型技术（熔融沉积成型工 艺）的新兴与发展，现如今已成为当前的热点行业，已成为业界关注的焦点。应用3D打印机合理的机械结构是一个重要途径来提高快速成型加工的效率。目前，与传统的处理相比,机械结构优化设计可以很好的实现高效率和高质量、节能、可以形成良好 的技术优势相结合。是未来的发展方向。1.1熔融沉积快速成型技术的简介1.1.1PDM的技术原理介绍丝状材料选择性熔覆（熔融沉积制造、FDM）,也称为熔融沉积造型。FDM快速成型技术是一种不依赖于激光成型能源，将各种丝材加热熔融成型方 法。这个过程通过熔融材料一步一步的固化形成一个三维产品，制造的产品目前市场约6.1%的份额。1

13、.1.2几种典型的快速成型技术（1）立体光固造型SLAStero Lightgraphy Apparatus又称激光立体造型、激光立体光刻或立体印刷装置 .（2）叠层实体制造LOM叠层实体制造叠层的成型材料是热敏感类箔（纸等），激光切割，形成之初，激光根据底部的CAD三维实体模型切片平面几何信息数据，对于铺在工作台上的箔材作轮 廓切割，工作台下降一层高度后，回到一层（躺在底部）材料,加热辊滚压，与底层牢牢粘 住,激光轮廓切割，根据相应的数据，然后重复,直到整个三维零件。LOM部分不收缩，不 会变形，精度高达0.1毫米，切片厚度0.05 0.50毫米。（3）选择性激光烧结SLS选择性激光烧结选择

14、激光烧结生产过程类似于SLA,使用红外CO2激光扫描加热层的金属粉末或塑料粉末使其达到其烧结温度，烧结金属或塑料制成的立体结构。（4）融积成型技术FDM集成产品成型技术（熔融沉积造型）的制造过程是首先通过系统随机快速切片层 和Supportworks软件CAD模型可分为极薄截面，生成控制FDM喷嘴的几何信息。操 作,FDM热塑性材料（如聚酯塑料、ABS塑料、蜡、等等）被加热头加工到临界状态, 根据微型计算机控制，计算机辅助设计的喷嘴沿平面几何信息来确定数据移动同时挤 出半流动的材料，沉积凝固成精确的实际部分薄层，通过垂直提升系统下的新的形成层 同时固化它,并固化层牢固地粘合在一起。所以，底部形

15、成一个三维实体。FDM的生产 精度达到0.127毫米,持续积累范围0.02540.0254毫米，它允许不同颜色的材料。（5）其它快速原型制造技术直接成型铸造DSPC直接壳生产铸造）来源于三维打印快速成型技术（3 d打印）。 流程是计算机设计完毕的零件模型装进模壳设计装置，利用微型机绘制浇注模，生产 到所需的厚度，需要配备电子模型（模芯壳模具组件），然后输给模壳制造设备，由电 子模型制成固体的三维陶瓷模壳。取走疏松的陶瓷粉，露出完整的模壳，并使用熔模铸造的方法，对模壳最终处理，完成整个过程。该系统可以检测自己的印刷缺陷，不需要图 纸，整个加工就可以完成。光屏蔽（SGC基地-固体-地面养护）由以色列肘的公司开发的, 这一工艺是可以同时固化整个液体光聚合物。SGC技术使用丙烯酸盐光聚合物材料，它的生产精度可以达到 0.1%,切片厚度约为0.10.15毫米,Cubital公司研制的 Solider5600类型产品制作的工作最大的尺寸是 508 * 508 * 356 mm,紫外灯功率2千瓦, 每一层循环在90s左右。MRM（三菱化学快速成型）日本三菱化学化学最新的快速成型 系统,原型可以直接放入模具中，被调用的“金属增强树脂成型复合材料 （金属树脂模 塑）”，比传统模具制造成本降低1/2,缩短成型时间