【正文】 體方案確定 ........................................................................................................... 10 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 4 4 Kossel 3D 打印機(jī)機(jī)械系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計 ........................................................................ 10 標(biāo)準(zhǔn)件（外購件）選型 ........................................................................................... 10 步進(jìn)電機(jī) ................................................................................................................ 10 導(dǎo)軌 ........................................................................................................................ 14 電源 ........................................................................................................................ 16 控制板 .................................................................................................................... 19 噴頭 ........................................................................................................................ 20 熱床 ........................................................................................................................ 22 微動開關(guān) ................................................................................................................ 24 型材 ........................................................................................................................ 25 同步帶和同步帶輪 ................................................................................................ 25 連接件設(shè)計 ............................................................................................................... 27 連接件設(shè)計原則 .................................................................................................... 27 連接件材料選擇 .................................................................................................... 27 結(jié) 論 ............................................................................................................................. 28 參 考 文 獻(xiàn) ................................................................................................................... 29 致 謝 ............................................................................................................................. 30 河北 工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 1 1 引言 網(wǎng)絡(luò)媒體、雜志、報紙、電視等，到處可以見到有關(guān) 3D 打印技術(shù)的報道。 3D打印機(jī)，有時也稱為立體制造或者快速成型制造，這是一種使用塑料或者金屬原料將數(shù)字設(shè)計模型轉(zhuǎn)換成三維實物的新興技術(shù)。這個技術(shù)實際已有 25年之久，最初只是少數(shù)人在使用，如工程師、設(shè)計師，如今 3D 打印機(jī)已經(jīng)開始對每一個人的生活產(chǎn)生影響，更加便宜、便捷、小巧的 3D 打印設(shè)備來到我們身邊，讓每個有不滿足的好奇心 之人，能夠運用 3D 打印機(jī)制作出各式各樣的東西。 1． 1 設(shè)計 3D 打印機(jī) 的目的、意義和國內(nèi)外研究概況 設(shè)計 3D 打印機(jī)的 目的、意義 日常生活中的普通打印機(jī)可以打印平面的圖形，而 3D 打印機(jī)則可以打印出實物。我們通常使用的打印機(jī)是在紙上用墨汁或者粉末打印，但是 3D 打印卻不同，其能夠用各種各樣的材料打印出三維實物，甚至可以幾種材料混合打印。房屋、食物、器官等等意想不到的東西都可以被打印出來，所以說 3D打印機(jī)是可以打印真實物體的設(shè)備。 以前的零部件設(shè)計完全取決于生產(chǎn)加工工業(yè)，而通過 3D 打印，可以使零部 件的生產(chǎn)不在考慮生產(chǎn)工藝的問題，因為其可以將任何復(fù)雜的形狀直接打印出來。 為了縮短生產(chǎn)周期，使用 3D 打印機(jī)從計算機(jī)獲得數(shù)據(jù)模型，提高了效率。 雖有不完善的地方，但其具有極大的市場潛能，勢必會成為未來制造行業(yè)眾多突破技術(shù)之一。 本次設(shè)計是為了探究 kossel 結(jié)構(gòu) 3D打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，設(shè)計一種能提高裝配精度，打印精度，使機(jī)構(gòu)小巧、緊湊，制造成本低，使用壽命長的機(jī)型。同時提高綜合運用本專業(yè)所學(xué)的理論知識、生產(chǎn)實踐能力，掌握產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計的基本方法和步驟，提高資料收集能力和查閱能力，熟悉機(jī)械設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 國內(nèi)外研究概況 國內(nèi)情況 河北 工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 2 現(xiàn)如今 ， 國內(nèi)的 3D 打印技術(shù)在各個方面還不能滿足商業(yè)上的使用要求，比如其速度慢，精度低等等。只有等待科技水平的進(jìn)一步發(fā)展才能更好的使用。很早之前在港澳臺地區(qū)就有使用 3D 打印技術(shù)機(jī)構(gòu)，但是這些技術(shù)都是國外引進(jìn)，并且這些機(jī)構(gòu)也只是看中技術(shù)的應(yīng)用。在內(nèi)地的一些東部沿海地區(qū)的企業(yè)目前也開始使用進(jìn)口的3D 打印設(shè)備，通過 3D打印機(jī)為客戶提供快速成型服務(wù)，這些服務(wù)包括模具制造、樣品制造、輔助設(shè)計、物品復(fù)原等等。 國際情況 在國外，多年以前就開始了對 3D 打印技術(shù)的研究和探索，這使得這項技術(shù)在國外 快速的發(fā)展并且受到廣泛重視。歐美國家的各項領(lǐng)域里已經(jīng)形成的 3D 打印技術(shù)商業(yè)化的模式，特別是電子、航空、汽車制造等等。同時越來越細(xì)分的辨析率，越來越快速的打印速度，以及幾種材料的混合打印等技術(shù)方面的不斷發(fā)展，使 3D打印可以更快、更好、更便捷地制造出小批量產(chǎn)品。相對于傳統(tǒng)加工，這項技術(shù)有著更低的成本、更高的效率、更大的柔性。 課題研究的內(nèi)容 (1) 使用 reprap 開源打印機(jī)中的 kossel 3D 打印機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的布局設(shè)計，Kossel 結(jié)構(gòu)是最新的開源機(jī)型結(jié)構(gòu)，即 delta 并聯(lián)結(jié)構(gòu)。 (2) 有 限空間內(nèi)保障要求行程，采用滑軌形式采用導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)； (3) 靈活裝配的實現(xiàn)形式，采用鋁合金型材、角接件等標(biāo)件； (4)加熱系統(tǒng)的選擇，采用市場上現(xiàn)有的加熱裝置并在設(shè)計中進(jìn)行局部改造。 2 設(shè)計的理論依據(jù) 打印原理 3D 打印是一種快速成型技術(shù)，它通過累積材料來構(gòu)造三維實物，在計算機(jī)中建好模型后，將數(shù)據(jù)傳給打印機(jī)，打印機(jī)就可以把材料通過不同方式結(jié)合到一起，生成實物。 河北 工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 3 3D 打印機(jī) 堆積 薄層的形式有多種。 使用“噴墨”的方式。即使用打印機(jī)噴頭將一層極薄的液態(tài)塑膠物質(zhì)噴涂在鑄模托盤上，此涂層 然后被置于紫外線下進(jìn)行處理。之后鑄模托盤下降極小的距離，以供下一層堆棧上來。 “熔積成型”技術(shù) 是以薄層成型方式，其工作時先加熱碰頭把材料熔化 ， 再把材料沉積形成薄層 。 熔積成型在制件時需要有支撐，這是為了節(jié)省材料成本提高制件效率，所以熔積成型設(shè)備一般采用雙噴頭。一個噴頭用于制造模型，另一個頭用于制造支撐，一般來說，模型料細(xì)而貴并且沉積效率低，支持料粗而便宜，效率高。為了便于在成型后去除支撐，常選擇一些可