【文章內(nèi)容簡介】 軸承、快速接頭等零件的部件。因?yàn)閿D出機(jī)座主要是連接零部件作用，對于它強(qiáng)度和剛度沒有太大的要求，為了方便制作，擠出機(jī)座也是選用PLA材質(zhì)，通過3D打印成型制造，擠出機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見圖29。圖29 擠出機(jī)座結(jié)構(gòu)示意圖 U型滾動(dòng)軸承的選型 在擠出機(jī)座上，需要安裝一個(gè)U型滾動(dòng)軸承，它的作用是為了引導(dǎo)和壓緊絲材用的。為了滿足設(shè)計(jì)需要，這里選用3D打印機(jī)擠出機(jī)專用的軸承即U604ZZ軸承，作為擠出機(jī)導(dǎo)輪；它的精密度高，運(yùn)載順滑，低噪音，非常適用于桌面級3D打印機(jī)。詳細(xì)的參數(shù)規(guī)格表見表24。表24 U604ZZ軸承參數(shù)規(guī)格表型號u604zz尺寸內(nèi)徑（K）4mm外徑(D)13mm寬度(H=W)4mmU槽底徑（D2）11mmU槽(R)1mm槽口寬度(C)mm備注高品質(zhì)，精密軸承 快速接頭的選擇，它的作用是連接送料管，將絲材送入到打印機(jī)構(gòu)中，按下它的快速接頭的塑料頭可實(shí)現(xiàn)快速換接。表25 名稱接口螺紋M5適用耗材耐溫060（℃）耐壓（MPa） 擠出機(jī)設(shè)計(jì)及相關(guān)部件選型擠出機(jī)主要是由步進(jìn)電機(jī)以及黃銅擠出輪組成。它的作用是將3D打印機(jī)的絲材根據(jù)設(shè)定好的送絲速度一點(diǎn)一點(diǎn)地送進(jìn)3D打印機(jī)的打印機(jī)構(gòu)中，讓經(jīng)過預(yù)熱后的打印機(jī)構(gòu)能夠正常出絲。所以擠出機(jī)中所需的步進(jìn)電機(jī)需要有穩(wěn)定的輸出及其合適的相應(yīng)參數(shù)才能完成擠出機(jī)的功能，具體步進(jìn)電機(jī)的選型，將在后文步進(jìn)電機(jī)的選型中詳述。另外擠出機(jī)需要一個(gè)黃銅擠出輪，它是擠出機(jī)中步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)件，為的是給3D打印機(jī)的耗材提供一個(gè)向下送絲的摩擦力。，也就是M11的黃銅擠出輪，它的具體規(guī)格參數(shù)見表26。表26 MK8黃銅擠出輪規(guī)格表名稱MK8黃銅擠出輪規(guī)格尺寸11mm*11mm內(nèi)孔5mm齒輪部位7mm齒輪外徑111mm齒的數(shù)量26齒材質(zhì)銅 送絲機(jī)構(gòu)整體機(jī)構(gòu)將上述零件通過螺紋連接組裝，就是送絲機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的整體機(jī)構(gòu)。送絲機(jī)構(gòu)的工作原理是：3D打印機(jī)預(yù)熱后，絲材從送絲機(jī)構(gòu)的入口進(jìn)入，通過擠出機(jī)與U型滾動(dòng)軸承的作用，絲材以一定速度送入快速接頭口，快速接頭連接有送料管，絲材通過送料管最終送入打印機(jī)構(gòu)，完成3D打印機(jī)的打印工作。送絲機(jī)構(gòu)整體機(jī)構(gòu)SolidWorks裝配圖見圖210圖210送絲機(jī)構(gòu)SolidWorks裝配圖 打印機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)的選型步進(jìn)電機(jī)是打印機(jī)構(gòu)最重要的部分，它是整個(gè)打印機(jī)構(gòu)的動(dòng)力元件。它的工作原理是將3D打印機(jī)控制電路的電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移，一般情況下，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置取決于3D打印機(jī)控制電路脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角，所以它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的，這樣就可以控制打印機(jī)構(gòu)進(jìn)行逐層累積的3D打印工作。所以3D打印機(jī)對步進(jìn)電機(jī)的選擇，就比較嚴(yán)格。需要步進(jìn)電機(jī)有穩(wěn)定輸出及合適的參數(shù)，否則會直接影響3D打印的精度。目前3D打印機(jī)主要采用的是42兩相混合步進(jìn)電機(jī)，根據(jù)3D打印機(jī)所需步進(jìn)電機(jī)的重量、步距數(shù)、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、轉(zhuǎn)速等條件，查表27，經(jīng)過綜合分析，最終選取型號為42BYGH47401A的步進(jìn)電機(jī)作為打印機(jī)的動(dòng)力來源。表27 42BYGH兩相混合步進(jìn)電機(jī)技術(shù)參數(shù)表42BYGH兩相混合步進(jìn)電機(jī)步距角176。溫升80℃ Max環(huán)境溫度20℃~+50℃絕緣電阻100 MΩMin. ,500VDC電氣強(qiáng)度500VAC徑向間隙軸向間隙最大徑向壓力30N最大軸向壓力10N電機(jī)型號Model步矩角Step angel (176。)機(jī)身長Motor Length L(mm)相電壓Rate Voltage (V)相電流Rate Current (A)相電阻Phase Resistance (Ω)相電感Phase Inductance (mH)靜力矩 Holding Torque ()引線數(shù) Lead Wire (NO.)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Rotor Inertia (g. c㎡)重量 Motor Weight (kg)42BYGH33001A33124022170053542BYGH33601A334158063542BYGH33602A332415158063542BYGH33603A331221158063542BYGH33401A33220043542BYGH39601A394259065442BYGH39602A396259065442BYGH39603A39123030259065442BYGH47401A47440046842BYGH47601A4743600668所選的42BYGH47401A步進(jìn)電機(jī)它的外觀圖見圖211，其中長度L=47mm。圖211 42BYGH47401A步進(jìn)電機(jī)外觀圖 同步輪的選型同步輪是安裝在42BYGH47401A步進(jìn)電機(jī)上的元件，可以帶動(dòng)同步帶運(yùn)轉(zhuǎn)，具有傳遞動(dòng)力的作用。因?yàn)樵摵喴?D打印機(jī)屬于精加工類型，在選取加工類型精度比較高的同步帶輪，依據(jù)表28，選取合適的同步帶輪參數(shù)如下：齒距： mm齒數(shù)：20槽寬：11 mmd1 節(jié)圓直徑： mmd 內(nèi)徑：5 mmD檔邊外徑：18 mmD1凸臺外徑：18 mmL總長：20 mm表28 MXL,XL,L同步輪規(guī)格表MXL,XL,L同步輪規(guī)格表齒型齒數(shù)外形尺寸重量S槽寬Ed1節(jié)圓直徑d內(nèi)徑D擋圓外徑D1凸臺外徑L總長MXL2011165，18182030252520405，6，322020XL151115321725206，7，8或10382624232021271066483830911098684010130801 同步帶的選取根據(jù)同步帶輪的選型，在滿足嚙合的條件下，選擇MXL同步帶，相關(guān)參數(shù)如下：齒距： mm齒高： mm齒厚： mm同步帶的二維圖見圖212。圖212 同步帶的二維圖 深溝球軸承的選型深溝球軸承主要承受純徑向載荷，也能承受軸向載荷，承受純徑向載荷時(shí)，接觸角為零，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，應(yīng)用廣泛。在3D打印機(jī)中，該軸承主要是支撐傳送帶的壓應(yīng)力，所以主要承受的是徑向靜載荷。由于3D打印機(jī)構(gòu)中，深溝球軸承主要是承受靜載荷，所以深溝球軸承的選擇可以按額定靜載荷計(jì)算[7]，計(jì)算公式見式（）C0=S0P0C0r 式（）式中 C0——基本額定靜載荷計(jì)算值，N；S0——安全因數(shù)，安全因數(shù)選擇見表29；P0——當(dāng)量靜載荷，N，計(jì)算公式見表210；C0r——軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定靜載荷，NC0a——軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定靜載荷，N表29 旋轉(zhuǎn)軸承安全因數(shù)旋轉(zhuǎn)軸承安全因數(shù)使用要求和載荷性質(zhì)S0球軸承滾子軸承對旋轉(zhuǎn)精度及平穩(wěn)性要求較高，或承受強(qiáng)大的沖擊載荷?2?4正常使用?21?對旋轉(zhuǎn)精度及平穩(wěn)性要求較低，沒有沖擊和震動(dòng)?21?3表210當(dāng)量靜載荷計(jì)算公式當(dāng)量靜載荷計(jì)算公式軸承類型計(jì)算公式說明向心軸承α=0的向心滾子軸承徑向當(dāng)量靜載荷P0r=FrFr——徑向載荷 向心球軸承和α≠0的向心滾子軸承P0r=X0Fr+Y0FaFa——徑向載荷 P0r=Fr3 二式中的較大值推力軸承α=90176。的推力軸承軸向當(dāng)量靜載荷P0a=FaX0——徑向靜載荷系數(shù)α≠90176。的推力軸承P0a=+FaY0——軸向靜載荷系數(shù)根據(jù)表28，徑向當(dāng)量靜載荷載荷P0r的公式: P0r=X0Fr+Y0Fa根據(jù)表29，S0取2計(jì)算深溝球徑向當(dāng)量動(dòng)載荷時(shí)，X0=，Y0=；即P0r=+ 且當(dāng)P0r Fr時(shí)，取P0r = Fr因?yàn)?D打印機(jī)同步帶繃緊時(shí)，對深溝球軸承的徑向壓應(yīng)力約100N；軸向應(yīng)力可忽略不計(jì)。所以P0r = Fr = 50NC0=S0P0=S0P0r=S0Fr=210= 200 N根據(jù)基本額定靜載荷的計(jì)算，查