【導讀】的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以。已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大學可以將本學位論?；驋呙璧葟椭剖侄伪４婧蛥R編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于萬字。所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。3D打印技術技術發(fā)明于1988年,ScottCrump成立Stratasys公司。造型,3D建模者)“這也標志著FDM技術投入商業(yè)階段。程較長時抖動,有利于確保掃描精度,穩(wěn)定的運動。熔融沉積在3D打印過程中,機械結構的設計,運動和傳動更加合理和平穩(wěn)，

　　

【正文】 8 步進電機外形尺寸 表 1 電機參數(shù) 本章主要是針對 x y掃描機制的設計 ,必須首先明確設計任務 ,然后確定脈沖當量和傳動比 ,絲桿 ,導軌選型和相應的計算 ,最后 ,計算并確定驅動電動機的 x y 方向。 加熱板材料的選擇 耐高溫材料包括耐火材料和耐熱材料，有無機化合物，也有高分子聚合物材料。耐火材料通常是指能耐 1580℃ 以上溫度的無機物材料。 它們是修建窯爐、燃燒室和其他需 耐高溫的建筑材 料 從廣義 上講，無機耐火、耐熱材料是指這些化合物的硬度高、脆性好、耐化 學腐蝕性能好，而且熔點在 1500 以上。主要分金屬與非金屬化 合物和 非金屬間化合物兩類此外還用作耐化學腐蝕材料 和硬質材料等。耐熱聚合物可用作 耐高溫薄膜絕緣材料、耐高溫纖 維、耐高溫涂料、耐高溫粘合劑 等。按照耐高溫的時間，又分瞬間 耐高溫材料和較長時間的耐高溫材料。前者在 1000～ 10000℃能耐幾秒 到幾分鐘。其中燒蝕材料也是耐高溫材料。例如在 300～ 600℃ ，在空氣 中能保持它的機械強度、耐化學腐蝕等。 綜合上述耐高溫材料選擇方案 3 種： PPS 塑料 (聚苯硫醚 )、 LCP（ 高性能特種工程塑料 ） 和高溫尼龍。 PPS 是 260 度 LCP 高的有 300350 度的 高溫尼龍 是 260290 度 天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 14 最終選擇 LCP 特種工程材料。 圖 9加熱板正面 圖 10加熱板反面 4. 3D打印機的送絲機構 送絲機構的簡介 3D 打印機的送料機構，包括：用于輸送待加工的物料的送料組件；用于為待加工的物料進行熔融的熔融組件；所述熔融組件包括熔爐、噴嘴及用于為熔爐加熱的感應組件；所述噴嘴與熔爐固定連接；所述感應組件套設在所述熔爐的外周。本次設計的 3D 打印機的送料機構的安全性高，且適用范圍較廣泛。 送絲機構的設計 天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 15 圖 11送絲機構基本結構 3D 打印機同步送絲機構，其包括機架、設置在機架上的打印機構，所述打印機構包括設置在所述機架上的安裝座、卡絲輪組、設置在所述卡絲輪組下方的導入熱熔絲的導料管，所述卡絲輪組包括第一卡絲輪和第二卡絲輪，同步傳動裝置同步驅動所述第一卡絲輪和第二卡絲輪，采用了驅動輪，能使得左右兩邊的卡絲輪根據(jù)需要來滾動，增大了送絲推力，保證送絲可靠，同時采用彈性將熱熔絲壓緊，進一步減小了熱熔絲打滑的可能性，提高了三 D打印機打印可靠性。 打印機框架及噴頭的設計 打印機框架 天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 16 圖 12框架基本結構 采用鋁合金架構，重量僅為不銹鋼的 1/3，但是強度是亞克力的 5 倍，結構穩(wěn)定以保證噴頭長時間高速的打印，強韌的合金可以滿足彈性需要，讓打印變得高質。據(jù)今年的金屬市場價格鋁合金比不銹鋼平均便宜人民幣 10 元左右。 噴頭的設計 熱熔性絲材（通常為 ABS 或 PLA 材料）先被纏繞在供料輥上，由步進電機驅動輥子旋轉，絲材在主動輥與從動輥的摩擦力作用下向擠出機噴頭送出。在供料輥和噴頭之間有一導向套，導向套采用低摩擦力材料制成以便絲材能夠順利準確地由供料輥送到噴頭的內腔。 圖 13雙噴頭簡 圖 圖 14雙噴頭 UG圖 天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 17 噴頭的上方有電阻絲式加熱器，在加熱器的作用下絲材被加熱到熔融狀態(tài)，然后通過擠出機把材料擠壓到工作臺上，材料冷卻后便形形成了工件的截面輪廓。 我 采用 FDM 工藝制作具有懸空結構的工件原型時需要有支撐結構的支持，為了節(jié)省材料成本和提高成型的效率，新型的 FDM 設備會采用了雙噴頭的設計，一個噴頭負責擠出成型材料，另外一個噴頭負責擠出支撐材料。 圖 15單噴頭簡圖 一般來說， 與單噴頭相比， 用于成型的材料絲相對更精細一些，而 且價格較高，沉積效率也較低。用于制作支撐材料的絲材會相對較粗一些，而且成本較低，但沉積效率會更高些。支撐材料一般會選用水溶性材料或比成型材料熔點低的材料，這樣在后期處理時通過物理或化學的方式就能很方便地把支撐結構去除干凈 。 天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 18 結 論 本文針對融熔沉積 3D 打印機機械結構的設計，開展對打 印機機械結構的優(yōu)化研究，針對家庭型小型熔融沉積 3D 打印機的機械結構 進行校核、對比驗證。 家庭型小型打印機成本較低，也可以應用學校教學，對今后 3D 打印機的普及起到很大作用，主要結論如下： (1)首先根據(jù)熔融沉積 3D 打印機國內外現(xiàn)有技術水平，闡述了軟件開發(fā)的難度，分析了其原因，國內的軟件開發(fā)的進程和突破。表明了我國在這方面的研究雖然是自己開發(fā)、自成體系，但不是相對封閉。 (2)首先 明確了本次設計的主要工作 ,確定了設計工作參數(shù)，把設計思路清晰的分為了 四 個大步驟，為了后面的設計作了很好的準備。 (3)然后決定了機械部分的設計 包括機械結構傳動裝置和熔融沉積 3D 打印機的整體布局設計。解決了從電機到執(zhí)行部分 采取幾種解決方案 ，通過各個方案的比較最終確定了傳動裝置選擇同步帶傳動。步進電機作為執(zhí)行元件，是機電 一體化的關鍵產品之一，通過對反應式步進電機、電磁型步進電機、混合式步進電機和單相步進電機等的對比和驗證，確定使用 57BYG096 電機型號。輔助傳動裝置確定了導軌、絲杠的型號以及噴頭和打印機整體框架的設計。 (4) 再次 對機械部分總體設計的計算，針對前面對導軌、絲杠、步進電機、噴頭等再一次進行了核對、校核、驗證、對它們的受力、額定壽命、等效轉動慣量、轉動力矩以及傳動效率進行了再一次的計算，最后要保證他們在合理范圍之內。 (5)最后 對簡單送絲機構作了介紹并闡述了它的結構最終確定了應用同步送絲機構。 天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 19 參考文獻 [1] 劉鴻文 .材料力學第 4 版 [M].高等教育 出版社， 2020:； 3337 [2] 哈爾濱工業(yè)大學 ,天津大學 .機床設計圖冊 [M].上?？茖W技術出板社上海紡織工學院出版社， 1979 [3] 鄭堤 ,唐可洪 .機電一體化設計基礎 [M].機械工業(yè)出版社， 1997； 5356 [4] 吳宗澤 等 .機械設計 第 4 版 [M].高等教育 出版社， 2020； 101103 [5] 鄒青等 .機械制造技術基礎課程設計指南 [M].機械工業(yè)出版社， 2020 [6] 寇尊權 .機械設計課程設計 [M].吉林科學技術出版社， 1999 [7] 王新義 .經濟型數(shù)控機床系統(tǒng)設計 [M].機械工業(yè)出版社， 1993 [8] 吳振彪 .機電綜合設計指導 [M].中國人民大學出版社， 2020 [9] 楊黎明等 .機電 — 體化系統(tǒng)設計手冊 [M].國防工業(yè)大學北出版社， 1995 [10] 鄒建風 .光固化成形工藝及制件精度的研究 [D].華中科技學， 2020 [11] 薛飛 .光固化成形系統(tǒng)中樹脂液位檢測與控制研究 [D].華中科技大學， 2020 [12] 薛恒明 .數(shù)控機床功能部件的發(fā)展有廣闊市場 [J].中國機床工業(yè)協(xié)會 :制造技術與機床， 2020； 2324 [13] 田蔚風 ,金志華 .可靠性技術 [M].上海交通大學出版社， 1996 [14] 宋玉泉 .連續(xù)局部塑性成形的發(fā)展前景 [M].中國機械工程， [15] 趙松年 ,張奇鵬 .機電一體化機械系統(tǒng)設計 [M].機械工業(yè)出版社， 2020 [16] 聞邦椿 .機械設計手冊 (第 5 版 )[M].北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [17] 楊老記 ,李俊武 .簡明機械制圖手冊 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2020 天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 20 致 謝 在導師劉玉山老師無私的指導和幫助下，歷時將近兩個月的時間畢業(yè)設計接近了尾聲，在實驗過程與 數(shù)據(jù)處理過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，有的是專業(yè)知識上的問題，有的是論文格式上的問題。本次畢業(yè)設計的需要不僅要用到專業(yè)理論知識，還要對最新熔融沉積 3D 打印機進行全面了解，而之前我對熔融沉積 3D 打印機并不是十分的了解，所以在做的過程中由于經驗的匱乏，在很多方面難免都考慮不周到，而劉老師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，不厭其煩的講解思路，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。如果沒有導師的督促指導，沒有同學的幫助，想要完成這個設計是難以想象的。 首先我要衷心的感謝我的導師劉玉山老師。從課題的選擇到畢業(yè)設計 論文的最終完成這期間，我們都知劉老師平時工作很繁多，但他仍然很耐心的幫助我解決各種困難，給予我細心的指導和不懈的支持，陪同我完成這次畢業(yè)設計。我所研究的課題是熔融沉積 3D 打印進機械結構的設計，此課題比較新穎，我在學習的過程中由于我學的不夠扎實，出現(xiàn)了各種各樣的問題，但是劉老師仍然耐心講解。除了敬佩劉老師的專業(yè)水平外，他的嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我；不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，并將積極影響我今后的學習和工作。再一次向他表示衷心的感謝，感謝他為學生營造的濃郁學術 氛圍，以及學習、生活上的無私幫助 ! 在學校的學習生活即將結束，回顧五年來的學習經歷，面對現(xiàn)在的收獲，我感到無限欣慰。為此，我向熱心幫助過我的所有老師表示由衷的感謝，是他們的諄諄教導才讓我們打下了扎實的機械專業(yè)基礎知識；還要感謝我身邊一起陪我度過大學生活所有的同學，正因為有了你們的支持和鼓勵，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 最后，感謝我的母校天津職業(yè)技術師范大學對我的栽培，同時衷心地感謝在百忙之中抽出寶貴的時間評閱論文和參加答辯的各位專家、教授 !