【導(dǎo)讀】的指導(dǎo)下進(jìn)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(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論?；驋呙璧葟?fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于萬字。所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。3D打印技術(shù)技術(shù)發(fā)明于1988年,ScottCrump成立Stratasys公司。造型,3D建模者)“這也標(biāo)志著FDM技術(shù)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(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計,運動和傳動更加合理和平穩(wěn)，

　　

【正文】 8 步進(jìn)電機(jī)外形尺寸 表 1 電機(jī)參數(shù) 本章主要是針對 x y掃描機(jī)制的設(shè)計 ,必須首先明確設(shè)計任務(wù) ,然后確定脈沖當(dāng)量和傳動比 ,絲桿 ,導(dǎo)軌選型和相應(yīng)的計算 ,最后 ,計算并確定驅(qū)動電動機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)耐火、耐熱材料是指這些化合物的硬度高、脆性好、耐化 學(xué)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(xué)腐蝕材料 和硬質(zhì)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(jī)械強(qiáng)度、耐化學(xué)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(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)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(jī)的送絲機(jī)構(gòu) 送絲機(jī)構(gòu)的簡介 3D 打印機(jī)的送料機(jī)構(gòu)，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(jìn)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(yīng)組件；所述噴嘴與熔爐固定連接；所述感應(yīng)組件套設(shè)在所述熔爐的外周。本次設(shè)計的 3D 打印機(jī)的送料機(jī)構(gòu)的安全性高，且適用范圍較廣泛。 送絲機(jī)構(gòu)的設(shè)計 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 15 圖 11送絲機(jī)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 3D 打印機(jī)同步送絲機(jī)構(gòu)，其包括機(jī)架、設(shè)置在機(jī)架上的打印機(jī)構(gòu)，所述打印機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在所述機(jī)架上的安裝座、卡絲輪組、設(shè)置在所述卡絲輪組下方的導(dǎo)入熱熔絲的導(dǎo)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(qū)動所述第一卡絲輪和第二卡絲輪，采用了驅(qū)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(jìn)一步減小了熱熔絲打滑的可能性，提高了三 D打印機(jī)打印可靠性。 打印機(jī)框架及噴頭的設(shè)計 打印機(jī)框架 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 16 圖 12框架基本結(jié)構(gòu) 采用鋁合金架構(gòu)，重量僅為不銹鋼的 1/3，但是強(qiáng)度是亞克力的 5 倍，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定以保證噴頭長時間高速的打印，強(qiáng)韌的合金可以滿足彈性需要，讓打印變得高質(zhì)。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(shè)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(jìn)電機(jī)驅(qū)動輥子旋轉(zhuǎn)，絲材在主動輥與從動輥的摩擦力作用下向擠出機(jī)噴頭送出。在供料輥和噴頭之間有一導(dǎo)向套，導(dǎo)向套采用低摩擦力材料制成以便絲材能夠順利準(zhǔn)確地由供料輥送到噴頭的內(nèi)腔。 圖 13雙噴頭簡 圖 圖 14雙噴頭 UG圖 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)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(jī)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(jié)構(gòu)的工件原型時需要有支撐結(jié)構(gòu)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(shè)備會采用了雙噴頭的設(shè)計，一個噴頭負(fù)責(zé)擠出成型材料，另外一個噴頭負(fù)責(zé)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(xì)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(xué)的方式就能很方便地把支撐結(jié)構(gòu)去除干凈 。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 18 結(jié) 論 本文針對融熔沉積 3D 打印機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，開展對打 印機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究，針對家庭型小型熔融沉積 3D 打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 進(jìn)行校核、對比驗證。 家庭型小型打印機(jī)成本較低，也可以應(yīng)用學(xué)校教學(xué)，對今后 3D 打印機(jī)的普及起到很大作用，主要結(jié)論如下： (1)首先根據(jù)熔融沉積 3D 打印機(jī)國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)水平，闡述了軟件開發(fā)的難度，分析了其原因，國內(nèi)的軟件開發(fā)的進(jìn)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(shè)計的主要工作 ,確定了設(shè)計工作參數(shù)，把設(shè)計思路清晰的分為了 四 個大步驟，為了后面的設(shè)計作了很好的準(zhǔn)備。 (3)然后決定了機(jī)械部分的設(shè)計 包括機(jī)械結(jié)構(gòu)傳動裝置和熔融沉積 3D 打印機(jī)的整體布局設(shè)計。解決了從電機(jī)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(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電 一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，通過對反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)、電磁型步進(jìn)電機(jī)、混合式步進(jìn)電機(jī)和單相步進(jìn)電機(jī)等的對比和驗證，確定使用 57BYG096 電機(jī)型號。輔助傳動裝置確定了導(dǎo)軌、絲杠的型號以及噴頭和打印機(jī)整體框架的設(shè)計。 (4) 再次 對機(jī)械部分總體設(shè)計的計算，針對前面對導(dǎo)軌、絲杠、步進(jìn)電機(jī)、噴頭等再一次進(jìn)行了核對、校核、驗證、對它們的受力、額定壽命、等效轉(zhuǎn)動慣量、轉(zhuǎn)動力矩以及傳動效率進(jìn)行了再一次的計算，最后要保證他們在合理范圍之內(nèi)。 (5)最后 對簡單送絲機(jī)構(gòu)作了介紹并闡述了它的結(jié)構(gòu)最終確定了應(yīng)用同步送絲機(jī)構(gòu)。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 19 參考文獻(xiàn) [1] 劉鴻文 .材料力學(xué)第 4 版 [M].高等教育 出版社， 2020:； 3337 [2] 哈爾濱工業(yè)大學(xué) ,天津大學(xué) .機(jī)床設(shè)計圖冊 [M].上海科學(xué)技術(shù)出板社上海紡織工學(xué)院出版社， 1979 [3] 鄭堤 ,唐可洪 .機(jī)電一體化設(shè)計基礎(chǔ) [M].機(jī)械工業(yè)出版社， 1997； 5356 [4] 吳宗澤 等 .機(jī)械設(shè)計 第 4 版 [M].高等教育 出版社， 2020； 101103 [5] 鄒青等 .機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南 [M].機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [6] 寇尊權(quán) .機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計 [M].吉林科學(xué)技術(shù)出版社， 1999 [7] 王新義 .經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計 [M].機(jī)械工業(yè)出版社， 1993 [8] 吳振彪 .機(jī)電綜合設(shè)計指導(dǎo) [M].中國人民大學(xué)出版社， 2020 [9] 楊黎明等 .機(jī)電 — 體化系統(tǒng)設(shè)計手冊 [M].國防工業(yè)大學(xué)北出版社， 1995 [10] 鄒建風(fēng) .光固化成形工藝及制件精度的研究 [D].華中科技學(xué)， 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(xué)， 2020 [12] 薛恒明 .數(shù)控機(jī)床功能部件的發(fā)展有廣闊市場 [J].中國機(jī)床工業(yè)協(xié)會 :制造技術(shù)與機(jī)床， 2020； 2324 [13] 田蔚風(fēng) ,金志華 .可靠性技術(shù) [M].上海交通大學(xué)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(jī)械工程， [15] 趙松年 ,張奇鵬 .機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計 [M].機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [16] 聞邦椿 .機(jī)械設(shè)計手冊 (第 5 版 )[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [17] 楊老記 ,李俊武 .簡明機(jī)械制圖手冊 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 20 致 謝 在導(dǎo)師劉玉山老師無私的指導(dǎo)和幫助下，歷時將近兩個月的時間畢業(yè)設(shè)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(shè)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(jī)進(jìn)行全面了解，而之前我對熔融沉積 3D 打印機(jī)并不是十分的了解，所以在做的過程中由于經(jīng)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(jìn)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(dǎo)師的督促指導(dǎo)，沒有同學(xué)的幫助，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。 首先我要衷心的感謝我的導(dǎo)師劉玉山老師。從課題的選擇到畢業(yè)設(shè)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(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，陪同我完成這次畢業(yè)設(shè)計。我所研究的課題是熔融沉積 3D 打印進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，此課題比較新穎，我在學(xué)習(xí)的過程中由于我學(xué)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(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，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(xué)習(xí)和工作。再一次向他表示衷心的感謝，感謝他為學(xué)生營造的濃郁學(xué)術(shù) 氛圍，以及學(xué)習(xí)、生活上的無私幫助 ! 在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回顧五年來的學(xué)習(xí)經(jīng)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(dǎo)才讓我們打下了扎實的機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)知識；還要感謝我身邊一起陪我度過大學(xué)生活所有的同學(xué)，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(shù)師范大學(xué)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 !