kossel3d打印機(jī)—機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-在線瀏覽
2024-08-05 14:48本頁面
【正文】 成為未來制造行業(yè)眾多突破技術(shù)之一。同時(shí)提高綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)的理論知識(shí)、生產(chǎn)實(shí)踐能力，掌握產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)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(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。只有等待科技水平的進(jìn)一步發(fā)展才能更好的使用。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(jì)、物品復(fù)原等等。歐美國(guó)家的各項(xiàng)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。相對(duì)于傳統(tǒng)加工，這項(xiàng)技術(shù)有著更低的成本、更高的效率、更大的柔性。(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(shí)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(chǎng)上現(xiàn)有的加熱裝置并在設(shè)計(jì)中進(jìn)行局部改造。 3D打印機(jī)堆積薄層的形式有多種。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?！叭鄯e成型”技術(shù)是以薄層成型方式，其工作時(shí)先加熱碰頭把材料熔化，再把材料沉積形成薄層。一個(gè)噴頭用于制造模型，另一個(gè)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。比如水溶材料，或者低于模型材料熔點(diǎn)的熱熔材料。使用“激光燒結(jié)”的技術(shù)，其以粉末微粒作為打印介質(zhì)。激光燒結(jié)成型過程中會(huì)有很多粉塵，這些粉塵會(huì)污染工作空間，所以一般使用激光燒結(jié)打印時(shí)需要一個(gè)獨(dú)立的工作空間。能耗大、成本高。這部分粉末不會(huì)被熔鑄，最后只需用水或氣流沖洗掉支 撐物便可形成孔隙。熔絲制造的材料成本較低，設(shè)備成本則有所需精度決定，實(shí)現(xiàn)起來較為容易，保養(yǎng)維護(hù)也很方便。reprap系列基本上是三角形的，而Ultimaker、 Makebot 系列是矩形盒狀，printrbot是矩形支架的。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組裝維修等都很方便，對(duì)于光軸等切割的要求不高，需要的部件少。 目前市場(chǎng)上最為普及的機(jī)型是矩形盒式結(jié)構(gòu)，從3D打印機(jī)的發(fā)展來看，這種機(jī)械業(yè)是較為完整的。但其裝配較為復(fù)雜，維修困難，部件加工精度要求高，整機(jī)成本高。3 Kossel 3D打印機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的功能分析與中總體方案設(shè)計(jì) Kossel 3D打印機(jī)的運(yùn)動(dòng)過程分析2314Kossel 3D打印機(jī)各部件的運(yùn)動(dòng)方向如圖所示，當(dāng)紅色部件（ 即滑塊 ）同時(shí)分別運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以使藍(lán)色部件( 即打印頭 )在一定空間范圍內(nèi)達(dá)到任意位置。當(dāng)三個(gè)滑塊同時(shí)運(yùn)動(dòng)相互配合時(shí)，可以使打印頭在水平平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)一層一層的打印堆疊。本可以采用的是“熔絲成型”的方法原理在構(gòu)建這臺(tái)打印設(shè)備，故選擇使用電加熱型噴頭，配合熱熔絲使用?？梢杂糜诖蛴〔煌鹊奈矬w。目前最為常見的的熱熔絲材料有兩種，一種是PLA（即生物降解塑料聚乳酸；別稱聚乳酸），另一種是ABS樹脂。打印時(shí)需要熱床，熱床溫度為110℃，若無熱床則打印件會(huì)出現(xiàn)翹曲現(xiàn)象。PAL是一種生物材料，在一定情況下可以降解。PLA打印時(shí)可以不配熱床，如果想提高打印質(zhì)量可用熱床，溫度設(shè)置在60℃，PLA材料的冷卻時(shí)間很長(zhǎng)，打印時(shí)需要在噴頭處配合一個(gè)供冷卻用的小風(fēng)扇。本設(shè)計(jì)中，目前市場(chǎng)上的PLA材料在68200元/盤不等，一盤一般為1kg，長(zhǎng)約400m。本設(shè)計(jì)中主要運(yùn)動(dòng)是滑塊的垂直運(yùn)動(dòng)，考慮到的傳動(dòng)方式主要為兩種，一種是滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，另一種是同步輪同步帶傳動(dòng)。其機(jī)構(gòu)雖然復(fù)雜、制造成本高，但是其摩擦阻力小、傳動(dòng)效率高，通常高達(dá)92%98%，因此在機(jī)電一體化系統(tǒng)中運(yùn)用廣泛。對(duì)比兩種傳動(dòng)方式，同步帶傳動(dòng)成本相對(duì)較低，并可以達(dá)到較高的轉(zhuǎn)動(dòng)精度，所以選擇同步帶傳動(dòng)作為此設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方式。當(dāng)伺服電機(jī)工作時(shí)，電機(jī)上的齒輪旋轉(zhuǎn)同時(shí)帶動(dòng)同步帶運(yùn)動(dòng)，同步帶又帶動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)滑塊在導(dǎo)桿上的上下運(yùn)動(dòng)。第一種為雙導(dǎo)桿滑塊方案，通常采用的是滑動(dòng)軸承，即采用兩根圓柱形導(dǎo)桿來配合一個(gè)滑塊，這種方案的導(dǎo)桿的加工精度低，使得打印精度也低，導(dǎo)桿安裝精度要求高，需要保證兩桿的平行度；但平穩(wěn)性較好，成本低。兩種方案相比較，第一種方案雖然精度不夠高，第二種方案精度更高一些，并且其結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單可滿足拆解方便、結(jié)構(gòu)小巧的要求，同時(shí)調(diào)整維護(hù)更為方便，成本較相差不大。4 Kossel 3D打印機(jī)機(jī)械系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)（外購(gòu)件）選型步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或直線位移的一種執(zhí)行元件。步進(jìn)電機(jī)輸出量角位移與輸入量電脈沖個(gè)數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，即控制了脈沖個(gè)數(shù)、頻率和定子通電方式，就可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)子的角位移、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向。（5）控制性能好，在啟停、反轉(zhuǎn)時(shí)不易“丟步”。步進(jìn)電機(jī)的步距角會(huì)存在誤差，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定步數(shù)后悔出現(xiàn)誤差的累積，不過當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)后，累積誤差會(huì)消失。步進(jìn)電機(jī)的選擇計(jì)算：已知：直線平臺(tái)垂直方向上運(yùn)動(dòng)，,重復(fù)定位誤差≦，平臺(tái)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為M=260g=。平臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)加速度：=+=178。/176。m =市場(chǎng)上常用于kossel結(jié)構(gòu)3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)為42步2相4線步距角18176。市場(chǎng)價(jià)格3550元不等，且購(gòu)買用步進(jìn)電機(jī)時(shí)還需購(gòu)買驅(qū)動(dòng)。絕緣等級(jí)：B級(jí)絕緣參數(shù):工作條件：環(huán)境溫度：20~50℃ 10%繞組電感：177。177。詳細(xì)圖紙參考目前所見到的kossel結(jié)構(gòu)3D打印機(jī)導(dǎo)軌滑塊裝置主要有兩類，一類是用型材構(gòu)成的支架直接作為導(dǎo)軌，以這類導(dǎo)軌制造的打印機(jī)的精度受型材的影響很大，精度不易保證。市場(chǎng)上用于3D打印機(jī)的導(dǎo)軌價(jià)格在130元/米左右，并且需要配合相應(yīng)的滑塊來使用。直線導(dǎo)軌，包含滑塊、導(dǎo)軌及其它金屬配件如鋼珠、保持器等，皆使用軸承鋼材質(zhì)，具備高強(qiáng)度的特性。有鋼珠保持器設(shè)計(jì)，在精度允許下具備互換性，產(chǎn)品精度高。在運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中導(dǎo)軌垂直放置，滑塊主要受到垂直向下的力（即平行于導(dǎo)軌），這個(gè)力又由固定在滑塊上的同步帶承擔(dān)，故導(dǎo)軌滑塊可認(rèn)為只作為滑動(dòng)副而沒有受力。故可以得出所需導(dǎo)軌長(zhǎng)度計(jì)算公式如下：推桿在極限位置時(shí)，推桿下端S=16011020=30mm故選擇導(dǎo)軌長(zhǎng)度為400mm導(dǎo)軌L導(dǎo)S=30mm打印高度H=200mm噴頭h=70mm推桿L推=200mm（深色為中心位置，淺色為極限位置）詳細(xì)圖紙參考電源用于為整個(gè)3D打印機(jī)提供電力支持，包括控制板、電機(jī)、噴頭、熱床等。市場(chǎng)價(jià)格從60100元不等。以下為電源的詳細(xì)信息：產(chǎn)品特點(diǎn)型號(hào)：12V30A360W尺寸：（帶風(fēng)扇）尺寸：（慢轉(zhuǎn)款無風(fēng)扇）輸入電壓：220V轉(zhuǎn)12V輸入頻率：5060HZ
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