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摘 要
隨著工業(yè)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的加工工藝已無法滿足現(xiàn)代工業(yè)部件的加工需求，許多異形結構利用傳統(tǒng)加工（包括五軸加工中心）很難加工或根本不能加工。隨即3D打印機應運而生……
3D打印機看似復雜，卻很簡單，也許你會為它神奇的能力而震撼，也許你會為它的高科技而驚呆，其實從1916年愛因斯坦提出激光原理時，已經(jīng)為1986年第一臺3D打印機的出現(xiàn)奠定了堅實的理論基礎。說起3D打印機的原理其實一點也不復雜。
本文主要針對3D打印技術設計出一款3D打印快速模型設備，以切合實際針對新型的生產(chǎn)工藝采取的實際設備的設計制造。
關鍵詞：3D打印機 機械結構 新型設備
ABSTRACT
With the continuous development of modern industry, the traditional processing technology has been unable to meet the processing needs of modern industrial parts, the traditional processing and utilization of many deformed structure (including five axis machining center) is difficult to be machined or cannot process. Then emerge as the times require 3D printer......
3D printer may seem complicated, but is very simple, you might and shook it magical abilities, perhaps you will be stunned for its high-tech, in fact, the principle of laser Einstein from 1916, has laid a solid theoretical foundation for the emergence of 1986 the first 3D printer. About the principle of 3D printer is not complicated.
In this paper, the 3D printing technology to design a 3D print speed model of equipment, design and manufacture of the equipment to the practical production process model for the equipment.
Keywords: 3D printer mechanical structure model of equipment
3D打印機設計
目 錄
第一章 緒論......................................................1
1.1 課題來源及研究目的和意義…………………………………………………….1
1.2 本次設計的主要內(nèi)容…………………………………………………………….5
1.3 3D打印設備方案分析………………………………………………………..5
1.3.1 機械結構設計思路………………………………………………………5
1.3.2 機械結構總體方案和布局……………………………………………….6
第2 章 機械結構設計…………………………………………………8
2.1 電機的選擇…………………………………………………….............................8
2.2 滾珠絲杠螺母副的設計……………………………………………………….10
2.2.1 材料選用原則……………………………………………………………10
2.2.2 絲杠螺母工作條件及失效形式………………………………………….11
2.2.3 螺旋傳動類型特點和應用……………………………………………….11
2.2.4 滾珠絲杠螺母副的計算………………………………………………….12
2.2.5 滾珠絲杠螺母的支撐方式……………………………………………….18
2.2.6 滾珠絲杠螺母的潤滑和防塵隔離……………………………………….18
2.3 導向光桿和直線軸承的設計…………………………………………………..20
2.4 聯(lián)軸器的設計選擇……………………………………………………………..23
2.5 同步帶輪的設計計算…………………………………………………………..23
第3 章 結構設計及三維建模………………………………………26
3.1 主體結構設計的是三維建?！?7
3.2 整體裝配建?！?0
3.3 標準件建模…………………………………………………………………….30
結論…………………………………………………………………………………38
參考文獻………………………………………………………………………….39
致謝……………………………………………………………………………..40
第1章 緒 論
1.1 課題來源及研究目的和意義
3D打印機有時被稱為快速成型機，用液體或粉狀塑料制造物品，其運作原理和傳統(tǒng)打印機十分相似。快速成形技術（rapid prototyping，簡稱RP）又稱快速原型制造技術，是近年來發(fā)展起來的一種先進制造技術?？焖俪尚渭夹g20世紀80年代起源于美國，很快發(fā)展到日本和歐洲，是近年來制造技術領域的一次重大突破?？焖俪尚问且环N基于離散堆積成形思想的數(shù)字化成形技術；是CAD、數(shù)控技術、激光技術以及材料科學與工程的技術集成。它可以自動、快速地將設計思想物化為具有一定結構和功能的原型或直接制造零部件，從而可對產(chǎn)品設計進行快速評價、修改，以響應市場需求，提高企業(yè)的競爭能力。
RP將CAD、CAM、CNC、精密伺服驅動、光電子和新材料等先進技術集于一體，依據(jù)由CAD構造的產(chǎn)品三維模型，對其進行分層切片，得到各層截面的輪廓。按照這些輪廓，激光束選擇性地噴射，固化一層層液態(tài)樹脂（或切割一層層的紙，或燒結一層層的粉末材料），或噴射源選擇性地噴射一層層的粘結劑或熱熔材料等，形成各截面，逐步疊加成三維產(chǎn)品。它將一個復雜的三維加工簡化成一系列二維加工的組合.
快速成形工藝流程如下：
(1)三維模型構造 由于RP系統(tǒng)只接受計算機構造的產(chǎn)品三維模型(立體圖)，然后才能進行切片處理，因而首先應在PC機或工作站上用CAD軟件（如UG、Pro/E、I-DEAS等），根據(jù)產(chǎn)品要求設計三維模型；或將已有產(chǎn)品的二維三視圖轉換成三維模型；或在逆向工程中，用測量儀對已有的產(chǎn)品實體進行掃描，得到數(shù)據(jù)點云，進行三維重構。
(2)三維模型的近似處理 由于產(chǎn)品上往往有一些不規(guī)則的自由曲面，加工前必須對其進行近似處理。經(jīng)過近似處理獲得的三維模型文件稱為STL格式文件，它由一系列相連空間三角形組成。典型的CAD軟件都有轉換和輸出STL格式文件的接口，但有時輸出的三角形會有少量錯誤，需要進行局部修改。
(3)三維模型的分層(Slicing)處理 由于RP工藝是按一層層截面輪廓來進行加工的，因此加工前須將三維模型上沿成形高度方向離散成一系列有序的二維層片，即每隔一定的間距分一層片，以便提取截面的輪廓。間隔的大小按精度和生產(chǎn)率要求選定。間隔越小，精度越高，但成形時間越長。間隔范圍為0.05～0.5 mm，常用0.1 mm，能得到相當光滑的成形曲面。層片間隔選定后，成形時每層疊加的材料厚度應與其相適應。各種成形系統(tǒng)都帶有Slicing處理軟件，能自動提取模型的截面輪廓。
(4)截面加工 根據(jù)分層處理的截面輪廓，在計算機控制下，RP系統(tǒng)中的成形頭（如激光掃描頭或噴頭）由數(shù)控系統(tǒng)控制，在x-y平面內(nèi)按截面輪廓進行掃描，固化液態(tài)樹脂（或切割紙，燒結粉末材料，噴射粘結劑、熱熔劑和熱熔材料），得到一層層截面。
(5)截面疊加 每層截面形成之后，下一層材料被送至已成形的層面上，然后進行后一層的成形，并與前一層面相粘結，從而將一層層的截面逐步疊合在一起，最終形成三維產(chǎn)品。
(6) 后處理 成形機成形完畢后，取出工件，進行打磨、涂掛，或者放進高溫爐中燒結，進一步提高其強度（如3D-P工藝）。對于SLS工藝，將工件放入高溫爐中燒結，使粘結劑揮發(fā)掉，以便進行滲金屬（如滲銅）處理。
本次設計中根據(jù)三維打印技術的原理以及作用的基礎上，綜合運用機械原理、機械設計、機械制造裝備設計、機械制造工藝學、互換性與技術測量、機械制造技術基礎、畫法幾何及機械制圖等先修課程的知識，分析機械部分實現(xiàn)的方法，根據(jù)國內(nèi)機械行業(yè)的實際情況設計出符合要求的設備結構。