目录
1 绪论3
1.1 引言3
1.2 熔融沉积成型技术概论3
1.2.1 熔融沉积成型技术的特点4
1.2.2 熔融沉积成型技术 - 工艺过程5
1.2.3 熔融沉积成型技术的应用6
1.3 熔融沉积成型技术存在问题及发展方向7
1.3.1 熔融沉积成型技术的现状7
1.3.2 熔融沉积成型技术的发展方向8
2 总体方案及结构设计10
2.1 引言10
2.2 总体设计要求10
2.3 熔融沉积成型机床的结构运动方案11
3 电机方案的选择及选型13
3.1 电机方案的比较13
3.2 步进电机的选型13
4 挤出装置的设计18
4.1 结构尺寸的确定18
4.2 挤出机构的设计要求18
4.3 挤出装置的组成19
4.4 挤出机构齿轮组设计20
4.4.1 按齿面接触强度来设计20
4.4.2 按齿根弯曲强度设计23
4.5 轴设计26
4.5.1 作用在齿轮上的力26
4.5.2 初步确定大齿轮轴的最小直径26
4.5.3 轴的结构设计27
4.6 挤出机构流道口设计28
4.7 加热腔的设计30
4.7.1 加热腔入口溢料问题的分析30
4.7.2 流涎问题的分析31
4.7.3 解决方案31
参 考 文 献33
附录 翻译35
附录一：英文文献原文35
附录二：英文文献翻译42
摘 要
熔融沉积成型技术(FDM)是目前国内外应用最为广泛的快速成型技术之一。它可以快速、精确地将设计思想从CAD模型物化为具有一定功能的原型或零件，从而实现对产品的快速测评及修改，有效的缩短了产品的开发周期。在熔融沉积快速成型中，成型精度对最终产品的质量起着决定性的作用，但是目前成型机的成型精度往往不高，如何提高成型精度是当今快速成型研究的一个重要方向。
本课题围绕熔融成型机，重点研究了该设备的机械系统，提出一套完整的机械设计方案。具体工作如下：
（1）结合传统的FDM熔融沉积成型设备，从整机的外形尺寸、最大成形空间、成形精度、主要运动结构和方式等方面，进行了细致和分析。在吸收了不同机型之间的优点和缺点之后，大致拟定了熔融成型机机械系统总体设计方案中的机械传动结构、三轴运动方式以及加热挤出头结构，确定了机械结构设计中的几个关键技术问题。
（2）以机械设计原理为依据，结合对FDM整个机械系统的几大构件制定的设计方案，按照整机设计需求参数，分别对运动系统、导向系统、机械结构和包装造型进行了具体的参数化选择,着重设计了加热挤出头结构，解决与优化了流涎问题，然后按照机身结构设计原则设计并完成了全部零部件的三维实体建模、装配以及工程图。
关键字：快速成型；FDM；加热挤出头
ABSTRACT
The fused deposition rapid prototyping technology (FDM) is one of the at home and abroad the most widely used rapid prototyping technology. It can quickly and accurately Design ideas from the CAD model materialized as proto types or parts of certain functions in order to achieve the rapid evaluation and modification of the product, effectively shortening the product development cycle. In fused deposition modeling, forming precision on the final product quality plays a decisive role, but the current forming machine precision is not high, how to improve the precision of the rapid prototyping is an important direction of research.
This topic around the molten molding machine, mainly studies the mechanical system of the device, puts forward a complete set of mechanical design.Specific work is as follows:
(1) combined with the traditional FDM fused deposition molding equipment, from the appearance of the whole machine size, maximum forming space, forming precision, main structure and movement mode, are detailed and analyzed.In absorbing the advantages and disadvantages between different models, roughly sketched the melting machine mechanical system overall design scheme of mechanical transmission structure, three axis movement mode and heating extrusion head structure, identified several key technical problems in mechanical structure design.
(2)And in accordance with FDM based on principle of mechanical design, the whole of several major components of design scheme of mechanical system, on the demand of the whole machine design parameters, respectively, on the sports system, guiding system, mechanical structure and packaging for the specific parameterized choice, mainly design the structure of heat extrusion head, solving and optimizing the salivate, then design and completed in accordance with the principle of the fuselage structure design all components of the three-dimensional entity modeling, assembly, and engineering drawing.
Key Words： Rapid Prototyping；Fused Deposition；Heating extrusion head
1 绪论
1.1 引言
进入21世纪后,因为一方面,消费者日益个性化、多样化的需求,工业产品要求创造更多需求。另一方面,制造商不仅要设计的产品满足需求的迅速,而且还要缩短设计周期和生产周期抢占市场,市场环境发生了翻天覆地的变化。制造业竞争加剧。
全球市场一体化的形成和提高产量的主要因素通常是有关竞争的成功或失败。为了保持和加强产品在市场上的竞争力,不仅需要设计师可以设计新产品迅速满足市场的需求,并能在短时间内,生产的产品或样品在投放市场之前进行必要的测试。在这种情况下,如果使用传统的制造方法,不仅需要各种各样的机械加工机床、工具、模具、及高水平的技术工人,生产成本高,生产周期长,不能适应快速发展的时代,因此,研究低成本、高效率的生产技术是解决这一问题的关键。
在1980年代末,随着制造业信息化,快速成型技术(Prototypical)应运而生。由于这种技术事新的制造理念,生产速度产品快速灵活的模型的关注。这种技术采用CAD设计、辅助制造、数控、精密的伺服驱动和新型材料等先进技术,成功地实现了产品制造自动化,更大程度提高生产效率和灵活的制造。在响应速度化市场作为第一个目标,市场可以缩短开发周期,降低开发成本,提高企业的生产效率。由于符合现代先进制造技术的发展核心,成型技术发展非常迅速,在发达国家已经成为行业的一个新分支和先进制造技术的支柱产业,制造技术是近年来最热门的研究课题。
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