【《一款小型熔融沉积式的3D打印机的设计与组装分析案例》3100字】

一款小型熔融沉积式的3D打印机的设计与组装分析案例目录TOC\o"1-2"\h\u29190一款小型熔融沉积式的3D打印机的设计与组装分析案例 150051.13D打印机结构与工作原理 2133461.23D打印机零部件建模 3313811.33D打印机的整体装配与爆炸视图 9183291.43D打印机的运动算例与仿真 11298651.53D打印机切片软件的介绍 12图23D打印机控制机构1.13D打印机结构与工作原理3D打印的工作原理是依据计算机预先设计好的三维模型（本文主要使用SolidWorks软件进行建模），将复杂的三维实体模型切片成设定好厚度的一系列片层，然后变为简单的二维图形，逐层加工，层叠增长。图1.1为市面上一款小型熔融沉积式3D打印机。图1.1熔融沉积式（FDM）3D打印机表1.13D打印机类型区别类型累积技术基本材料挤压熔融沉积式热塑性塑料,共晶系统金属\可食用材料线直接金属激光烧结几乎任何合金颗粒选择性激光烧结塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末粉末层喷头石膏3D打印石膏层压分层实体制造纸、金属膜、塑料薄膜光聚合立体平板印刷光硬化树脂1.23D打印机零部件建模本文在solidworks环境中描述各零部件，然后建立三维实体模型，完成各3D打印机零部件的建模是建立装配技术和虚拟样机的基础。我们先选择十字形的钢架作为打印机的主体结构，选用20mm正方形结构，如图1.1.2所示。图1.1.1打印机主体钢结构图1.1.2打印机主体钢结构图1.1.3打印机热熔喷头图1.1.4打印机热床与调平旋钮图1.1.5打印机显示器图1.1.6Y轴步进电机图1.1.7打印机料架和料盘我们设计3D打印机联轴器采用刚性联轴器，最小精度为0.1mm，如果采用了弹性联轴器，则将会因为碰头的移动或平台的重量导致打印的精度下降。联轴器的偏差主要有径向偏差、角向偏差、轴向偏差和复合偏差。当知道步进电机的功率时，我们可以用以下公式来计算步进电机的力矩其中功率KW为实际的传动效率（如果为止，则采用铭牌上的参数）。刚性联轴器主要分为凸缘联轴器、径向键凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器和平行联轴器凸缘联轴器。它的特点是重量轻，具有超低的转动惯量和高灵敏度；一般采用铝合金和不锈钢材料制作；提供紧固螺栓型，有夹持型和分离型，如图1.1.8所示。图1.1.8Z轴步进电机、联轴器和丝杆图1.1.9打印机电源适配器图1.1.10打印机SD卡读卡器1.33D打印机的整体装配与爆炸视图我们先将3D打印机的整体钢结构装配起来，将每一根十字钢配合，组成3D打印机的整体部分，其中最重要的是3 D打印机各零部件之间的配合。零部件被调入装配体中时，除了钢结构框架其他的都没有添加配合，位置处于任意的浮动状态，我们将其按照3个坐标轴进行旋转，进行配合后消除了零部件的自由度，打印机的热熔喷头、热床、X轴丝杆、Z轴步进电机为不完全约束，其余的为完全约束。图1.3.13D打印机总体装配图图1.3.23D打印机爆炸视图1.43D打印机的运动算例与仿真在SolidWorks中配合好的3D打印机建模的基础上，我们将其变为动画的运动算例，更加直观的展现该3D打印机在打印的过程中XYZ轴间的相互配合。总体动画时间设置为11.5秒，开始我们在打印机喷头零部件添加一个水平方向的直线线性马达，同时也给Z轴步进电机添加一个向下的线性马达。这个时候来模拟3D打印机工作前的恢复原点状态，当喷头到达热床坐标（0.0.0）时，喷头自动向下移动，当喷嘴距离热床0.05mm的时候，打印机开始程序结束，开始执行打印程序，当一个模型打印结束后，喷头自动回到原点。在第4秒的时候，给X轴步进电机添加一个线性马达，从而达到热床在水平方向的移动，配合Y、Z轴步进电机从而完成3D打印。Y轴一般根据模型的分层而缓慢的向上移动，这是打印立体模型最关键的部分，将热熔丝一层一层熔融堆积