三維打印快速成型機機械系統(tǒng)設計說明書.doc

目錄目錄第一章.引言.-1-1.1快速原型技術簡介.-1-1.2常見的快速原型制造方法.-1-1.3快速成型技術的原理.-2-1.4本次設計的任務.-3-第二章基本方案的確定.-5-2.1最初方案.-5-2.2過渡方案.-5-2.3后期方案.-6-2.4最終方案.-7-第三章主要零部件的選型.-10-3.1步進電機的選用.-10-3.2軟件環(huán)形分配器及其程序設計.-11-3.3聯(lián)軸器的選用.-12-3.4直線導軌的選用.-13-3.5微型直線導軌的選用.-14-3.6滑輪的選用.-15-3.7其它零件的選用.-15-第四章噴頭的仿真模擬以及電機的計算.-16-4.1噴頭的仿真模擬計算.-16-4.2關于步進電機的計算.-20-總結.錯誤!未定義書簽。致謝.錯誤!未定義書簽。參考文獻.-22-附錄.-23-本科畢業(yè)論文-1-第一章.引言1.1快速原型技術簡介快速成形(RapidPrototypingandManufacturing,RPM)技術是國際上1980年代末期發(fā)展起來的一種新型制造技術，它高度集成了自動控制、數(shù)控技術、CAD/CAM,計算機、激光技術等學科的最新成果?？焖俪尚渭夹g在航空航天、機械電子及醫(yī)療衛(wèi)生等領域有著廣闊的應用前景，迅速成為制造領域的研究熱點，己經成為企業(yè)新產品設計、開發(fā)、生產的有效手段.隨著世界經濟的飛速發(fā)展和市場競爭的日益加劇，對制造業(yè)的要求也越來越高，這就促使制造業(yè)進一步縮短新產品的研制和投放市場的周期，提高產品質量和降低產品開發(fā)成本。同時，要求提高制造小批量、多品種產品的靈活性，以滿足社會個性化需求。與傳統(tǒng)的設計開發(fā)工具相比，快速成形技術無論是在開發(fā)周期還是成本方面都具有相當?shù)膬?yōu)勢。此外，依靠快速成形技術，還可以進一步改造現(xiàn)有的制造模式，提高整個制造產業(yè)的加工水平，并使之朝先進制造方向邁進。目前，RP技術向兩個方向發(fā)展：工業(yè)化大型系統(tǒng)，用于制造高精度、高性能零件；自動化的桌面小型系統(tǒng)，此類系統(tǒng)稱為概念模型機或臺式機，主要用于制造概念原型。發(fā)達國家許多科研機構（如IBM公司）及教育單位（中等職業(yè)學校甚至中小學）已經開始購買此種小型RP設備，并極有可能進入家庭。美國通用汽車公司也計劃為其每位工程師配備一臺此類設備。1.2常見的快速原型制造方法1.立體印刷技術（SLA）SLA（StereolithograghyApparatus)法，其工藝原理是：從最底層開始，激光在光敏樹脂表面掃描，在掃描過程中，激光的曝光量超過樹脂固化所需的閾值能量的地方才會發(fā)生聚合反應形成固態(tài)。2.選擇性激光燒結（SLS）SLS（Selectivelasersintering)是利用激光所提供的能量有選擇性地融化熱塑性塑料以形成三維零件。3.熔融沉積成型（FDM）FDM（FusedDepositionModeling)是利用熱塑性細絲在移動頭中進行熔化，熔化后的材料在移動的過程中被擠壓出來堆積零件。4.層壓物體制造技術（LOM）LOM（LaminatedObjectManufacturing)是通過逐層激光剪切薄紙材料制造零件的一種技術。第一章.引言-2-5.三維打印成型（3DPRINT）三維打印成型是在計算機的控制下，利用噴頭噴射粘接劑，噴射粘接劑的路徑材料被粘接在一起，而其它地方仍為松散粉末，層層粘接得到最后的三維實體。圖1.1RP工藝分類1.3快速成型技術的原理不同于傳統(tǒng)加工的材料去除法或變形成形法，快速成形法制造的零件是采用增材法制成的一次成形件。從成形角度來看，任何零件均可看作是由無數(shù)個空間薄片疊成的三維幾何體，薄片的形狀就是幾何體的截面形狀。如果能夠將這些薄片逐片制作出來，然后依次將它們逐層粘合在一起，最終即可得到期望的零件。這就是快速成形技術的基本原理。因此，快速成形就是將三維零件的制造問題轉化為兩維面片的制作，從而使三維復雜實體的制作變得非常簡單.在很大的程度上，快速成形加工系統(tǒng)與傳統(tǒng)的數(shù)控機床有著極大的相似，兩者都可以直接接受采用CAD工具設計零件文件，加工系統(tǒng)普遍采用直角坐標系，如X,Y,Z坐標軸等等?？焖俪尚渭庸は到y(tǒng)與數(shù)控機床的最直觀差別在于，前者通常使用激光而不是刀具來實現(xiàn)對零件的加工?？焖俪尚沃圃煜到y(tǒng)的原型制作過程都是在CAD模型的直接驅動下進行的，因此有人將快速原型制造過程稱之為數(shù)字化成形。CAD模型在原型的整個制作過程中相當于產品在傳統(tǒng)加工流程中的圖紙，它為原型的制作過程提供數(shù)字信息。目前國際上商用的造型軟件如Pro/E,UGII,SolidEdge等都有多種數(shù)據(jù)接口，一般都提供了直接能夠由快速原型制造系統(tǒng)中切片軟件識別的STL數(shù)據(jù)格式，而STL數(shù)據(jù)文件是將三維實體的表面三角形化，并將其頂點信息和法矢有序排列起來而本科畢業(yè)論文-3-生成的一種二進制或ASCII文件。隨著快速成形制造技術的發(fā)展，CAD模型的STL數(shù)據(jù)格式已逐漸成為國際上公認的通用格式。在快速成形系統(tǒng)加工過程中，系統(tǒng)應用軟件將計算機三維實體模型在Z向離散，形成一系列具有一定厚度的薄片，激光束(或其它能量流)在計算機的控制下掃描二維輪廓或者有選擇地固化或粘結某一區(qū)域，從而形成構成零件實體的一個層面，這樣逐漸堆積便形成一個三維實體(原型)。最后通過后處理(如深度固化、修磨等)，使其達到功能件的要求。圖1.2快速成型示意圖1.4本次設計的任務為研究開發(fā)價格低廉、精度較高、有自主版權的新型的三維實物打印機，從而實現(xiàn)從三維CAD虛擬模型到實物原型的快速轉換。由此種成型過程生成的原型件可用于設計的校驗與評審、零件實物裝配檢驗、展品或商業(yè)競標樣件、消失模的主模型等，可藉此縮減企業(yè)新產品設計與開發(fā)周期和成本?？傮w方案設計思路，延伸于二維打印機。即在二維打印圖形上不斷累加，形