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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(jié)構(gòu)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(jī)應(yīng)運(yùn)而生……
3D打印機(jī)看似復(fù)雜，卻很簡(jiǎn)單，也許你會(huì)為它神奇的能力而震撼，也許你會(huì)為它的高科技而驚呆，其實(shí)從1916年愛因斯坦提出激光原理時(shí)，已經(jīng)為1986年第一臺(tái)3D打印機(jī)的出現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。說起3D打印機(jī)的原理其實(shí)一點(diǎn)也不復(fù)雜。
本文主要針對(duì)3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)出一款3D打印快速模型設(shè)備，以切合實(shí)際針對(duì)新型的生產(chǎn)工藝采取的實(shí)際設(shè)備的設(shè)計(jì)制造。
關(guān)鍵詞：3D打印機(jī) 機(jī)械結(jié)構(gòu) 新型設(shè)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(jī)設(shè)計(jì)
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(shè)計(jì)的主要內(nèi)容…………………………………………………………….5
1.3 3D打印設(shè)備方案分析………………………………………………………..5
1.3.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路………………………………………………………5
1.3.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案和布局……………………………………………….6
第2 章 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………8
2.1 電機(jī)的選擇…………………………………………………….............................8
2.2 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)……………………………………………………….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(dòng)類型特點(diǎn)和應(yīng)用……………………………………………….11
2.2.4 滾珠絲杠螺母副的計(jì)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(rùn)滑和防塵隔離……………………………………….18
2.3 導(dǎo)向光桿和直線軸承的設(shè)計(jì)…………………………………………………..20
2.4 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)選擇……………………………………………………………..23
2.5 同步帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………..23
第3 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維建模………………………………………26
3.1 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的是三維建?！?7
3.2 整體裝配建?！?0
3.3 標(biāo)準(zhǔn)件建?！?30
結(jié)論…………………………………………………………………………………38
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………….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(jī)有時(shí)被稱為快速成型機(jī)，用液體或粉狀塑料制造物品，其運(yùn)作原理和傳統(tǒng)打印機(jī)十分相似?？焖俪尚渭夹g(shù)（rapid prototyping，簡(jiǎn)稱RP）又稱快速原型制造技術(shù)，是近年來發(fā)展起來的一種先進(jìn)制造技術(shù)?？焖俪尚渭夹g(shù)20世紀(jì)80年代起源于美國(guó)，很快發(fā)展到日本和歐洲，是近年來制造技術(shù)領(lǐng)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(shù)；是CAD、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)以及材料科學(xué)與工程的技術(shù)集成。它可以自動(dòng)、快速地將設(shè)計(jì)思想物化為具有一定結(jié)構(gòu)和功能的原型或直接制造零部件，從而可對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行快速評(píng)價(jià)、修改，以響應(yīng)市場(chǎng)需求，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。
RP將CAD、CAM、CNC、精密伺服驅(qū)動(dòng)、光電子和新材料等先進(jìn)技術(shù)集于一體，依據(jù)由CAD構(gòu)造的產(chǎn)品三維模型，對(duì)其進(jìn)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(jié)一層層的粉末材料），或噴射源選擇性地噴射一層層的粘結(jié)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(gè)復(fù)雜的三維加工簡(jiǎn)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(gòu)造 由于RP系統(tǒng)只接受計(jì)算機(jī)構(gòu)造的產(chǎn)品三維模型(立體圖)，然后才能進(jìn)行切片處理，因而首先應(yīng)在PC機(jī)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(shè)計(jì)三維模型；或?qū)⒁延挟a(chǎn)品的二維三視圖轉(zhuǎn)換成三維模型；或在逆向工程中，用測(cè)量?jī)x對(duì)已有的產(chǎn)品實(shí)體進(jìn)行掃描，得到數(shù)據(jù)點(diǎn)云，進(jìn)行三維重構(gòu)。
(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(duì)其進(jìn)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(zhuǎn)換和輸出STL格式文件的接口，但有時(shí)輸出的三角形會(huì)有少量錯(cuò)誤，需要進(jìn)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(jìn)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(shí)間越長(zhǎng)。間隔范圍為0.05～0.5 mm，常用0.1 mm，能得到相當(dāng)光滑的成形曲面。層片間隔選定后，成形時(shí)每層疊加的材料厚度應(yīng)與其相適應(yīng)。各種成形系統(tǒng)都帶有Slicing處理軟件，能自動(dòng)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(jì)算機(jī)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(jìn)行掃描，固化液態(tài)樹脂（或切割紙，燒結(jié)粉末材料，噴射粘結(jié)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(jìn)行后一層的成形，并與前一層面相粘結(jié)，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(jī)成形完畢后，取出工件，進(jìn)行打磨、涂掛，或者放進(jìn)高溫爐中燒結(jié)，進(jìn)一步提高其強(qiáng)度（如3D-P工藝）。對(duì)于SLS工藝，將工件放入高溫爐中燒結(jié)，使粘結(jié)劑揮發(fā)掉，以便進(jìn)行滲金屬（如滲銅）處理。
本次設(shè)計(jì)中根據(jù)三維打印技術(shù)的原理以及作用的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝學(xué)、互換性與技術(shù)測(cè)量、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、畫法幾何及機(jī)械制圖等先修課程的知識(shí)，分析機(jī)械部分實(shí)現(xiàn)的方法，根據(jù)國(guó)內(nèi)機(jī)械行業(yè)的實(shí)際情況設(shè)計(jì)出符合要求的設(shè)備結(jié)構(gòu)。