3D打印機(jī)設(shè)計(jì)【3D打印快速模型制造設(shè)備設(shè)計(jì)】【說(shuō)明書+CAD+SOLIDWORKS】,3D打印快速模型制造設(shè)備設(shè)計(jì),說(shuō)明書+CAD+SOLIDWORKS,3D打印機(jī)設(shè)計(jì)【3D打印快速模型制造設(shè)備設(shè)計(jì)】【說(shuō)明書+CAD+SOLIDWORKS】,打印機(jī),設(shè)計(jì),打印,快速,模型,制造,設(shè)備,裝備 3D打印技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展 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(wú)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(ài)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(shuō)起3D打印機(jī)的原理其實(shí)一點(diǎn)也不復(fù)雜。 3D打印就是斷層激光掃描燒結(jié)的逆過(guò)程，斷層掃描就是把某個(gè)三位模型“切”成無(wú)數(shù)疊加的片；3D打印就是一片一片的打印，然后疊加到一起，成為一個(gè)立體物體。其優(yōu)勢(shì)就是在于傳統(tǒng)的加工方法是利用去除材料進(jìn)行加工，而3D打印則是增加材料進(jìn)行加工。這樣與傳統(tǒng)加工方式相比，3D打印機(jī)生產(chǎn)有材料利用率高，加工成型速度快，時(shí)間短，成型產(chǎn)品密度更均勻等優(yōu)勢(shì)，其中最大的優(yōu)勢(shì)在于不再受制于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，只要設(shè)計(jì)師能想出的結(jié)構(gòu)，3D打印機(jī)都能幫他實(shí)現(xiàn)。 傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，往往是先開(kāi)模具，然后再做手板，而運(yùn)用3D打印技術(shù)，無(wú)需開(kāi)模，可以把制造時(shí)間減少，費(fèi)用降低，對(duì)成本更好的控制。而一些好的設(shè)計(jì)理念，無(wú)論其結(jié)構(gòu)和工藝多么復(fù)雜，均可利用3D打印技術(shù)，短時(shí)間內(nèi)制造出來(lái)，從而極大地促進(jìn)了產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，有效改善工業(yè)設(shè)計(jì)能力薄弱的問(wèn)題。 　　3D打印需要依托多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的尖端技術(shù)，至少包括以下方面： 　　信息技術(shù)：要有先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件及數(shù)字化工具，輔助設(shè)計(jì)人員制作出產(chǎn)品的三維數(shù)字模型，并且根據(jù)模型自動(dòng)分析出打印的工序，自動(dòng)控制打印器材的走向。 　　精密機(jī)械：3D打印以“每層的疊加”為加工方式。要生產(chǎn)高精度的產(chǎn)品，必須對(duì)打印設(shè)備的精準(zhǔn)程度、穩(wěn)定性有較高的要求。 　　材料科學(xué)：用于3D打印的原材料較為特殊，必須能夠液化、粉末化、絲化，在打印完成后又能重新結(jié)合起來(lái)，并具有合格的物理、化學(xué)性質(zhì)。 3D打印機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域及其廣泛，從尋常百姓家的鍋碗瓢盆，到關(guān)系到國(guó)家安全的國(guó)防事業(yè)，幾乎各種領(lǐng)域都可以有他的身影。他的應(yīng)用對(duì)象可以是任何行業(yè)，只需要這些行業(yè)提供3D數(shù)據(jù)模型或原型，3D打印機(jī)均可以加工。其中這些行業(yè)中對(duì)3D打印機(jī)需求較大的包括政府、航空航天、醫(yī)療設(shè)備、高科技研發(fā)、教育業(yè)以及制造業(yè)?！? 醫(yī)療行業(yè)：從2010年美國(guó)成功打印活體器官開(kāi)始，似乎直接打印人體也并不是不可能，它更類似于克隆技術(shù)，他打印出來(lái)的活體器官不會(huì)與患者排斥。他還可以打印骨骼、牙齒等。我們可以預(yù)計(jì)在將來(lái)3D打印機(jī)的發(fā)展中，在醫(yī)療方面會(huì)引入一個(gè)全新的人體植入概念，讓更多的患者看到希望。 產(chǎn)品研發(fā)：我們可以利用3D打印技術(shù)快速制造手板模型，這樣不但保留原有結(jié)構(gòu)的特征，同時(shí)還可以做比例縮減，縮短加工時(shí)間短，降低生產(chǎn)成本，減少產(chǎn)品改良時(shí)間，更適合產(chǎn)品研究開(kāi)發(fā)。 建筑設(shè)計(jì)：在建筑業(yè)，工程師和設(shè)計(jì)師們已經(jīng)開(kāi)始使用3D打印機(jī)打印建筑模型，這種方法快速、低成本、環(huán)保，同時(shí)制作精美。完全符合設(shè)計(jì)者的要求，切有節(jié)省大量的材料和時(shí)間。 　 食品產(chǎn)業(yè)。沒(méi)錯(cuò)，就是“打印”食品。研究人員已經(jīng)開(kāi)始嘗試打印巧克力了?；蛟S在不久的將來(lái)，很多看起來(lái)一模一樣的食品就是用食品3D打印機(jī)“打印”出來(lái)的。當(dāng)然，到那時(shí)可能人工制作的食品會(huì)貴很多倍。 　　、 汽車制造業(yè)。不是說(shuō)你的車是3D打印機(jī)打印出來(lái)的（當(dāng)然或許有一天這也有可能），而是說(shuō)汽車行業(yè)在進(jìn)行安全性測(cè)試等工作時(shí)，會(huì)將一些非關(guān)鍵部件用3D打印的產(chǎn)品替代，在追求效率的同時(shí)降低成本。 　　 配件、飾品。這是最廣闊的一個(gè)市場(chǎng)。在未來(lái)不管是你的個(gè)性筆筒，還是有你半身浮雕的手機(jī)外殼，抑或是你和愛(ài)人擁有的世界上獨(dú)一無(wú)二的戒指，都有可能是通過(guò)3D打印機(jī)打印出來(lái)的。甚至不用等到未來(lái)，現(xiàn)在就可以實(shí)現(xiàn)。 3D技術(shù)的國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)3D打印技術(shù)近幾年剛開(kāi)始發(fā)展，企業(yè)開(kāi)始了解這種加工方式但不認(rèn)可，一方面是由于企業(yè)不能擺脫傳統(tǒng)制造業(yè)的思維方式，另一方面則是由于加工成本過(guò)高，部件不宜利用3D打印機(jī)進(jìn)行批量生產(chǎn)。而且國(guó)內(nèi)打印機(jī)的發(fā)展還有以下缺陷 1.缺乏教育培訓(xùn)和社會(huì)推廣 　　目前，企業(yè)購(gòu)置3D打印設(shè)備的數(shù)量非常有限，應(yīng)用范圍狹窄。更有一切企業(yè)根本不知道3D打印是什么樣的東西。而在教育教學(xué)方面，機(jī)械、材料、信息技術(shù)等工程學(xué)科的教學(xué)課程體系中，缺乏與3D打印相關(guān)的必修環(huán)節(jié)，3D打印停留在部分學(xué)生的課外興趣研究層面。得不到深入研究。 2．企業(yè)對(duì)技術(shù)研發(fā)投入不足 　　我國(guó)雖已有幾家企業(yè)能自主制造3D打印設(shè)備，但企業(yè)規(guī)模普遍較小，研發(fā)力量不足。在加工流程穩(wěn)定性、工件支撐材料生成和處理、部分特種材料的制備技術(shù)等諸多具體環(huán)節(jié)，存在較大缺陷，難以完全滿足產(chǎn)品制造的需求。 3．產(chǎn)業(yè)鏈缺乏統(tǒng)籌發(fā)展 3D打印行業(yè)的發(fā)展需要完善的供應(yīng)商和服務(wù)商體系、市場(chǎng)平臺(tái)。供應(yīng)商和服務(wù)商體系中，包含工業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)、3D數(shù)字化技術(shù)提供商、3D打印機(jī)及耗材提供商、3D打印設(shè)備經(jīng)銷商、3D打印服務(wù)商。市場(chǎng)平臺(tái)包含第三方檢測(cè)驗(yàn)證支持、金融支持、電子商務(wù)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)等支持。而目前國(guó)內(nèi)的3D打印企業(yè)還處于“單打獨(dú)斗”的初步發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)整合度較低，主導(dǎo)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)發(fā)平臺(tái)尚未確立，技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用還處于無(wú)序狀態(tài)。 而在國(guó)外特別是美國(guó)，3D打印技術(shù)要比在國(guó)內(nèi)發(fā)展早，企業(yè)早已熟知這種可能對(duì)世界加工制造業(yè)帶來(lái)革命的新技術(shù)。所以相較于國(guó)內(nèi)，美國(guó)對(duì)3D打印技術(shù)的研發(fā)生產(chǎn)投資都遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝于我國(guó)。 當(dāng)前，全球正在興起新一輪數(shù)字化制造浪潮。發(fā)達(dá)國(guó)家面對(duì)近年來(lái)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的下降，大力倡導(dǎo)“再工業(yè)化、再制造化”戰(zhàn)略，提出智能機(jī)器人（300024）、人工智能、3D打印是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造的關(guān)鍵技術(shù)，并希望通過(guò)這三大數(shù)字化制造技術(shù)的突破，鞏固和提升制造業(yè)的主導(dǎo)權(quán)，加快3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展，可推動(dòng)我國(guó)由“工業(yè)大國(guó)”向“工業(yè)強(qiáng)國(guó)”的轉(zhuǎn)變。 3D打印的未來(lái) 英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志在《第三次工業(yè)革命》一文中，將“3D打印技術(shù)作為第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志之一”，這充分可以看出3D 打印機(jī)將來(lái)不是要取代某一個(gè)制造業(yè)，而是要取代幾乎所有的制造業(yè)。未來(lái)你想要什么，只需下載圖紙，按一下‘打印’鍵，就可以去喝咖啡聽(tīng)音樂(lè)了，剩下的所有事，請(qǐng)統(tǒng)統(tǒng)交給打印機(jī)。 未來(lái)的3D打印我們可以做什么？也許我們的房屋不在是人工建造的而是用3D打印機(jī)打印一個(gè)，我們不會(huì)受食物的匱乏而限制，想吃什么自己打；家里的常用物品不在需要購(gòu)買，需要杯子自己打印一個(gè)，可以看出，3D打印會(huì)在將來(lái)給我們帶來(lái)的便捷之處。 3D打印機(jī)的未來(lái)或?qū)o(wú)所不能，只需要一個(gè)想法，一些材料，一臺(tái)3D打印機(jī)，就能將腦中的一切轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)體 高新區(qū)3D打印技術(shù)的發(fā)展設(shè)想和對(duì)策 　　采取財(cái)稅金融政策上積極支持、積極引導(dǎo)建立行業(yè)協(xié)會(huì)，鼓勵(lì)研發(fā)，加強(qiáng)教育培訓(xùn)等措施，進(jìn)一步促進(jìn)3D打印社會(huì)化推廣。 　　——制定數(shù)字化制造規(guī)劃，促進(jìn)3D產(chǎn)業(yè)優(yōu)先發(fā)展 　　建議將3D打印技術(shù)定位為生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)、文化創(chuàng)意、工業(yè)設(shè)計(jì)、先進(jìn)制造、電子商務(wù)及制造業(yè)信息化工程的關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)，將該產(chǎn)業(yè)納入優(yōu)先發(fā)展產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)品目錄。在財(cái)稅金融政策上，鼓勵(lì)企業(yè)投資、研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用3D打印，支持3D打印設(shè)備的進(jìn)出口。 　　——加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、行業(yè)協(xié)會(huì)建設(shè)，推動(dòng)3D產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展 　　積極引導(dǎo)工業(yè)設(shè)計(jì)企業(yè)、3D數(shù)字化技術(shù)提供商、3D打印機(jī)及材料研發(fā)企業(yè)和機(jī)構(gòu)、3D打印服務(wù)應(yīng)用提供商組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，利用有關(guān)學(xué)會(huì)、協(xié)會(huì)的平臺(tái)加強(qiáng)研討和交流，共同推動(dòng)3D打印技術(shù)研發(fā)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定。促進(jìn)3D打印技術(shù)發(fā)展的市場(chǎng)平臺(tái)建設(shè)，包括3D打印電子商務(wù)平臺(tái)、3D打印數(shù)據(jù)安全和產(chǎn)權(quán)保護(hù)機(jī)制、3D打印及周邊項(xiàng)目投融資機(jī)制等，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。 　　——加大科技扶持力度，提升3D打印技術(shù)水平 　　設(shè)立專項(xiàng)基金，重點(diǎn)推進(jìn)數(shù)字化技術(shù)、軟件控制、打印裝置、材料技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。在研發(fā)扶持中，要注意建立公平、公正的研發(fā)績(jī)效評(píng)估體系，鼓勵(lì)各研發(fā)主體探索不同的技術(shù)路徑。加強(qiáng)對(duì)3D打印產(chǎn)學(xué)研合作的支持，特別對(duì)實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)在市場(chǎng)銷售、社會(huì)推廣上給予政策支持。 　　——加強(qiáng)教育培訓(xùn)，促進(jìn)3D打印社會(huì)化推廣 　　將3D打印技術(shù)納入相關(guān)學(xué)科建設(shè)體系，培養(yǎng)3D打印技術(shù)人才。依靠行業(yè)協(xié)會(huì)、博覽會(huì)、論壇等組織形式進(jìn)行3D打印技術(shù)和周邊應(yīng)用的培訓(xùn)。在科技館、文化藝術(shù)中心、青少年活動(dòng)中心等公共機(jī)構(gòu)進(jìn)行3D打印技術(shù)的展示、宣傳和推廣。發(fā)展3D打印服務(wù)中心，推廣3D打印技術(shù)應(yīng)用，為發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)積累應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。 附件2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 填表日期：20年 月 日 年級(jí)專業(yè)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：3D打印機(jī)模型設(shè)備設(shè)計(jì) 研究目標(biāo)與內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、方案論證、設(shè)計(jì)思路等） 一、目標(biāo)： 1.在了解3D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)。 2. 通過(guò)計(jì)算，CAD/SOLIDWORKS繪圖和運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)等相關(guān)設(shè)計(jì)資料，進(jìn)行3D打印快速模型制造設(shè)備設(shè)計(jì)并最終完成3D打印快速模型制造設(shè)備的零件圖，裝配圖，零件圖及相關(guān)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.基本內(nèi)容 1) 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備：閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確3D打印快速模型制造設(shè)備設(shè)計(jì)任務(wù)，準(zhǔn)備設(shè)計(jì)資料及繪圖工具。 2) 3D打印快速模型制造設(shè)備總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：主要包括：鋪粉系統(tǒng)、成型腔和儲(chǔ)料腔的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、噴頭運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。 3) 裝配圖的設(shè)計(jì)：初繪裝配草圖，各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，協(xié)調(diào)好各零部件之間的裝配關(guān)系，完成裝配工作圖。 4) 零件工作圖的設(shè)計(jì)：主要是繪制3D打印快速模型制造設(shè)備成型零件（如傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，支撐機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)）。 5) 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書：主要是整理和編寫3D打印快速模型制造設(shè)備設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 6) 設(shè)計(jì)總結(jié)及答辯：進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)，完成答辯準(zhǔn)備工作。 2.設(shè)計(jì)思路 基于微噴射粘結(jié)的3DP工藝的成形原理為：將制件的CAD3D模型根據(jù)工藝要求進(jìn)行離散分層得到一系列的層片，按照這些層片的輪廓信息，鋪粉裝置逐層鋪粉，且噴頭噴射粘結(jié)劑微滴選擇性地固化一層一層的粉末，形成各截面輪廓，并逐步有序地疊加成3D實(shí)體。要完成制作要求就需要各種機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能： 機(jī)械系統(tǒng) X, Y軸( 打印平面) 組成平面掃描運(yùn)動(dòng)框架 機(jī)構(gòu)選用：X軸 導(dǎo)軌——絲桿機(jī)構(gòu) Y軸 導(dǎo)軌——絲桿機(jī)構(gòu) Z軸（即成型腔和儲(chǔ)料腔） 光桿——絲桿機(jī)構(gòu) 兩副 鋪粉輥機(jī)構(gòu)（即噴頭） 導(dǎo)軌——絲桿機(jī)構(gòu) 3.方案論證 設(shè)計(jì)方案如圖所示，圖中序號(hào)所代表機(jī)構(gòu)分別是： 1) 儲(chǔ)料箱：提供成型與支撐粉末材料。 2) 成型箱：在缸中完成零件加工，工作缸每次下降的距離即為層厚。零件加工完后，缸升起，以便取出制造好的工件，并為下一次的加工做準(zhǔn)備。工作缸的升降由伺服電機(jī)通過(guò)絲桿驅(qū)動(dòng)。 3) 余料箱：安裝在成型機(jī)殼內(nèi)，回收鋪粉時(shí)多余的粉末材料。 4) 噴頭：在工作缸內(nèi)噴射成型時(shí)的粘結(jié)劑，粘接不通層之間的粉料，是3D打印快速成型的關(guān)鍵部件。 5) 鋪粉輥裝置：包括鋪粉輥及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其作用是把粉末材料均勻地鋪平在工作缸上，并把鋪粉的同時(shí)把粉料壓實(shí)。 畢業(yè) 論文 （設(shè)計(jì)） 工作 安排 計(jì)劃 1) 文獻(xiàn)查閱：掌握文獻(xiàn)檢索方法，熟悉部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用。完成開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述和外 文文獻(xiàn)的譯文。（2011年11月1日—2011年12月4日） 2) 掌握3D打印技術(shù)的工作原理和工作流程，完成整體方案的設(shè)計(jì)及總裝配圖的設(shè)計(jì)。 （2011年12月5日—2012年1月6日） 3) 完成典型零部件設(shè)計(jì)、動(dòng)力裝置選型等工作。學(xué)生填寫“畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查表”，完成 中期檢查。（2012年3月7日前） 4) 按照“（論文）撰寫規(guī)范”的要求，完成畢業(yè)論文的撰寫、裝訂、 圖紙打印、以及預(yù)答辯。（2012年3月8日—2012年4月15日） 學(xué)生簽字： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 年 月 日 系部 工作 領(lǐng)導(dǎo) 小組 審批 負(fù)責(zé)人簽字蓋章： 年 月 日 注：表格不夠填寫可另續(xù)頁(yè)。 淺析3D打印技術(shù)的發(fā)展前景和對(duì)策 摘要：3D打印技術(shù)，毋庸置疑，已成為可預(yù)見(jiàn)未來(lái)的核心技術(shù)革命之一，其發(fā)展之勢(shì)如日中天，不可逆轉(zhuǎn)。注目時(shí)局，高度重視3D打印技術(shù)的研發(fā)并穩(wěn)步推進(jìn)其試點(diǎn)運(yùn)行將成為積極應(yīng)對(duì)3D打印技術(shù)浪潮襲來(lái)的應(yīng)有之態(tài)度及舉措。 關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)，發(fā)展前景，態(tài)度對(duì)策 引 言 眾所周知，第一次工業(yè)革命和第二次工業(yè)革命分別以蒸汽機(jī)的發(fā)明和電氣化的使用為標(biāo)志，以其強(qiáng)大的生產(chǎn)力解放為基礎(chǔ)，深刻地改變了西方資本主義國(guó)家甚至整個(gè)世界的面貌，有力地推動(dòng)了世界現(xiàn)代化的歷史進(jìn)程。顯而易見(jiàn)，科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，更是當(dāng)今世界格局下各國(guó)綜合國(guó)力比較的核心指標(biāo)之一，可以說(shuō)，最新最前沿的科學(xué)技術(shù)的掌握和最早應(yīng)用推廣，將是未來(lái)國(guó)家間競(jìng)爭(zhēng)的重要體現(xiàn)和地位分水嶺。那么，當(dāng)下最值得關(guān)心注目的科學(xué)技術(shù)是什么呢？毫無(wú)爭(zhēng)議，3D打印技術(shù)將占一重要席位且有愈演愈烈之勢(shì)。 一、3D打印技術(shù)的扼要介紹 3D打印技術(shù)目前最為引人注目的當(dāng)推3D打印機(jī)，鑒于此，本文將把3D打印機(jī)作為其技術(shù)典型來(lái)探討。3D打印機(jī)誕生于20 世紀(jì)80 年代中期，是由美國(guó)科學(xué)家最早發(fā)明的。3D打印機(jī)是指利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)出真實(shí)三維物體的一種設(shè)備，其基本原理是利用特殊的耗材( 膠水、樹(shù)脂或粉末等)按照由電腦預(yù)先設(shè)計(jì)好的三維立體模型,通過(guò)黏結(jié)劑的沉積將每層粉末黏結(jié)成型,最終打印出3D實(shí)體。3D打印過(guò)程可分為兩步，首先在需要成型的區(qū)域噴灑特殊的膠水，然后均勻噴灑粉末，粉末遇到膠水會(huì)迅速固化黏結(jié)，沒(méi)有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)，重復(fù)這一過(guò)程直到實(shí)體模型被“打印”成型。由于其分層加工的過(guò)程與噴墨打印機(jī)十分相似，所以被稱為“打印機(jī)”。[1] 二、3D打印技術(shù)的發(fā)展前景 正如著名的《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》最近描述了3D打印技術(shù)的前景——這是一種新型的生產(chǎn)方式，能夠促成第三次工業(yè)革命。根據(jù)研究3D打印機(jī)的前賢報(bào)告，可以從以下四個(gè)方面來(lái)一窺其勢(shì)。未來(lái)5-10年，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步及市場(chǎng)需求的擴(kuò)大，3D打印機(jī)將呈現(xiàn)四個(gè)方面的發(fā)展趨勢(shì)：（一）3D打印速度和效率將不斷提升。隨著開(kāi)拓并行、多材料制造工藝方法的采用，打印速度和效率有望獲得更大提升;（二）3D打印材料更加多樣化。隨著先進(jìn)材料的不斷發(fā)展，智能材料、納米材料、新型聚合材料、合成生物材料等將成為3D打印材料；（三）3D打印機(jī)價(jià)格大幅下降。一些較小規(guī)模的3D 打印機(jī)制造商已經(jīng)開(kāi)始推出一萬(wàn)美元以下的3D打印機(jī)。隨著技術(shù)進(jìn)步及推廣應(yīng)用，3D打印機(jī)的價(jià)格有望大幅下降。（四）3D打印機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。3D打印機(jī)誕生后，早期主要用于航空航天、機(jī)械、醫(yī)療、建筑等行業(yè)的模型制作。隨著其進(jìn)一步走向成熟，3D打印機(jī)已開(kāi)始用來(lái)制造汽車、飛機(jī)等高科技含量零部件、皮膚、骨骼等活體組織。專家預(yù)計(jì)，在不久的將來(lái)，從鞋、眼鏡到廚房用具、汽車等各種產(chǎn)品都可以用3D打印機(jī)生產(chǎn)出來(lái)。[2] 三、3D打印技術(shù)的革命意義 3D打印技術(shù)的發(fā)展前景如此之廣闊，發(fā)展勢(shì)頭如此之強(qiáng)勁，那么其對(duì)現(xiàn)有的生產(chǎn)關(guān)系及模式有何影響呢？據(jù)社會(huì)科學(xué)家研究推測(cè)，3D 打印機(jī)的推廣應(yīng)用具有重要的革命性意義，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：（一）制造工藝的深刻變革。3D 打印的特點(diǎn)在于通過(guò)逐層堆積材料進(jìn)行加工，而不是通過(guò)去除多余材料進(jìn)行加工。因此，這項(xiàng)工藝也被稱作“堆積制造”或“添加制造”。這改變了通過(guò)對(duì)原材料進(jìn)行切削、組裝進(jìn)行生產(chǎn)的加工模式，節(jié)省了材料和加工時(shí)間，帶來(lái)了制造工藝的深刻變革。（二）制造技術(shù)的重大飛躍。3D 打印技術(shù)是一種新興的高科技技術(shù)，綜合應(yīng)用了CAD/CAM 技術(shù)、激光技術(shù)、光化學(xué)以及材料科學(xué)等諸多方面的技術(shù)和知識(shí)，3D 打印技術(shù)的不斷成熟將推動(dòng)包括新材料技術(shù)、智能制造技術(shù)和堆積制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)大的飛躍。（三）制造模式的一次“革命”。3D打印作為一種新的加工工藝，將改變第二次工業(yè)革命產(chǎn)生的以裝配生產(chǎn)線為代表的大規(guī)模生產(chǎn)方式，使產(chǎn)品生產(chǎn)向個(gè)性化、定制化轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式的根本變革。3D 打印機(jī)的推廣應(yīng)用將減少產(chǎn)品推向市場(chǎng)的時(shí)間，產(chǎn)品用戶只要簡(jiǎn)單下載設(shè)計(jì)圖在數(shù)小時(shí)內(nèi)通過(guò)3D 打印將產(chǎn)品“打印”出來(lái)，從而不需要大規(guī)模生產(chǎn)線，不需要庫(kù)存大量的零部件，不需要大量的工人。[3] 四、3D打印技術(shù)的態(tài)度對(duì)策 3D打印技術(shù)發(fā)展前景看好，對(duì)社會(huì)大生產(chǎn)領(lǐng)域又將帶來(lái)革命性的意義，那么作為孜孜追求實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)應(yīng)當(dāng)仁不讓、毫不猶豫地接過(guò)這根技術(shù)革命接力棒并奮而追之。古語(yǔ)有云：“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”誠(chéng)然，3D打印技術(shù)已成世界技術(shù)革新之潮流，不可逆轉(zhuǎn)，但首先還是得摸清它對(duì)我國(guó)是實(shí)質(zhì)性影響，方能更有效地科學(xué)判斷并理性制策。談到影響，固然就得一分為二，即積極影響和負(fù)面作用。3D打印技術(shù)對(duì)我國(guó)之積極影響首先表現(xiàn)在為我國(guó)制造技術(shù)的趕超帶來(lái)機(jī)遇。3D打印技術(shù)作為一項(xiàng)新興技術(shù)，與其他成熟技術(shù)相比，無(wú)論在技術(shù)創(chuàng)新還是應(yīng)用上，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距相對(duì)較小，可以在較短時(shí)間內(nèi)縮短差距。其次體現(xiàn)為推動(dòng)制造業(yè)服務(wù)化，加快制造業(yè)升級(jí)。3D打印的推廣應(yīng)用將帶動(dòng)包括3D設(shè)計(jì)服務(wù)、信息服務(wù)等生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)的發(fā)展，給我國(guó)制造業(yè)升級(jí)帶來(lái)新機(jī)遇。 其負(fù)面作用更是不容小覷，應(yīng)認(rèn)真分析對(duì)待。正如前述，3D打印機(jī)的技術(shù)特性決定了其不需要大規(guī)模生產(chǎn)線，不需要庫(kù)存大量的零部件和工人勞動(dòng)力。所以首當(dāng)其沖的便是對(duì)我國(guó)勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)可能帶來(lái)巨大沖擊。3D打印這一生產(chǎn)模式改變了過(guò)去大規(guī)模生產(chǎn)線的制造模式，所需工人將大幅減少，使得勞動(dòng)力成本在生產(chǎn)成本中的比重降低，我國(guó)勞動(dòng)力成本比較優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步被削弱，這對(duì)當(dāng)前以勞動(dòng)密集型為主的我國(guó)制造業(yè)將帶來(lái)較大沖擊。另一方面則是可能進(jìn)一步拉大與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。美歐等發(fā)達(dá)工業(yè)化國(guó)家在3D打印機(jī)行業(yè)處于領(lǐng)先地位，其產(chǎn)品在全球3D打印機(jī)行業(yè)占有絕大多數(shù)市場(chǎng)份額。我國(guó)雖然于20世紀(jì)90年代開(kāi)始推進(jìn)3D打印機(jī)的研發(fā)，但還主要停留在設(shè)計(jì)和樣機(jī)開(kāi)發(fā)，尚沒(méi)有一款具有國(guó)際水平的3D打印機(jī)推向市場(chǎng)。如果不加快推進(jìn)3D打印機(jī)的研發(fā)及推廣應(yīng)用，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距將進(jìn)一步加大。 簡(jiǎn)要探討了3D打印技術(shù)對(duì)我國(guó)的影響，那么應(yīng)以何姿態(tài)去面對(duì)并處理好這些客觀問(wèn)題呢？筆者認(rèn)為，為加快推進(jìn)3D打印機(jī)的快速發(fā)展，我國(guó)應(yīng)主要從三個(gè)方面著力推進(jìn)：其一，應(yīng)高度重視3D打印技術(shù)發(fā)展。我國(guó)應(yīng)該高度重視3D打印技術(shù)可能帶來(lái)的制造業(yè)革命，深入分析全球3D打印技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，研究建立3D打印機(jī)的基礎(chǔ)理論和技術(shù)體系，制定符合我國(guó)國(guó)情的3D打印機(jī)中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略。其二，加大對(duì)3D打印機(jī)研發(fā)。建議將3D打印機(jī)納入《智能制造裝備發(fā)展專項(xiàng)》，加大研發(fā)投入力度，突破關(guān)鍵核心技術(shù)與工藝。加強(qiáng)與發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)合作，研究建立以現(xiàn)有的幾家科研機(jī)構(gòu)為主體，同類主要企業(yè)為載體的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研的溝通與交流，盡快將商用打印機(jī)推向市場(chǎng)。其三，加快3D打印機(jī)的推廣應(yīng)用和試點(diǎn)示范。選擇高端汽車零部件、醫(yī)療等重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行推廣應(yīng)用和試點(diǎn)示范，積極探索和積累3D打印機(jī)的運(yùn)營(yíng)和管理經(jīng)驗(yàn)。[4] 綜上所述，3D打印技術(shù)是方興未艾的在可預(yù)見(jiàn)未來(lái)的核心技術(shù)革命之一，在全世界社會(huì)大生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)勢(shì)必將引發(fā)深刻的革命性意義，我國(guó)應(yīng)高瞻遠(yuǎn)矚，及時(shí)果斷地把握好時(shí)代氣息，積極有效地應(yīng)對(duì)好3D打印技術(shù)并使之為實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)和中華民族的偉大復(fù)興而服務(wù)。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 劉欣靈,《3D打印機(jī)及其工作原理》,《網(wǎng)絡(luò)與信息》,2012年8月版 [2] 潘巍,《3D打印機(jī)：進(jìn)入主流指日可待》,《微電腦世界》,2012年12月版 [3] 湯敏,《3D打印機(jī)將極大沖擊中國(guó)市場(chǎng)》,《上海企業(yè)》,2013年1月10 [4] 同上 現(xiàn) 代 科 學(xué) 技 術(shù) 課 程 論 文 學(xué)院：馬克思主義學(xué)院 專業(yè)：中國(guó)近現(xiàn)代史基本問(wèn)題研究 姓名：徐文滔 學(xué)號(hào)：12121842109 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 編號(hào) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 中文題目 The Subject of Graduation Project 學(xué)生姓名 專 業(yè) 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 分 院 2014年 月 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(wú)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(ài)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(shuō)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(lái)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?！?6 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(lái)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(lái)發(fā)展起來(lái)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(lái)制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破。快速成形是一種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(shù)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(guò)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(lái)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(shù)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)。 1.2 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)的3D打印機(jī)通過(guò)CAD/PROE繪圖和運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)等相關(guān)設(shè)計(jì)資料，進(jìn)行3D打印機(jī)設(shè)計(jì)并最終完成3D打印機(jī)的零件圖，裝配圖，零件圖及相關(guān)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 主要的設(shè)計(jì)基本內(nèi)容如下： 1) 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備：閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確3D打印機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)，準(zhǔn)備設(shè)計(jì)資料及繪圖工具。 2) 3D打印機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：主要包括：鋪粉系統(tǒng)、成型腔和儲(chǔ)料腔的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、噴頭運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。 3) 裝配圖的設(shè)計(jì)：初繪裝配草圖，各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，協(xié)調(diào)好各零部件之間的裝配關(guān)系，完成裝配工作圖。 4) 零件工作圖的設(shè)計(jì)：主要是繪制3D打印機(jī)成型零件（如傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，支撐機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)）。 5) 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書：主要是整理和編寫3D打印機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 6) 設(shè)計(jì)總結(jié)及答辯：進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)，完成答辯準(zhǔn)備工作。 1.3 3D打印機(jī)模型設(shè)備的方案分析 1.3.1機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路 基于微噴射粘結(jié)的3DP工藝的成形原理為：將制件的CAD三維模型根據(jù)工藝要求進(jìn)行離散分層得到一系列的層片，按照這些層片的輪廓信息，鋪粉裝置逐層鋪粉，且噴頭噴射粘結(jié)劑微滴選擇性地固化一層一層的粉末，形成各截面輪廓，并逐步有序地疊加成三維實(shí)體。要完成制作要求就需要各種機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能： 機(jī)械系統(tǒng) X, Y軸( 打印平面) 組成平面掃描運(yùn)動(dòng)框架 機(jī)構(gòu)選用：X軸 導(dǎo)軌——絲桿機(jī)構(gòu) Y軸 導(dǎo)軌——絲桿機(jī)構(gòu) Z軸（即成型腔和儲(chǔ)料腔） 光桿——絲桿機(jī)構(gòu) 兩副 鋪粉輥機(jī)構(gòu)（即噴頭） 導(dǎo)軌——絲桿機(jī)構(gòu) 1.3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)總體布局 根據(jù)設(shè)計(jì)思路設(shè)定本次設(shè)計(jì)的3D打印機(jī)的方案 設(shè)計(jì)方案如圖所示，圖中序號(hào)所代表機(jī)構(gòu)分別是： 1） 儲(chǔ)料箱：提供成型與支撐粉末材料。 2）成型箱：在缸中完成零件加工，工作缸每次下降的距離即為層厚。零件加工完后，缸升起，以便取出制造好的工件，并為下一次的加工做準(zhǔn)備。工作缸的升降由伺服電機(jī)通過(guò)絲桿驅(qū)動(dòng)。 3）余料箱：安裝在成型機(jī)殼內(nèi)，回收鋪粉時(shí)多余的粉末材料。 4）噴頭：在工作缸內(nèi)噴射成型時(shí)的粘結(jié)劑，粘接不通層之間的粉料，是三維打印快速成型的關(guān)鍵部件。 5）鋪粉輥裝置：包括鋪粉輥及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其作用是把粉末材料均勻地鋪平在工作缸上，并把鋪粉的同時(shí)把粉料壓實(shí)。 連接盤 絲桿螺母法蘭 減速器 聯(lián)軸器 電動(dòng)機(jī) 第2章 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1 電機(jī)的選擇 2.1.1 Z軸電機(jī)的選擇 Z軸即為成型腔和儲(chǔ)料腔的上下移動(dòng)電機(jī)。假設(shè)成型腔和儲(chǔ)料腔的重量為30Kg，移動(dòng)速度為2m/min左右 根據(jù)本次設(shè)計(jì)由于在成型腔和儲(chǔ)料腔的上下移動(dòng)要求精確定位，所以本次設(shè)計(jì)中選用伺服電機(jī)，本次伺服電機(jī)的廠家為華大伺服電機(jī)。 電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 1、確定運(yùn)行時(shí)間 本次設(shè)計(jì)加速時(shí)間 負(fù)載速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 2.電機(jī)轉(zhuǎn)速 3.負(fù)載轉(zhuǎn)矩 式中： 4.負(fù)載慣量 上下垂直運(yùn)動(dòng) 絲桿螺母慣量 式中 總慣量 5.電機(jī)轉(zhuǎn)矩 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 必須轉(zhuǎn)矩 S為安全系數(shù)，這里取1.0 根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)， 我們選用華大伺服電機(jī)型號(hào)為110ST-M02030，以下為選擇的伺服電機(jī)的具體詳細(xì)介紹： 電機(jī)額定功率為0.6KW， 零速轉(zhuǎn)矩為2.0N.m， 額定地拿了4.0A 額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min。 電機(jī)大致圖如下： 外形尺寸110x110x106，電機(jī)輸出軸徑為12mm。 2.1.2 X軸和Y軸電機(jī)的選擇 打印平面中的X軸和Y軸移動(dòng)結(jié)構(gòu)相同，本次選擇的電機(jī)采用相同的。 電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 1、確定運(yùn)行時(shí)間 本次設(shè)計(jì)加速時(shí)間 負(fù)載速度（m/min） 有速度可知每秒移動(dòng)50mm， 2.電機(jī)轉(zhuǎn)速 3.負(fù)載轉(zhuǎn)矩 式中： 4.負(fù)載慣量 上下垂直運(yùn)動(dòng) 絲桿螺母慣量 式中 總慣量 5.電機(jī)轉(zhuǎn)矩 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 必須轉(zhuǎn)矩 S為安全系數(shù)，這里取1.0 根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)， 我們也選用華大伺服電機(jī)型號(hào)為110ST-M02030，具體尺寸同Z軸移動(dòng)所選的電機(jī)相同。 2.2 滾珠絲杠螺母的設(shè)計(jì) 2.2.1材料選用原則 選材的基本原則是材料在能滿足零件使用性能的前提下，具有較好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。 材料的使用性能是指機(jī)械零件在正常工作條件下應(yīng)具備的力學(xué)、物理、化學(xué)等性能，是保證該零件可靠性的基礎(chǔ)。對(duì)一般機(jī)械零件來(lái)說(shuō)，選材時(shí)主要考慮的是其力學(xué)性能；而對(duì)于非金屬材料制成的零件，還應(yīng)該考慮其工作環(huán)境對(duì)零件性能的影響。 零件按力學(xué)性能選材時(shí)，首先應(yīng)正確分析其工作條件、形狀尺寸及應(yīng)力狀態(tài)，結(jié)合該類零件出現(xiàn)的主要失效形式，找出其在實(shí)際使用中的主要和次要的失效抗力指標(biāo)，以此作為選材的依據(jù)。 2.2.2絲杠螺母的工作條件、失效形式和技術(shù)要求 1、工作條件 由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是絲杠螺母副，即螺旋傳動(dòng)副，而工作時(shí)主要是攜帶傳感器進(jìn)行測(cè)量，而非傳遞動(dòng)力或扭矩。主要承受一定的剪切、彎曲、扭轉(zhuǎn)等載荷。 2、主要失效形式 當(dāng)彎曲載荷較大時(shí)，絲杠承受著交變應(yīng)力；當(dāng)其表面硬度較低，表面質(zhì)量不良時(shí)，會(huì)發(fā)生磨損，甚至產(chǎn)生疲勞斷裂。而設(shè)計(jì)的絲杠所傳遞的動(dòng)力和扭矩都很小。因此，主要的失效形式是磨損。通過(guò)提高絲杠螺母的表面質(zhì)量和安裝精度可以有效的減少磨損。 3、材料性能要求 根據(jù)絲杠的工作條件和失效形式，要求絲杠材料具備以下主要性能：①電磁鐵參數(shù)測(cè)量裝置是對(duì)電磁鐵的電磁吸力、磁場(chǎng)強(qiáng)度和線圈溫度進(jìn)行測(cè)量的裝置。為避免電磁鐵的磁泄漏，采用不可磁化材料。如不銹、鋁合金、銅合金、陶瓷材料或高分子材料。②較高的綜合力學(xué)性能.當(dāng)絲杠正常工作時(shí)，要承受一定的交變載荷與沖擊載荷。③絲杠軸頸應(yīng)具有高的硬度和耐磨性，提高絲杠的旋轉(zhuǎn)精度和使用壽命。 根據(jù)絲杠螺母副的工作條件、失效形式和技術(shù)要求，考慮材料的綜合性能，絲杠采用淬火鋼，螺母采用鑄造錫青銅。這是由于銅合金材料不僅具有較高的綜合力學(xué)性能，而且具有較高硬度和耐磨性。絲杠螺母副的導(dǎo)柱采用不銹鋼，導(dǎo)軌采用鋁合金，聯(lián)結(jié)件采用高分子塑料。 2.2.3絲桿螺旋傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)與應(yīng)用 絲桿螺旋傳動(dòng)是利用絲桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)將直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)以滾珠作為滾動(dòng)媒介的滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的體系。以傳動(dòng)形式分為兩種：一種是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)；另外一種是將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。梯形絲桿的特點(diǎn)： （1）傳動(dòng)效率高：滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率高達(dá)90%～98%，為傳統(tǒng)的滑動(dòng)絲杠系統(tǒng)的2～4倍，所以能以較小的扭矩得到較大的推力，亦可由直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（運(yùn)動(dòng)可逆）。 （2）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)：梯形絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)為點(diǎn)接觸滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，工作中摩擦阻力小、靈敏度高、啟動(dòng)時(shí)無(wú)顫動(dòng)、低速時(shí)無(wú)爬行現(xiàn)象，因此可精密地控制微量進(jìn)給。 （3）高精度：滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)中溫升較小，并可預(yù)緊消除軸向間隙和對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸以補(bǔ)償熱伸長(zhǎng)，因此可以獲得較高的定位精度和重復(fù)定位精度。 （4）高耐用性：鋼球滾動(dòng)接觸處均經(jīng)硬化（HRC58～63）處理，并經(jīng)精密磨削，循環(huán)體系過(guò)程純屬滾動(dòng)，相對(duì)對(duì)磨損甚微，故具有較高的使用壽命和精度保持性。 （5）同步性好：由于運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、反應(yīng)靈敏、無(wú)阻滯、無(wú)滑移，用幾套相同的滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)傳動(dòng)幾個(gè)相同的部件或裝置，可以獲得很好的同步效果。 （6）高可靠性：與其它傳動(dòng)機(jī)械，液壓傳動(dòng)相比，滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)故障率很低，維修保養(yǎng)也較簡(jiǎn)單，只需進(jìn)行一般的潤(rùn)滑和防塵。在特殊場(chǎng)合可在無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)下工作。 （7）無(wú)背隙與預(yù)緊：采用歌德式（Gothic arch）溝槽形狀、軸向間隙可調(diào)整得很小，也能輕便地傳動(dòng)。若加入適當(dāng)?shù)念A(yù)緊載荷，消除軸向間隙，可使絲杠具有更佳的剛性，在承載時(shí)減少滾珠和螺母、絲杠間的彈性變形，達(dá)到更高的精度。 2.2.3滾珠絲桿螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算 滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)主要承受軸向力。由于螺母和螺桿間有較大的滑動(dòng)摩擦，因而磨損是其主要的失效形式。滾動(dòng)螺旋的基本尺寸（螺桿的直徑和螺母的高度），通常是根據(jù)耐磨性條件來(lái)確定的。受力較大的螺旋傳動(dòng)，還應(yīng)校核螺桿危險(xiǎn)截面和螺母螺紋牙的強(qiáng)度，以防止發(fā)生塑性變形或斷裂；要求自鎖的螺桿，要求校核其自鎖性；精密的傳導(dǎo)螺桿，應(yīng)該校核其剛度，以免因受力導(dǎo)致螺距變化引起傳動(dòng)精度降低；長(zhǎng)徑比較大的螺桿，應(yīng)校核其穩(wěn)定性，以防止軸向受載后失穩(wěn)；高速的長(zhǎng)螺桿還應(yīng)校核起臨界轉(zhuǎn)速，以防止過(guò)大的橫向振動(dòng)。具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)傳 動(dòng)的類型、工作條件及其失效形式等，選擇不同的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，而不必逐項(xiàng)進(jìn)行校核。 表2.1螺旋傳動(dòng)的常用材料 螺旋副 材料牌號(hào) 應(yīng)用范圍 螺桿 Q235、Q275、45、50 材料不經(jīng)熱處理，使用于經(jīng)常運(yùn)動(dòng)，受力不大，轉(zhuǎn)速較低的傳動(dòng) 40Cr、65Mn、T12、40WMn、18CrMnTi 材料需經(jīng)熱處理，以提高其耐磨性，適用于重載、轉(zhuǎn)速較高的重要傳動(dòng) 9Mn2V、CrWMn、38CrMoAl 材料需經(jīng)熱處理，以提高其尺寸的穩(wěn)定性，適用于精密傳導(dǎo)螺旋傳動(dòng) 螺母 ZCu10P1、ZCu5Pb5Zn5 材料耐磨性好，適用于一般傳動(dòng) ZCuAl9FeNi4Mn2 ZCuZn25Al6Fe3Mn3 材料耐磨性好，強(qiáng)度高，適用于重載、低速的傳動(dòng)。對(duì)于尺寸較大或高速傳動(dòng)，螺母可采用鋼或鑄鐵制造，內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金 1、 Z軸立向絲桿的設(shè)計(jì) （1）滾珠絲桿螺母副，橫向絲桿的最大軸向載荷為2000N，支承間最大距離為400mm，，要求定位精度為0.001mm，滾珠絲桿的負(fù)荷包括運(yùn)動(dòng)部件的重量所引起的進(jìn)給抗力。應(yīng)按額定靜載荷選用。 載荷性質(zhì)系數(shù)為1 —?jiǎng)虞d荷硬度影響系數(shù)， =1 —最大軸向載荷 定靜載荷為C02000N，查表得使用壽命時(shí)間T=15000h，初選絲桿螺距t=5mm，得絲桿轉(zhuǎn)速 n/min 由于絲桿螺距為5，可選W系列完循環(huán)絲桿副尺寸系列W2005-2.5圈一列滾珠絲桿螺母副的幾何參數(shù)計(jì)算，見(jiàn)表2.6所示： 表2.2 滾珠絲桿螺母副幾何參數(shù) 名 稱 符 號(hào) 計(jì)算公式和結(jié)果（mm） 螺紋滾道 公稱直徑 20 螺 距 5 接觸角 鋼球直徑 3.175 螺紋滾道法面半徑 偏心距 螺紋升角 螺桿 螺桿外徑 螺桿內(nèi)徑 螺桿接觸直徑 螺母 螺母螺紋外徑 螺母內(nèi)徑（外循環(huán)） 螺母長(zhǎng)度 Ln 33 （2）傳動(dòng)效率計(jì)算 （2.23） 式中：—摩擦角；—絲桿螺紋升角。 （3）剛度驗(yàn)算，滾珠絲桿受工作負(fù)載P引起的導(dǎo)程的變化量 （2.24） Y向所受牽引力大，故應(yīng)用Y向參數(shù)計(jì)算 （N） （cm） () (材料為45鋼) （） 所以 （cm） 絲桿因受扭矩而引起的導(dǎo)程變化量很小，可以忽略。所以導(dǎo)程誤差 查表知C級(jí)精度的絲桿允許誤差6，故剛度足夠。 （4）穩(wěn)定性驗(yàn)算，由部件自重產(chǎn)生的使絲桿回轉(zhuǎn)的扭矩為 式中G——移動(dòng)部件自重 S——導(dǎo)程（cm） ——逆?zhèn)鲃?dòng)效率，由于滾珠絲桿副的正傳動(dòng)效率和逆?zhèn)鲃?dòng)效率近似相等，因此，一般用正傳動(dòng)效率代替。 N.cm可知110BF004反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲桿螺母副時(shí)不會(huì)發(fā)生逆向傳動(dòng) （5）軸承的選擇，初選6002，工作時(shí)為輕度沖擊，正常工作溫度，預(yù)期壽命為5000h，絲桿在工作的過(guò)程中受軸向載荷作用，且最大軸向載荷為Fa=200N.查手冊(cè)可知道2002的基本額定負(fù)載Cr=4.32kN,基本額定負(fù)載荷Cor=2.50Kn。 為了能安裝方便本次設(shè)計(jì)中6002軸承可以用帶座軸承代替，選用軸承的型號(hào)為UCFU203軸承。 Fa/Cor=e=0.228查表可知道e=0.38 當(dāng)量負(fù)載的計(jì)算P=200N可算得軸承壽命[6] （2.25） 溫度系數(shù)=1，載荷系數(shù)=1，UCFU203軸承座，壽命指數(shù)為=3 得（h） 所以該軸承適合。 2、 X軸和Y軸橫向絲桿的設(shè)計(jì) （1）滾珠絲桿螺母副型號(hào)的選擇：橫向絲桿的最大軸向載荷為570N，支承間最大距離為250mm，支承方式如圖3.2，要求定位精度為0.001mm 滾珠絲桿的負(fù)荷為運(yùn)動(dòng)部件的重量所引起的進(jìn)給抗力。應(yīng)按額定靜載荷選用。 （2.18） 載荷性質(zhì)系數(shù)為1 —?jiǎng)虞d荷硬度影響系數(shù)， =1 —最大軸向載荷 額定靜載荷為C0570N 查表得使用壽命時(shí)間T=15000h，初選絲桿螺距t=5mm，得絲桿轉(zhuǎn)速 n/min 由于絲桿螺距為5，可選W系列完循環(huán)絲桿副尺寸系列W2005-2.5圈一列滾珠絲桿螺母副的幾何參數(shù)計(jì)算，見(jiàn)表2.5： 表2.5 滾珠絲桿螺母副幾何參數(shù) 名 稱 符 號(hào) 計(jì)算公式和結(jié)果（mm） 螺紋滾道 公稱直徑 16 螺 距 5 接觸角 鋼球直徑 3.175 螺紋滾道法面半徑 偏心距 螺紋升角 螺桿 螺桿外徑 螺桿內(nèi)徑 螺桿接觸直徑 螺母 螺母螺紋外徑 螺母內(nèi)徑（外循環(huán)） 螺母長(zhǎng)度 Ln 33 （2）傳動(dòng)效率計(jì)算 （2.19） 式中：—摩擦角；—絲桿螺紋升角。 （3）剛度驗(yàn)算：滾珠絲桿受工作負(fù)載P引起的導(dǎo)程的變化量 （2.20） （N） （cm） () (材料為45鋼) （） 所以 （cm） 絲桿因受扭矩而引起的導(dǎo)程變化量很小，可以忽略。所以導(dǎo)程誤差 查表知C級(jí)精度的絲桿允許誤差10，故剛度足夠。 （4）軸承的選擇：初選6002，工作時(shí)為輕度沖擊，正常工作溫度，預(yù)期壽命為5000h，絲桿在工作的過(guò)程中受軸向載荷作用，且最大軸向載荷為Fa=570N.查手冊(cè)可知道2002的基本額定負(fù)載Cr=4.32kN,基本額定負(fù)載荷Cor=2.50kN Fa/Cor=e=0.228查表可知道e=0.38 當(dāng)量負(fù)載的計(jì)算P=570N可算得軸承壽命 （2.21） 溫度系數(shù)=1，載荷系數(shù)=1，6002為深溝球軸承，壽命指數(shù)為=3 得大于5000（h） 所以該軸承適合。 2.2.4滾珠絲桿螺母的支承方式的選擇 滾珠絲杠的支承主要有以下四種，由于支承方式不同，使容許軸向載荷及容許回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速也有所不同。 （1）固定---固定，適用于高轉(zhuǎn)速、高精度； （2）固定---支承 適用于中等轉(zhuǎn)速、高精度； （3）支承---支承適用于中等轉(zhuǎn)速，中精度； （4）固定---自由 適用于低轉(zhuǎn)速，中精度，短軸向絲杠。 本次設(shè)計(jì)中絲桿螺母的固定方式如下所示 2.2.5滾珠絲桿螺母的潤(rùn)滑和防塵隔離 1、油潤(rùn)滑 一般情況下，用于滾動(dòng)軸承的礦物油都適用。特別是在高轉(zhuǎn)速情況下，以油潤(rùn)滑比脂潤(rùn)滑佳，這時(shí)滾珠絲杠副的溫升較小。油潤(rùn)滑的補(bǔ)充潤(rùn)滑量和間隔，按下表，按表中的油量，至少可以達(dá)到8小時(shí)的補(bǔ)充潤(rùn)滑時(shí)間。 2、脂潤(rùn)滑 采用脂潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)可以使?jié)L珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)在一段很長(zhǎng)時(shí)間后才需進(jìn)行補(bǔ)充。也就是說(shuō)，在多數(shù)情況下，可以省去一套補(bǔ)充潤(rùn)滑的裝置。補(bǔ)充潤(rùn)滑脂的限量為大約填入螺母內(nèi)空間容積的一半。可以使用所有高級(jí)滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑脂，但要注意潤(rùn)滑脂廠家的說(shuō)明和提示。潤(rùn)滑脂的補(bǔ)充通常在半年或一年進(jìn)行更換，更換前應(yīng)清除舊潤(rùn)滑脂后才能更換新的潤(rùn)滑脂 3、防塵與隔離 滾珠螺杠與滾動(dòng)軸承一樣，如果污物及異物（切屑碎屑）進(jìn)入就會(huì)很快使它磨耗，成為損壞的原因。困此，必須采用防護(hù)裝置（折疊式或伸縮式絲杠防塵罩）將絲杠軸完全防護(hù)起來(lái)。另外雖沒(méi)有別的異物，但有浮塵時(shí)要在螺母兩端采用刮屑式防塵圈。 滾珠絲杠副設(shè)計(jì)使用中應(yīng)注意的問(wèn)題： (1) 為提高滾珠絲杠副的使用壽命和精度，應(yīng)使作用在螺母上的合力通過(guò)絲杠軸心，以保證滾珠受力均勻，避免傾覆力。 (2) 防逆轉(zhuǎn)：滾珠絲杠副傳動(dòng)逆效率高，應(yīng)考慮在電機(jī)停電后，因部件自重而產(chǎn)生螺旋副的逆?zhèn)鲃?dòng)(特別是在垂直方向上傳動(dòng)時(shí))，防止逆?zhèn)鲃?dòng)的方法可采用：停電自鎖的電機(jī)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、離合器等方式。 (3) 滾珠絲杠副在行程兩端應(yīng)有行程保護(hù)裝置，以防止越程后滾珠絲杠副受撞擊而影響精度、使用壽命甚至損壞。 (4) 防止熱變形：熱變形對(duì)精密螺旋傳動(dòng)的定位精度有著重要的影響。其熱源不單是螺旋副的摩擦熱，還有其他機(jī)械部件工作時(shí)產(chǎn)生的熱，致使絲杠熱膨脹而伸長(zhǎng)。為此必須分析熱源的各因素，采用措施控制熱源，還可以采用預(yù)拉伸、強(qiáng)制冷卻等減少熱變形對(duì)絲杠的伸長(zhǎng)的影響。 (5) 細(xì)長(zhǎng)而又水平放置的絲杠，因自重使軸線產(chǎn)生彎曲變形，是影響導(dǎo)程累積誤差的因素之一，還會(huì)使螺母受載不均。設(shè)計(jì)細(xì)長(zhǎng)絲杠時(shí)，應(yīng)考慮防止或減小自重彎曲變形的措施。 (6) 防護(hù)與密封，塵埃和雜質(zhì)進(jìn)入滾道會(huì)妨礙滾動(dòng)體運(yùn)動(dòng)流暢，會(huì)加速滾動(dòng)體與滾道的磨損，使?jié)L動(dòng)螺旋副喪失精度。為此需要防塵措施。滾珠絲杠副在螺母兩端已安裝防塵圈，為避免絲杠外露，還需要為絲杠選擇防護(hù)裝置。 (7) 合理潤(rùn)滑是減小驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩、提高傳動(dòng)效率、延長(zhǎng)螺旋副使用壽命的重要環(huán)節(jié)，接觸表面的油膜還有吸振、減小傳動(dòng)噪聲和沖洗絲杠上的粉塵等雜物的作用。因此要注入潤(rùn)滑脂。在螺母上還有油孔，用戶可旋入油嘴，再采用其他合適的潤(rùn)滑方式。 (8) 正確選擇預(yù)緊力，滾珠絲杠副出廠時(shí)已經(jīng)按要求調(diào)節(jié)好所需要的預(yù)緊力，嚴(yán)禁自行拆卸滾珠絲杠副的各個(gè)部件，以免影響其精度。嚴(yán)禁敲擊和拆卸導(dǎo)珠管，以免造成滾珠堵塞，運(yùn)轉(zhuǎn)不流暢。 (9) 建議采用適應(yīng)于數(shù)控機(jī)床的大接觸軸承以提高傳動(dòng)剛度。 (10) 用內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副，必須使絲杠螺紋兩端中至少有一端的滾珠螺紋是通牙，并該端所有外圓尺寸均小于絲杠螺紋底徑d2,否則無(wú)法裝配螺母。 (11) 水平位置采用外循環(huán)滾珠絲杠副，最好是插管放置再絲杠軸線上面。 (12) 為便于絲杠加工，絲杠上最大外圓處的直徑最好不要大于絲杠的外徑d1。 2.3 導(dǎo)向光桿和直線軸承的設(shè)計(jì) 通過(guò)絲桿螺母連接法蘭，帶動(dòng)整個(gè)成型腔和儲(chǔ)料腔做上下運(yùn)行，為了要保證平穩(wěn)，需要有導(dǎo)向裝置，這里就需要設(shè)計(jì)導(dǎo)向光桿和直線軸承配合整個(gè)絲桿螺母裝置。 2.3.1直線軸承的選擇 POM工程式塑料保持器適用于工作測(cè)試；鋼保持器適用于為工作溫度；不銹鋼軸承適合于水、蒸氣、硝酸等腐蝕介質(zhì)及真空工作場(chǎng)合，軸承型號(hào)按下述計(jì)算公式確定。 硬度系數(shù)FH：硬度HRC58以上，F(xiàn)H=1.0；硬度HRC52-58，F(xiàn)H=0.6-1.0。 溫度系數(shù)FT：工作溫度小于100oC，F(xiàn)T=1.0，工作溫度100oC-125oC，F(xiàn)T=1.0-0.95。 接觸系數(shù)FC： 每根軸裝一套軸承，F(xiàn)C=1.0 每根軸裝二套軸承，F(xiàn)C=0.81 每根軸裝三套軸承，F(xiàn)C=0.72 每根軸裝四套軸承，F(xiàn)C=0.66 載荷系數(shù)FW： 運(yùn)行速度小于15米/分鐘，無(wú)沖擊、無(wú)振動(dòng)，F(xiàn)W=1.0-1.5； 運(yùn)行速度小于60米/分鐘，微小沖或振動(dòng)，F(xiàn)W=1.5-2.0； 運(yùn)行速度大于60米/分鐘，或有較大沖擊、振動(dòng)，F(xiàn)W=2.0-5.0。 時(shí)間壽命Lh=(10000*L) /2 *L(S*n1*60) (位單：h小時(shí)) L：長(zhǎng)度壽命 (萬(wàn)米)， LS：工作行程 (米)， N1：每分鐘往復(fù)次數(shù) 已知整個(gè)裝置行程L=0.5米，工作溫度60oC，每分鐘往復(fù)次數(shù)n1=20，微小 沖擊，軸承工作載荷PC=200Kg，硬度大于HRC60，期望壽命Lh=5000小時(shí)，試選擇軸承型號(hào)。 按以上工作條件： 根據(jù)本次載荷重量為200N，我們選用4個(gè)導(dǎo)向光桿加上絲桿螺母，這樣滑動(dòng)軸承的所受負(fù)載就平均分配，上下4個(gè)滑動(dòng)軸承分別連接底板和連接上固定圓盤，兩邊軸承座為固定式的，中間4個(gè)為可以隨著絲桿螺母上下滑動(dòng)。4個(gè)導(dǎo)向光桿加上絲桿螺母，這樣每個(gè)導(dǎo)向光桿的滑動(dòng)軸承處的所受負(fù)載為126N。本次設(shè)計(jì)中所選擇的滑動(dòng)軸承為帶法蘭形狀的。 根據(jù)每個(gè)滑動(dòng)軸承的負(fù)載承受126N，我們選用滑動(dòng)軸承為L(zhǎng)MF20，軸承中間孔徑為20mm，這樣導(dǎo)向光桿的直徑也為20mm。 2.直線軸承安裝： 軸承座孔公差推薦采用H7、J7級(jí)，直線軸公差推薦采用g6、h6級(jí)，軸承安裝必須用臺(tái)階芯軸壓入；直線軸安裝必須對(duì)準(zhǔn)軸承孔插入，動(dòng)作輕緩，軸傾斜插入會(huì)導(dǎo)至保持器變型 和鋼球脫落，軸承安裝方向應(yīng)按照表1所示，可以提高軸承承載能力，延長(zhǎng)壽命。 軸承座孔有可能壓縮軸承，引志游隙變小，此時(shí)用手轉(zhuǎn)動(dòng)直線軸，如果軸能接觸鋼球且能輕松轉(zhuǎn)動(dòng)， 配合游隙為 0～+0.01mm；如果稍加力才能轉(zhuǎn)動(dòng)， 配合游隙為-0.01～0mm（已過(guò)盈） ；如果加力也不能轉(zhuǎn)動(dòng)，配合游隙已多于0.01mm，這種情況鋼球滾動(dòng)時(shí)可能同時(shí)作滑動(dòng)，會(huì)降低軸承和軸的作用壽命，只有在輕載、低速且定心要求高的情況下才可采用。調(diào)整型、開(kāi)口型軸承內(nèi)、外徑在割口前測(cè)量，割口后會(huì)有一些彈性變形，配合游隙應(yīng)裝入軸承座內(nèi)測(cè)量（鋼保持器軸承、KH軸承情況類似）。游隙可調(diào)節(jié)的軸承座調(diào)節(jié)方向應(yīng)和軸承割口方向垂直以保證游隙均勻，直線軸承結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不能作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)要求有良好的導(dǎo)向性，所以直線 軸承一般以二根軸+四套軸承或二根軸+二套加長(zhǎng)型軸承為一個(gè)組合使用，二根軸安裝要平直，整個(gè)組合裝配后，用手推拉必須靈活無(wú)阻滯才可安裝傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)動(dòng)力要足夠克服軸承磨擦阻力，直線軸承磨擦阻力近似為千分之一工作載荷 。 3.直線軸承潤(rùn)滑和防塵：軸承出廠涂有防銹油，使用時(shí)需加潤(rùn)滑劑。油脂潤(rùn)滑噪音較低，常用的有2號(hào)鋰基脂和低噪音軸承潤(rùn)滑脂， 填脂量為保持器空隙的三分之一。油潤(rùn)滑不需清除防銹油， 根據(jù)工作測(cè)試采用15#～100#潤(rùn)滑油， 工作溫度低采用低粘度油， 工作測(cè)試高采用高粘度油，常用的有透平油，機(jī)械油和錠子油，無(wú)密封軸承把油滴在軸上即可，帶密封軸承需把油加到軸承內(nèi)，本公司為用戶準(zhǔn)備了帶油孔的軸承和軸承座。對(duì)于一些不允許有油（脂）的工作場(chǎng)所，先清除防銹油，干燥后在每列鋼球上噴一些市售的二硫化鉬噴劑，再次干燥后即可使用，帶密封軸承應(yīng)避免密封圈和軸干磨擦引起密封唇口擠入軸承內(nèi)，造成軸承的非預(yù)期損壞。鐵屑會(huì)極大地降低軸承壽命，粉塵和臟物會(huì)阻塞保持器球道，使鋼球不能回轉(zhuǎn)，引起保持器損壞、鋼球擠膠。帶密封軸承可用于一般帶粉塵工場(chǎng)所，像木工機(jī)械、鑄造機(jī)械等多粉塵場(chǎng)合，請(qǐng)?jiān)谳S承兩端另加密封，防止粉塵進(jìn)入并可減少油脂損耗。 4.軸承的載荷和壽命：軸承運(yùn)動(dòng)和換向時(shí)承受過(guò)大的沖擊負(fù)荷，或當(dāng)軸承靜止時(shí)，由于機(jī)器振動(dòng)等因素都會(huì)使接觸處形成凹坑。外界硬粒進(jìn)入軸承內(nèi)，也可在接觸表面形成壓痕，這種永久變形量超過(guò)一定限度，就會(huì)防礙直線運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，引起振動(dòng)和噪音，振動(dòng)會(huì)進(jìn)一步?jīng)_擊凹坑周圍材料，造成惡性循環(huán)，使凹坑面積擴(kuò)大，這種永久變形量用基本額定靜載荷限定。鋼球和套圈接觸點(diǎn)兩者永久變形量之和等于鋼球直徑的萬(wàn)分之一時(shí)的靜載荷，定義為基本額定靜載荷C0。 軸承使用時(shí)，沖擊力很難測(cè)定，常用選取適當(dāng)?shù)撵o載荷安全系統(tǒng)來(lái)保證軸承靜載荷不超過(guò)基本額定靜載荷。選型時(shí)使軸承承受的靜載荷P0 C0/FS，不受振動(dòng)和沖擊場(chǎng)合FS取1.0 1.5，受振動(dòng)和沖擊工作場(chǎng)合FS取2.0~7.0。 軸承由于反復(fù)承受工作載荷，首先在表面下一定深度處，強(qiáng)度較弱部分形成裂紋，繼而發(fā)展到接觸表面，使金屬成片狀剝落下來(lái)，這種剝落稱為疲勞剝落。在安裝、潤(rùn)滑、密封正常的情況下，絕大多數(shù)軸承的破壞是疲勞破壞，一般所說(shuō)的軸承壽命就是指軸承的疲勞壽命。直線軸承額定壽命規(guī)定為5萬(wàn)米， 通過(guò)限定基本額定動(dòng)載荷C來(lái)保證。由于軸承壽命具有分散性，即同一批材料、相同工藝生產(chǎn)、相同使用條件下的軸承壽命不相同，所以軸承基本額定動(dòng)載荷C定義為一批相同的軸承在相同條件下運(yùn)行5萬(wàn)米，軸承不生任何疲勞剝落現(xiàn)象所能承受的動(dòng)載荷。 2.4聯(lián)軸器的選擇 由于整個(gè)成型腔和儲(chǔ)料腔載荷平穩(wěn)，速度不高，無(wú)特殊要求，考慮裝拆方便及經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，我們選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，取工作情況系數(shù) 。由于電機(jī)輸出軸徑為12mm，選擇聯(lián)軸器類型為HLA12-14， 聯(lián)軸器承受轉(zhuǎn)矩 故： 合適 2.5同步帶輪設(shè)計(jì) 1.設(shè)定功率 2.計(jì)算小同步帶輪轉(zhuǎn)速 3.選定同步帶帶型和節(jié)距 由同步帶選型圖可以看出，由于在本次設(shè)計(jì)中功率轉(zhuǎn)速都不大，所以帶輪的型號(hào)可以任意選取，我們選擇H型帶，此帶為輕型，節(jié)距Pb=12.7mm 5.選取主動(dòng)輪齒數(shù)，即小齒輪齒數(shù)Z1 查表知道小同步帶輪最小齒數(shù)為14，本次我們選取小同步帶輪齒數(shù)為15. 6.小同步帶輪節(jié)圓直徑確定 7.大同步帶輪數(shù)據(jù)確定 本次設(shè)計(jì)我們選用的同步帶的傳動(dòng)比大致為2.1，由于小同步帶輪齒數(shù)為15，則 我們選用傳動(dòng)比為2.1則大同步帶輪齒數(shù)為32，實(shí)際傳動(dòng)比為 大同步帶輪節(jié)圓直徑=129.36mm 8.同步帶速確定 9.確定軸間間距 根據(jù)公式 10.同步帶帶長(zhǎng)及其齒數(shù)確定 11.帶輪嚙合齒數(shù)計(jì)算 在本次傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，嚙合齒數(shù)為帶輪齒數(shù)的一半，即小同步帶齒數(shù)的一半，為7 12.基本額定功率P0計(jì)算 查基準(zhǔn)同步帶的許用工作壓力和單位長(zhǎng)度的質(zhì)量可以知道 Ta=2100.85N，m=0.448kg/m 所以同步帶的基準(zhǔn)額定功率為 13.計(jì)算作用在軸上力Fr 根據(jù)我們這里選用的梯形同步帶，型號(hào)為H，節(jié)距12.7mm，齒形角為40度，齒根厚為6.12mm，齒高4.3mm，齒根圓角半徑為1.02mm，齒頂圓角半徑1.02mm。 第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維建模 3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的三維建模 通過(guò)二維裝配圖和零件圖的繪制，我們通過(guò)PRO-ENGINEER三維設(shè)計(jì)軟件將整個(gè)裝置中的傳動(dòng)部分三維建模，主要結(jié)構(gòu)傳動(dòng)中的三維建模如下： 滾珠絲杠的建模 絲桿螺母的建模 導(dǎo)向光桿的建模 LMF20 滑動(dòng)軸承座的建模（固定兩端） LMF20滑動(dòng)軸承（中間滑動(dòng)部分） 3.2整體裝配圖三維建模 根據(jù)各零部件的三維建模，通過(guò)PRO-ENGINEER軟件將各部件裝配起來(lái)，得出整個(gè)裝配圖的三維建模，如下： 整個(gè)設(shè)備的三維建模 3.3設(shè)計(jì)中應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)件建模 本次設(shè)計(jì)中選取的有華大伺服電機(jī)、彈性柱銷聯(lián)軸器、帶座軸承UCFU203、X軸和Y軸運(yùn)行的導(dǎo)軌 彈性柱銷聯(lián)軸器HLA-12、14 X軸導(dǎo)軌 Y軸導(dǎo)軌 UCFLU 204帶座軸承 結(jié) 論 經(jīng)過(guò)這段時(shí)間的專心設(shè)計(jì)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們每個(gè)大學(xué)生大學(xué)生活的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是對(duì)大學(xué)四年學(xué)習(xí)過(guò)程綜合能力的考核。對(duì)每個(gè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，畢業(yè)設(shè)計(jì)既總結(jié)了我們大學(xué)所學(xué)的理論知識(shí)，又給我們提供了應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和鍛煉動(dòng)手能力的機(jī)會(huì)，是對(duì)大學(xué)四年學(xué)習(xí)的檢驗(yàn)和完善。 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是3D打印機(jī)設(shè)計(jì)。這次所設(shè)計(jì)的3D打印機(jī)設(shè)計(jì)，所涉及的知識(shí)較為廣泛，所以整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程又是一個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程。通過(guò)不斷地查閱資料、請(qǐng)教老師，并且進(jìn)行查詢有關(guān)資料，對(duì)有關(guān)機(jī)械傳動(dòng)的理論知識(shí)和設(shè)計(jì)有了較深程度的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)了實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，為日后工作的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 既借鑒了前人已有的優(yōu)秀成果，同時(shí)也滲入了自己的汗水。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了如何查閱資料，如何應(yīng)用已學(xué)過(guò)的知識(shí)，體會(huì)到了所學(xué)理論知識(shí)的重要性，逐漸形成了一套自己的從提出問(wèn)題，到分析問(wèn)題，最后到解決問(wèn)題的思路。這些都會(huì)使我在將來(lái)的學(xué)習(xí)和工作中受益匪淺。由于所學(xué)知識(shí)有限，以及缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，因此，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中難免存在缺陷和不足之處，懇請(qǐng)各位老師及評(píng)閱者批評(píng)指正，我將在今后的學(xué)習(xí)和工作中進(jìn)行彌補(bǔ)。 參 考 文 獻(xiàn) [1]成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：第5版[M] . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008. 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