并聯(lián)3D打印機結構設計與控制含CATIA三維及16張CAD圖.zip,并聯(lián),打印機,結構設計,控制,CATIA,三維,16,CAD 并聯(lián)3D打印機結構設計與控制開題報告 １、課題論證 1.1課題研究的目的與意義 眾所周知，科學技術是第一生產(chǎn)力，一個國家的進步與發(fā)展靠的是先進的科學技術，3D打印技術采用逐層疊加的制造方式，這使得許多傳統(tǒng)工藝無法加工的復雜零件的問題迎刃而解。它不僅打破了傳統(tǒng)的流水線的生產(chǎn)模式，而且相比于傳統(tǒng)的制造工藝，3D打印具有傳統(tǒng)制造工藝無法比擬的優(yōu)勢，尤其是在注重經(jīng)濟環(huán)保當下，深受制造行業(yè)的重視。英國的著名雜志《經(jīng)濟學人》雜志指出，3D打印將推動第三次工業(yè)革命?！督鹑跁r報》也稱 3D 打印機將像蒸汽機、內(nèi)燃機、計算機一樣開創(chuàng)一個嶄新的工業(yè)時代。為了抓住這次機遇推動我國3D打印技術的發(fā)展，我國政府也大力頒布相關政策支持3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本課題來源于目前日益蓬勃發(fā)展的3D打印技術，本次畢業(yè)設計設計完成一臺并聯(lián)3D打印機，了解打印機的機械結構,控制功能。 1.2文獻綜述（相關課題國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀） 1.2.1國外發(fā)展現(xiàn)狀： 在1892年地質(zhì)學家Blanther就提出了用分層切片的方法制作三維地圖模型，由于當時的制造水平還很落后,該想法只作為一個概念模型存在,隨著社會的進步,科學技術的不斷發(fā)展,直到19世紀80年代 Charles W.Hull在美國 UVP公司的支持下，設計并完成了第一臺能實現(xiàn)完整打印功能的零部件制造系統(tǒng)（SLA-1）,這可以看做是3D打印發(fā)展的里程碑事件。在隨后的幾十年的發(fā)展中,3D打印技術不斷發(fā)展,不斷走向進步。美國3D System公司在1988年采用“立體平版印刷快速成型”（Steren Lithography）SL 技術，通過紫外激光線束照射掃描光敏樹脂經(jīng)其固化，逐層凝結累加制造出三維實體模型并推出的首臺商用“液態(tài)光敏樹脂選擇性固化成型機”（SLA-250），標志著 3D 打印技術的誕生。1992 年美國麻省理工學院的 Saches E.M.和 Cima M.J.等首次對 3D 打印技術做出了概念性的描述。麻省理工大學在1993年獲得三維印刷技術(3DP)專利。3D打印機的名字首次在1996年被使用。創(chuàng)建于 1998 年的 Objet 公司，致力于開發(fā) 3D 打印設備及成型材料，并于 2007 年推出 Eden 系列產(chǎn)品得到市場的廣泛認可，已經(jīng)成功開發(fā)出具有不同性能的多種光敏樹脂打印材料。美國 3D systems 和 Stratasys 兩家公司在世界 3D 打印領域占據(jù)了絕大部分市場。2005 年，Z Croporation 公司生產(chǎn)了世界上第一臺高精度彩色 3D 打印機 Spectrum Z510，同年，英國巴恩大學的 Arian Bowyer 發(fā)起開源 3D 打印機項目 Rep Rap，從此桌面 3D 打印機進入 DIY 時代。2010年，Stratasys 公司與傳統(tǒng)打印行業(yè)巨頭惠普公司建立了 OME 合作關系，生產(chǎn) HP品牌的 3D 打印機。2011年美國宣布一項新政策，向3D打印產(chǎn)業(yè)支出5億美元來提升美國在制造行業(yè)的領先地位。奧巴馬說他希望3D打印技術能夠成為重新振興美國制造業(yè)的一條捷徑。2012 年，《The Economist》指出 3D 打印技術將帶動第三次工業(yè)革命，引起 3D 打印技術的研究熱潮。2013年，3D 打印在《環(huán)球科學》最值得銘記、對人類社會產(chǎn)生影響最為深遠的十大新聞中排名第九。在此基礎上各國也加大了對3D打印產(chǎn)業(yè)的支持力度, 在 2012美國年就成立了“國家增材制造中心”，重點發(fā)展 3D 打印業(yè)。2007 年到 2013 年，歐盟投資 1.6 億歐元支持了 60 個 3D 打印項目。2014 年11 月，韓國發(fā)布了一個長達 10 年的 3D 打印戰(zhàn)略規(guī)劃，以推動和發(fā)展 3D 打印技術。此外，荷蘭、意大利、日本、澳大利亞等國家均在 3D 打印研發(fā)上投入了大量資金?，F(xiàn)如今越來越多的國家注重發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)，這也說明3D打印產(chǎn)業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)，國家發(fā)展過程中重要的地位。 1.2.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀: 在國內(nèi)3D技術的發(fā)展起步較晚,但是在政府部門和國內(nèi)高校的大力支持下,許多發(fā)達的城市都建立了3D打印的服務機構和3D打印的研究場所。這使得我國的3D打印技術得到了快速的發(fā)展，很快與國際社會接軌。以聚乳酸（Polylacitc Acid）作為 3D 打印材料的3D打印設備在國內(nèi)出現(xiàn)，像3D打印Delta機器人，打印的一般產(chǎn)品能滿足我們的需要。2010年經(jīng)過十幾年的努力，華中科技大學成功研制的工業(yè)級 1.2 米×1.2米制造裝備，該設備具有很大的成型工作空間，可以打印較大的模型，其性能超過了國外3D打印公司的同類產(chǎn)品。這是當時世界上最大成型空間的快速制造裝備。西安交通大學自主研發(fā)了一套基于光固化成型的 3D 打印系統(tǒng)，該系統(tǒng)的精度達到 0.2mm。中國科技大學推出了具有轉(zhuǎn)換功能的八噴頭組合噴射裝置，在微制造及光電器件領域有著很好的應用前景。雖然我國生產(chǎn)的3D打印機裝備的功能已經(jīng)接近世界先進水平，但是一些打印機的關鍵部件仍需要從國外進口，此外我國的材料品種也遠沒有國外豐富，許多研發(fā)材料都需要從國外進口，從而也導致了3D打印技術的研發(fā)成本大大提高，成為阻礙了該技術推廣的絆腳石。但是我國支持3D打印產(chǎn)業(yè)的決心沒有改變，特別是近年來，2013 年3D 打印產(chǎn)業(yè)入選了《國家高技術研究發(fā)展計劃、國家科技支撐計劃制造領域、2014 年度備選項目征集指南》，其中提到，要突破 3D打印核心關鍵技術，研制重點裝備產(chǎn)品，并在相關領域開展驗證，初步具備開展全面推廣應用的技術、裝備和產(chǎn)業(yè)化條件。2015 年，《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃(2015-2016 年)》以及《中國制造 2025》相繼出臺，表明了我國對3D打印支持的力度與決心。雖然我國在3D打印領域還有很長的路要走，但同時也說明了我國在該項領域的發(fā)展空間巨大。 1.2.3并聯(lián)機構的研究現(xiàn)狀 并聯(lián)機構（Parallel mechanism）是一種閉環(huán)機構，其動平臺或稱末端執(zhí)行器通過至少２個獨立的運動鏈與機架相聯(lián)接。早在1965年德國Stewart發(fā)明了六自由度并聯(lián)機構，用于制作飛行模擬器來訓練飛行員。澳大利亞著名機構學教授Hun在1978年提出Stewart機構接近人體結構，并將該結構用于機器人手臂。加拿大著名機構學教授對并聯(lián)機構的構型綜合，運動學分析，奇異性分析等建立了完整的理論體系。國內(nèi)機構學專家Fang和Huang等提出了螺旋理論并聯(lián)機構的構型綜合方法。隨后的發(fā)展過程中，石明提出了3-P-(2SS)并聯(lián)機構，該機構的平臺是采用3個非對稱的結構方式分布，有較大的工作空間。李江濱對基于并聯(lián)結構的 3D 打印機的部分關鍵技術進行了研究，提出在通過對 3D 打印機的運動學誤差標定來提高打印機的打印精度。還有不少學者在并聯(lián)機構的應用上做出了很大的貢獻，提出許多不同的并聯(lián)機構的結構形式，并對進行了大量的分析研究工作，都是可以較好的應用在熔融沉積制造的 3D 打印技術上。 并聯(lián)機構，在近年來發(fā)展迅速，被廣泛應用于，工業(yè)機器人，3D打印等各項領域。 1.3課題研究的內(nèi)容、總體方案及技術路線、進度安排等 1.3.1論文的主要內(nèi)容及總體方案： 目前3D打印還是采用傳統(tǒng)的串聯(lián)機械結構，由于自身的先天條件不足。不能更好的適應市場高速度，高精度的需求。并聯(lián)3D打印機因其具有承載能力強、動態(tài)性能好、運動精度高、多功能靈活性強、壽命長等優(yōu)點被應用于工業(yè)生產(chǎn)中。本次畢業(yè)設計是應用專業(yè)知識完成一臺并聯(lián)3D打印機結構設計與控制。通過本次設計，完成設備總體方案的設計、機械結構設計、零件強度校核計算、繪制并聯(lián)3D打印機的工程圖、電控系統(tǒng)設計、編寫控制程序、繪制控制電路圖、查閱相關參考文獻、從而達到鞏固綜合運用所學知識，掌握正確的設計思想與方法目的。 1.3.2設計要求 具體參數(shù)：打印范圍:180mm直徑350mm高度，成型方式FDM，打印材料ABS設計圖紙數(shù)量不少于3張A0 圖紙；設計說明書不少于1.5萬字，正文頁數(shù)不少于30頁；譯文與開題報告不少于3000字。 1.3.3章節(jié)安排 第一章：闡述選題的背景與意義，3D打印技術的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，論文的主要內(nèi)容。 第二章：總體方案的確立，技術參數(shù)的確定，以及選擇符合要求的驅(qū)動裝置。 第三章：機械結構的設計，電機的選型與計算、驅(qū)動器的選型與計算、完成同步帶、連桿設計計算與校核，并繪制裝配圖，零件圖。 第四章：控制系統(tǒng)的設計，編寫程序，繪制電路圖。 第五章：結論，總結全文。 第六章：注明參考文獻，致謝。 1.3.4進度安排及設計線路 時間 設計任務及要求 第1周 分析、查閱資料，熟悉設備技術要求、背景，學習與畢業(yè)設計相關知識，做好前期準備工作。 第2周 撰寫開題報告 和外文翻譯，準備開題報告答辯PPT。 第3-4周 總體方案的設計,機械部分與控制部分選型設計 第5-6周 電機與驅(qū)動器的選型計算，編寫電機控制程序，繪制電路圖 第7周 完成3D打印機控制部分的設計工作 第8-9周 機械結構的設計，完成關鍵零部件的選型與校核 第10-11周 完成機械部分的設計，畫工程圖，零件圖 第13周 整理編寫設計說明書，交指導老師審定，制作答辯提綱，設計定稿，打印，準備畢業(yè)設計答辯。 第14周 進行畢業(yè)設計答辯。 1.3.5注意存在的問題 1. 設計方案,進度安排要詳細具體。 2. 論文格式，參考文獻要規(guī)范。 3. 論文內(nèi)容要充實詳細。 4. 繪制圖紙時要規(guī)范，應有標題欄，標注要詳細。 5. 按照畢業(yè)設計任務書要求，獨立認真完成畢業(yè)設計。 1.4參考文獻 [1] 李小麗, 馬劍雄, 李萍, 等. 3D 打印技術及應用趨勢[J]. 自動化儀表, 2014, 35(1): 1-5. 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