毕业设计论文60型熔融沉积 FDM3D 打印机设计说明书.docx

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1、60型熔融沉积FDM3D打印机设计DesignofMode160FusedDepositionFDM3DPrinter摘要熔融沉积成形FDM3D打印技术可以用于制作各种各样的3D产品，即为人们的生活增添了乐趣，又使人们更加快速便利的得到自己需要零件，因而备受广大青年同胞的关注逐渐在市场上推广开来。由于FDM3D打印机所需要的耗材保存容易打印范围大、使用的地带与环境受限也不多因此逐渐成为目前市场上的主流。FDM3D打印机通过给定的参数，来制造人们所需要的符合规格的零件。打印材料以环保的P1A材质最为热门，另外坚硬的ABS、韧性极佳的尼龙、仿木纹金属或软Q的弹性材料也都是FDM可以使用的。现阶段，

2、随着3D打印技术理论知识的逐步掌握，人们对快速成型加工技术所加工的零件的质量要求也越来越高，熔融沉积成型FDM3D打印机因为体积小、耗材环保、价格亲民因而在市场上拥有较高的占有率。3D打印机合理的机械结构是提高FDM3D打印机加工效率的重要途经之一,而目前的熔融沉积成型FDM3D打印机存在各种各样的问题，如打印精度低,打印速度慢、喷头容易堵塞等等。本文主要进行一些关于熔融沉积成型FDM3D打印机的传动以及丝杠校核的简单计算。关键词：FDM；熔融沉积；3D打印ABSTRACTFdm3dprintingtechno1ogycanbeusedtoproducevarious3Dproducts,wh

3、ichaddsfuntopeop1es1ivesandmakespeop1egettheirownpartsmorequick1yandconvenient1y.Therefore,fdm3dprintingtechno1ogyhasbeenwide1yspreadinthemarket.Becausefdm3dprinterneedsconsumab1estosaveeasytoprint,theuseoftheareaandenvironmentis1imited,sogradua11ybecomethemainstreaminthemarket.Fdm3dprintercanmanufa

4、cturethepartsthatmeetthespecificationsbythegivenparameters.Theprintingmateria1sarethemostpopu1arwiththeenvironmenta11yfriend1yP1Amateria1s.Inaddition,thehardabs,theny1onwithexce11enttoughness,wood1ikemeta1orsoftQe1asticmateria1sarea1soavai1ab1eforFDM.Atpresent,withthegradua1masteryof3Dprintingtechno

5、1ogytheory,peop1ehavehigherandhigherqua1ityrequirementsforpartsprocessedbyrapidprototypingtechno1ogy.Fdm3dprinterhasahighmarketsharebecauseofitssma11size,environmenta1protectionofconsumab1esandc1oseprice.Thereasonab1emechanica1structureof3Dprinterisoneoftheimportantwaystoimprovetheprocessingefficien

6、cyoffdm3dprinter.However,therearemanyprob1emsinfdm3dprinter,suchas1owprintingaccuracy,s1owprintingspeed,easyp1uggingofnozz1e,etc.Thispapermain1ycarriesoutsomesimp1eca1cu1ationaboutthetransmissionandscrewcheckingoffdm3dprinterformedbyme1tdeposition.Keywords:FDM;Me1tdeposition;3Dprinting1绪论51.1 本课题研究背

7、景和意义51.2 3D打印在国内外发展现状和趋势及工程级3D打印机的应用81.2.1 3D打印机的发展历史81.2.2 工程级3D打印机的应用111.3 设计内容及方法121.4 3D打印机设计主要内容121.5 本章小结132工程级3D打印机的结构分析132.1 整体框架的选择131 .1.1FDM3D打印机的工作原理132 .1.2XYZ型FDM3D打印机152.2 喷头、平台等关键部件的分析探讨172.2.1喷头的设计172.2.2打印平台的设计202.3本章小结213总体的结构设计及修改213.1喷头平台的设计223. 1.1喷头的设计224. 1.2打印平台的设计223.2 其他关键

8、部件的设计223. 2.1送丝机构的设计224. 2.2传动控制的选择225. 2.3驱动器的选择236. 2.4滚珠丝杠的设计243.3 装配体的整体修改251.1.1 3.1丝杠的选型计算251.1.2 疲劳强度校核251.1.3 丝杠轴向径刚度263.4本章小结274配件的加工及装配284.1 配件的加工281 .1.1送丝机构的设计284 .1.2散热结构的设计294.2 机器的装配及线路的连接294.3 本章小结315机器调试325.1 调试步骤325.2 打印工艺流程及步骤335.3 本章小结336结论34参考文献36致谢381绪论1.1 本课题研究背景和意义进入二十一世纪，制造业

9、也进入了新的发展阶段。我国经济得到显著提升的同时，机械行业也在逐年稳步发展。现如今，各项机械设备发展迅猛，国外的机械设备早已经处于发展的黄金期,生产制造出的机械设备性能优良，加工效率高。就我国而言，近年来同样投身于机械事业，国家大力发展机械装备技术，经过这些年的努力与研究，我国在机械技术方面取得了很大成就，机械技术已经在朝着欧美等发达国家行进的方向努力。其中，对于3D打印技术的研究最为突出，目前FDM3D打印机通过给定的参数，来制造人们所需要的零件，但是现阶段熔融沉积成型FDM3D打印机存在各种各样的问题，如打印精度低，打印速度慢、喷头容易堵塞等等的问题而无法得到人们的广泛认可。我国3D打印机

10、和和国外在规范、种类、技术以及应用能力等方面的差距是巨大的。如，目前我国的3D打印机开发的自主性极低，技术使用受限。在软件方面，只针对应用软件开发，基础软件和关键部件依赖进口，产品成本高，技术约束强。基于此，近些年来3D打印机在各个机械行业中扮演着越来越重要的角色，据不完全统计调查，自04年起，3D打印机的销售量逐年增加，特别是中高端3D打印机的供应。可以预见的是，在未来几年内，3D打印机必将随着我国工业经济的发展广泛受到人们的认可，其具有非常大的发展潜力与广阔的前景。中国经济正在蓬勃发展，但与此同时，劳动力成本也在上涨，训练有素的产业工人短缺，而且培养难度较大，这无疑推动了机器人需求的快速增

11、长。因此，国内企业对机器人的需求越来越高，如何开发和生产高性价比的产业用机械设备，成为企业和社会的重大问题。世界上较为成熟的3D打印机是由美国科学家恩里科迪尼发明的，3D打印件发展到现在已经逐步变成为一种潮流，并开始广泛应用在设计领域，尤其是动漫人物设计以及工业设计等。3D打印机可以在数小时内快速准确的完成一个模具的打印，节约了使一个新产品从构思到进入市场所需要的时间和成本。传统的3D工艺制作是通过把原材料进行消减，去除多余的部分从而制作出立体的3D模型或是磨具；而3D打印技术是通过把原材料通过堆叠来形成需要的打印物体的加法（堆积）原则。打印时，先通过电脑软件把需要打印物体的图纸转换为3D图像

12、数据上传电脑，之后FDM3D打印机打印喷头会根据电脑得到的图像数据开始把熔融状态的的打印丝材工整平稳有规律的挤出到打印平台上，随着打印丝材逐步挤出，挤出的熔融状态的打印丝材会逐步堆叠在一起成为一个立体物品。FDM3D打印机可以使用的打印材料多样，以环保的P1A材质最为热门，另外坚硬的ABS、韧性极佳的尼龙、仿木纹金属或软Q的弹性材料也都是FDM可以使用的，因此根据人们不同需求来打印出来各式各样的塑料玩具、饰品和金属零件、产品模型等，甚至可以用不同颜色打印材料打印出不同颜色的彩色的3D模型。随着科学技术的飞速发展FDM3D打印机的发展速度也在不断地快速发展，以及人们对F1）M3D打印机的认识逐步

13、加深使得FDM3D在市场上的需求量越来越大呈现出四个方面的发展趋势：（一）3D打印机在打印速度和打印效率正在不断的增快和优化；（二）3D打印机的价格与最初生产的3D打印机相比价格已经大大降低。一些体积小并且生产规模小的可以在家中和办公室使用的桌面式的3D打印机的价格在逐渐降低。（三）3D打印机采用的打印材料不断地丰富。比如纳米材料以及新型聚合材料甚至合成生物材料等都会在未来通过各种技术的改进从而应用于FDM3D打印机上；（四）FDM3D打印机最开始主要应用于航空航天、机械、医疗、建筑等等各个行业领域。在现在的科学技术水平下FDM3D打印机还可以用来快速制造出符合规格的汽车零件、飞机零件等具有高

14、科技含量的零部件以及人体的皮肤、骨骼等活体组织。据专家预测，在不久的将来，小到服装、眼镜以及家具等生活常用的小件物品、大到汽车、摩托等便于出行的交通工具等各种产品都可以通过3D打印机来快速高效的生产出来。三维打印技术目前也已经被广泛应用于工业领域。截至2023年6月，3D打印技术应用于生物医学技术领域的人工骨、人工关节、人工器官和绿色能源技术领域的太阳能电池，通过三维喷墨技术来制造复杂金属制品选择性激光烧结(S1S),利用FDM技术制备了商用塑料制品等很多领域。在各种各样的3D打印方式下，FDM3D打印技术在市场上爆发式销售的原因有以下几点：坚硬的丙烯懵-丁二烯-苯乙烯(ABS)X环保的聚乳酸

15、(P1A)以及其他聚合物都可以用作FDM3D打印机的打印丝材；FDM3D打印机的造价便宜；不需要很高的印刷技巧，而且可以利用PC机和ST1(StandardTriangu1ated1anguage)数据来制作打印件的三维结构。虽然现阶段FDM3D打印机在市场上的需求逐渐扩大。FDM3D打印机在一层一层打印物体时在打印件的边缘上形成了层槽。层槽产生以下两个问题。第一个是表面裂纹导致外观不良。二是由于内部孔隙的存在,硬度较低。因此,FDM3D打印机仅用于制作3D样品。因为FDM的主要应用是动漫人物和模型而且FDM的客户并不是公众，而是一群爱好制作3D动画的人或是使用建筑模型的建筑师和使用原型进行讨

16、论的工程师。因此有必要创造新的、廉价的方法来完成三维打印结构的表面处理，来促进家用3D打印机的发展。通过这种方法，每个人都可以精确地打印出他们原来的产品形状取决于他们自己的设计(例如，耳机、眼镜、握把、头盔这些与个人形状相匹配的东西)。所以，需要一种可以去除打印件表层沟槽使表面光滑的新型技术。一般来说，通过打印件表面的精加工和在打印件表面上涂敷涂层来对三维打印结构进行表面处理时会遇到两种问题。第一个是无法删除内层槽而导致打印件的刚度低；第二个问题是在表面规则复杂的3D打印件上进行均匀处理很困难,虽然抛光容易去除表面的峰值，但难以填充表面的底部。所以，通常在抛光后会采用涂层工艺来填充底部。Dieste等人开发了一种自动抛光复杂形状的方法这种方法可以有效地对复杂