(最新整理)Delta3D打印機作業(yè)報告

1、(完整)delta 3d打印機作業(yè)報告(完整)delta 3d打印機作業(yè)報告 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對文中內容進行仔細校對，但是難免會有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)delta 3d打印機作業(yè)報告）的內容能夠給您的工作和學習帶來便利。同時也真誠的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進步的源泉，前進的動力。本文可編輯可修改，如果覺得對您有幫助請收藏以便隨時查閱，最后祝您生活愉快 業(yè)績進步，以下為(完整)delta 3d打印機作業(yè)報告的全部內容。 delta 3d打印機結構設計組長 王琛 zy1607512

2、組員 魏玉波 sy1607423 成 績： 201612-29組員學號姓名工作內容零件名稱組長zy1607512王琛1. 提出設計題目及目標2. 搜集資料3. 確定結構設計方案4. 繪制零件三維模型及二維圖紙5. 主要零件部裝配6. 編寫作業(yè)報告文檔exturdercatproductlink-productcatproductproduct2catproductballbearingballscrewbeltcarrier of stepmotorcarrier of wheeldivernwheel-carriere3dv6fixing-circleleverm5linkmotorcarr

3、ier2motor-gearpart1part2part3part4part5part6plaplatformshelltop-shell成員sy1607423魏玉波1. 搜集資料2. 繪制零件三維模型及二維圖紙3. 零部件裝配4. 編寫作業(yè)報告文檔movingproductcatproductplatform-productcatproduct42stepmotoraxlecooling-blockctatp28mxl025ah5drivenwheele4a5moving-partsleeve目錄1產品簡介51。1背景51。2 delta 3d打印機機構描述51。3 打印原理62 機械系統(tǒng)總

4、體設計72。1基于delta結構的運動系統(tǒng)部分82。2熱頭部分92。3擠出機部分102。4工作平臺113 產品典型零部件設計113.1 擠出機構設計113.2 擠出噴頭選取123.3 電機的選擇134 產品建模145總結與感想181產品簡介1。1背景 3d打印(three dimension printing, 3dp)技術是采用離散材料(液體、粉末、絲、板、片、塊等）逐層累加原理制造實體零件的技術。相對于傳統(tǒng)的材料去除技術，3d打印是一種自下而上材料累加的制造工藝。進入21世紀以來，delta系列機器人呈現(xiàn)出高速、高精度、靈活性等發(fā)展方向, pierrot團隊相繼發(fā)明了四支鏈的h4 以及pa

5、rt4等機構, clavel先后提出將外轉動副改為移動副的三種變異形式,即直線型delta結構,本文設計的3d打印機，其結構即為一種直線型delta結構。delta結構3d打印機是delta結構并聯(lián)機器人與3d打印的融合。delta型3d打印機作為3d打印機的個重要分支,它以價格低、占地面積極少，實用等優(yōu)點在現(xiàn)實生活中應用的越來越廣泛。delta型3d打印機具有結構簡單、安裝維護方便性價比高等特點.delta型如打印機因其區(qū)別于其他類型的3d打印機的獨特優(yōu)勢在實際生活中應用越來越廣。delta機型是一種并聯(lián)式運動結構的3d打印機,delta機型實際上是分為兩大類一種是工業(yè)上用的并聯(lián)式機器人,另

6、外一種是rostock的運動結構。本文設計了款delta型3d打印機即基于三臀并聯(lián)結構的桌面微型3d打印機。把工業(yè)用的并聯(lián)機械手搬到普通家庭的桌面上,讓其實現(xiàn)三維打印，讓我們不需要花很高的成本去買專業(yè)級別的3d打印機。我們有時候想制作出些模型來觀察和實驗，不需要很高的精度，只是需要速度。我們便用delta型并聯(lián)機械手臂來實現(xiàn)3d打印，能保證一定的精度和速度,如果能制作出這樣的3d的打印機，很多工程師都可以將自己的設計打印出來，通過對型3d打印機的深入研究挖提出其特有的優(yōu)勢使如打印技術發(fā)揮越來越大的作用1.2 delta 3d打印機機構描述該3d打印機由定平臺、動平臺以及連接兩平臺的3個分支組成

7、（圖1），3個分支以定平臺中心呈對稱分布，具有相同的運動鏈，都含有一個平而平行四邊形機構。該平行四邊形機構一端與滑塊連接，另一端與動平臺連接，動平臺中心與該3d打印機的打印頭部分相連接，該平行四邊形機構可等效為過其上下邊中點的一根單桿?；瑝K安裝在直線導軌上，導軌的下方安裝有3臺步進電機，步進電機帶動軸上的同步帶輪做旋轉運動,同步帶輪依靠與滑塊固定在一起的同步帶，將同步帶輪的旋轉運動轉變?yōu)榛瑝K的直線運動，滑塊的上下運動使得動平臺完成對打印頭位置的控制。1.3 打印原理三維打印技術：首先利用三維設計軟件對零件進行三維cad實體建模,并將得到的三維實體模型以一定的厚度進行分層切片處理，生成二維的截面

8、信息,然后根據每一層的截面信息，利用不同的方法生成截面的形狀。這一過程反復進行，各截面層層疊加，最終形成三維實體。分層的厚度可以相等,也可以不等。分層越薄，生成的零件精度越高。fdm熔融層積成型技術是目前常用的3d打印技術之一。三維打印機的工作原理如圖2所示.計算機控制快速成型機的加熱噴頭,依據每一層截面數(shù)據作xy平面運動。送絲機構將絲材送至噴頭，經過加熱、熔化,從噴頭擠出的打印材料粘結到工作臺面，然后快速冷卻并凝固。每當其中一層截面打印完成后，工作臺將下降前一次打印完成的高度，然后繼續(xù)下一層的打印。如此循環(huán)重復，直到整個實體的造型完成.圖2 打印機工作原理圖2 機械系統(tǒng)總體設計delta 3

9、d 打印機機械系統(tǒng)主要包括運動機構、熱頭、擠出機構、工作臺四個部分(如圖3所示)。送絲機構將低熔點絲狀材料送給加熱器，加熱器通過擠壓熱頭將絲材熔化成液體，噴頭將熔化后的熱塑材料絲擠出，擠壓頭按照零件的每一截面信息準確運動，半流動的熱塑材料被擠出并沉積固化成精確的實際部件薄層，覆蓋于已建造的零件之上，并在1/10s內迅速凝固，每當一層完成成型，工作臺便下降上一層打印的高度，噴頭再進行掃描噴絲完成下一層截面成型，如此循環(huán)反復，直到完成最后一層成型，這樣由底到頂逐層地堆積成一個實體模型或零件.圖3 打印機機械系統(tǒng)簡圖2.1基于delta結構的運動系統(tǒng)部分本文設計的三維打印機框架結構是一種delta運

10、動結構。機械結構如圖4所示,整個機械固定框架為靜平臺，靜平臺與動平臺分別由三個相同的分支相連。每個分支由一個移動副和四個球副構成,在每個分支中與球副相連的四根桿構成一個平行四邊形。動平臺是一個正六邊形,動平臺的運動是由步進電機帶動直線滑軌上的滑塊完成的。3d打印機的性能主要由機構的工作空間決定，并聯(lián)機構的工作空間又可以分為位置工作空間和姿態(tài)工作空間。本文中所采用并聯(lián)機構只有3個移動自由度，因而只具有位置工作空間。圖 4 機械結構圖2.2熱頭部分本文所用的熱頭是采用英國e3donline設計小組開發(fā)的e3dv6熱頭。該熱頭組件主要有鋁合金散熱器、鋁合金加熱塊、黃銅噴嘴、不銹鋼喉管、電加熱棒、熱敏

11、電阻、ptfe鐵氟龍遠程送料管、送料管接頭等元件組成.如圖5所示：圖5 部分熱頭示意圖工作時,電加熱棒和熱敏電阻共同作用,使熱頭組件最前端的鋁合金加熱塊保持在一定溫度,會把塑料熔化成膠態(tài).后頭的塑料在擠出機的作用下持續(xù)往前推擠，就可以讓膠態(tài)的塑料從噴孔連續(xù)擠出，形成可進行三維打印的熱熔絲。2。3擠出機部分擠出機的工作是將厚重打印材料從3d打印機熱頭出來后擠壓變成細細的料絲。本文設計的擠出機主要包括步進電機、擠出齒輪、u形輪、彈簧壓緊機構組成。如圖6所示.當打印機正常工作時,如圖6中的擠出電機上的銅齒輪和彈簧的彈力使u形輪將耗材緊緊的夾住。當擠出電機正常轉動時，電機軸上的銅齒輪通過摩擦力帶動耗材

12、前進.耗材在熱頭部分被加熱融化成液體，擠出力通過耗材傳遞到噴頭。當擠出力大于耗材在銅頭管道流動中受到的阻力時，耗材才能從熱頭被擠出.如果銅頭溫度不夠、銅頭內有雜質、耗材沒有得到充分熔化或過絲孔過小,就會造成阻力過大，會導致出絲不暢.圖6 擠出機結構示意圖2。4工作平臺本文采用的工作平臺是鋁合金電加熱工作平臺,可以適應不同材料的打印工作。該工作平臺主要由鋁合金板，聚酰亞胺(pi）電加熱膜和熱敏電阻組成。工作時，在pi電加熱膜和熱敏電阻的共同作用下，使鋁合金工作臺表面保持一定的溫度。使被打印的工件更好的附著在工作平臺上。3 產品典型零部件設計3.1 擠出機構設計擠出裝置由擠出機和擠出噴頭組成，送料

13、裝置負責條料的送給。3d打印機的擠出機主要有直接擠絲、齒輪擠絲、液體擠出三種類型。本設計的擠出裝置的設計 主要考慮以下兩個方面:一方面為了提高打印機的工作精度，應可能減輕噴頭的重量,需要將擠出機裝于3d打印機的頂部，故屬于遠程擠絲.另一方面本設計所選用的打印原料為熔點在170攝氏度左右的環(huán)保高分子材料abs，故基于以上兩個方面的考慮在設計中選擇齒輪的方案，擠出機有以下三種設計方案： （1）通過電機帶動齒輪，齒輪與相連接,通過電機帶動螺桿轉動從而控制材料的進退此結構裝置比較復雜而且螺桿上會有顆粒狀材料殘留。（2）采用輸出軸為圓柱形步進電機，用小螺栓將送絲輪固定在輸出軸上，用一個裝有滾珠的裝置來擠

14、壓打印材料，使材料夾在送絲輪和滾軸之間，使打印材料兩側受到壓力產生淺凹槽，迫使材料在電機帶動下前進或倒退。這種裝置的好處在于對于步進電機的電流和參數(shù)要求并不是太高，同時由于采用齒輪減速加力，因此擠絲力會比較好.缺點就是這種裝置的結構復雜程度較高，維護起來有點麻煩。（3）通過步進電機的輸出軸帶運一軟軸。用軟軸控制兩邊齒輪，用一對齒輪夾緊打印材料,可完成打印材料的前進和倒退。但此結構裝置較復雜，成本較高且只能對應一種直徑的打印材料，更換其他直徑的打印材料就必須重新設計一個軟軸。從結構和實用兩個方面考慮，本設計選用第二種設計方案。送料裝置原理圖如下圖所示。采用送料齒輪輪和軸承相互配合，依靠輪齒的抓緊

15、力鉗住條料向前運動,從而達到條料的進給.送料齒輪為主動輪，負責提供條料進給所需的動力，軸承起定位的作用，同時可以有效減少條料的進給阻力.軸承與送料齒輪之間的間隙略小于條料的直徑，因此條料進入軸承與送料齒輪之間的縫隙會受到兩輪的擠壓而產生摩擦力，使之沿圖箭頭所示方向運動，可以利用其自身的彈力確保送料齒輪有一定的抓緊力,確保條料不發(fā)生回抽，送料的精確性可通過對步進角度的控制得到保證。要做到條料送進不失步，步進電機需要提供足夠的扭矩。圖7 送料裝置原理圖3.2 擠出噴頭選取噴出技術采用熔融沉積成型技術，成型工藝對噴頭系統(tǒng)的功能要求可以分解為以下幾點1）熔絲功能與料絲送進功能：將送進的固態(tài)料絲及時充分

16、地熔化成為熔融狀態(tài)并從嘴嘴擠出；2）流道功能：為熔融態(tài)材料提供穩(wěn)定流動的通道；3）定徑功能：對擠出熔融態(tài)物料進行定徑，變?yōu)闈M足要求的紐小直徑的絲材進行堆積 ; 4）出絲速度匹配與出絲起?？刂乒δ?出絲速度可控，可以根據掃描速度進行調整，實現(xiàn)速度互相匹配。出絲應能根據路徑打描要求及時起停，以保證高質量的成型路徑，尤其是在路徑起始和停止處.擠出噴頭將擠出機送來的打印條料采用電阻式加熱融化后，由擠出噴嘴擠出擠。出噴頭裝置主要由進料管、加熱管、散熱片、噴嘴、散熱風扇、監(jiān)測裝置組成.擠出噴頭的原理如圖1所示.由送料裝置送進的條料經過進料管進入加抗管，在加熱管內迅速加熱至180左右使其兒全熔化當后續(xù)的條料

17、邊入加熱管后，借助未熔絲材的活塞作用將熔融材料擠出噴嘴，擠出的條料在打印床上冷卻固化形成打印件。在擠出裝置的前端，如果條料過早地融化，會因條料的熱膨脹產生的逆向壓力將液態(tài)的條料擠出到冷端凝固，引起進料管的堵塞.為防止這種情況的發(fā)生在進料管上裝散熱片和散熱風扇對進料管進行冷卻降溫。進料管為貫穿整個擠出裝置，上端接入軟管插頭，下端與噴嘴相連。進料管的上半部分被數(shù)根散熱片包裹,下半部分被加熱管包裹。在擠出機構中噴嘴是比較重要的部件，因為打印產品的表川質量取決于噴嘴.考慮到delta型3d打印機的機械軸負載能力較弱以及為了提高打印精度，本設計選取重量較輕的e4a5噴嘴。 3。3 電機的選擇 電機控制系

18、統(tǒng)按照運動過程的需要分為驅動伺服和驅動步進兩大類，它們優(yōu)缺點的比較如表1所示,綜合考慮控制要求、成本要求以及3d打印機的實際工作要求，3d打印機的電機選擇步進電機其作用是為滑塊提供動力，即通過帶動同步帶使滑塊在導軌上做直線運動。選擇步進電機需要考慮的因素有：（1）最小轉速：要使打印噴頭的最大移動速度達到60mm/s，步進電機的最小轉速應達到250r/min（2）額定扭矩：3d打印機中電機的扭矩涉及兩個方面:第一方面，滑塊運動時在自身重力和連桿壓力的作用下，最大阻力為0。2n電機軸的輸出力要克服阻力從而帶動同步帶運動;第二方面,在行進停止時步進電機可以保持的最大靜扭矩要有效防止滑塊在自身重力作用下沿滑軌下滑；第三方面,為保證擠出機要送料不失步，步進電機需要提供足夠的扭矩.基于以上三個方面的考慮,查機械設計手冊，選擇ct-42byg250a-sassml型步進電機。表1 伺服電機與步進電機的比較4 產品建模以下是部分零件的建模圖形。圖10鉸鏈球頭模型圖圖11