巧克力擠出式3d打印機結(jié)構(gòu)設(shè)計-畢業(yè)匯編(完整版)資料

巧克力擠出式3d打印機結(jié)構(gòu)設(shè)計--畢業(yè)匯編（完整版）資料(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）

巧克力擠出式3d打印機結(jié)構(gòu)設(shè)計--畢業(yè)匯編（完整版）資料(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）畢業(yè)論文巧克力擠出式3D打印機結(jié)構(gòu)設(shè)計學(xué)生姓名：專業(yè)班級：指導(dǎo)教師：學(xué)院：機電工程學(xué)院2021年6月巧克力擠出式3D打印機結(jié)構(gòu)設(shè)計摘要隨著智能制造的進一步發(fā)展成熟，新的信息技術(shù)、控制技術(shù)、材料技術(shù)等不斷被廣泛應(yīng)用于生活當(dāng)中，3D打印技術(shù)也將被推向更高的層面。如今人們物質(zhì)生活豐富，更多人們追求個性的生活。喜歡一些DIY設(shè)計，把自己喜歡的圖案作為服飾或者食物的形狀。鑒于3D打印的流行和人們個性的追求，設(shè)計一款巧克力3D打印機是非常有前景的。本設(shè)計基于快速成型技術(shù)的基本原理，對于普通3D打印機結(jié)構(gòu)加以研究，特別對打印的材料和材料輸出的方式加以設(shè)計和改進。在普通的擠出式打印機基礎(chǔ)上進行優(yōu)化設(shè)計，以巧克力為打印材料，先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，通過單片機讀出截面的信息，由單片機指導(dǎo)三個坐標(biāo)滑臺運動和控制擠出頭擠出量。本次設(shè)計的巧克力擠出式3D打印機主要為機械結(jié)構(gòu)，由X、Y、Z坐標(biāo)滑臺、擠出頭、滾珠絲桿副、直線導(dǎo)軌，箱體等部分組成。其中X、Y、Z坐標(biāo)滑臺是來實現(xiàn)三個自由度的運動，分別由三個步進電動機驅(qū)動，滾珠絲杠副傳遞運動，使坐標(biāo)滑臺在直線導(dǎo)軌上做直線運動。最后設(shè)計出箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計比較簡潔，容易實現(xiàn)桌面化。設(shè)計出能打印長200mm，寬200mm，高100mm的巧克力3D打印機。關(guān)鍵詞3D打印機；快速成型；結(jié)構(gòu)設(shè)計

3DprinterstructuredesignofextrusionofchocolateAbstractWiththefurtherdevelopmentofintelligentmanufacturing,newinformationtechnology,controltechnology,materialstechnologyhasbeenwidelyusedindailylife,3Dprintingtechnologywillbepromotedtoahigherlevel.Nowpeoplerichmateriallife,moreandmorepeoplethepursuitofindividuallife.LikesomeDIYdesign,theirlovepatternasclothingorfoodshape.Inviewofthe3Dprintpopularandpeople'spursuitofpersonality,thedesignofa3Dchocolateprinterisverypromising.Thebasicdesignprincipleofrapidprototypingtechnologybasedon3Dstructure,forordinaryprintertobestudied,especiallyfortheprintingofmaterialsandmaterialoutputmodedesignandimprovement.Tooptimizethedesignofextrusiontypeprinterbasedincommon,withchocolateforprintingmaterials,throughthemodelingofcomputermodelingsoftware,andthenbuiltthe3Dmodelof"partition"layerbylayersection,readthesectionoftheinformationthroughtheMCU,MCUinstructionbythreecoordinateslidermovementandcontrolofextrusionheadextrusionamount.Thedesignoftheextrusiontype3Dchocolateprintermainlyformechanicalstructure,composedofX,Y,Zcoordinates,theextrusionheadslide,ballscrew,linearguide,caseetc..TheX,Y,Zcoordinatesoftheslideistorealizethreedegreesoffreedomofmovement,whichiscomposedofthreesteppermotordrivenballscrewtransmission,movement,coordinateslidermotioninastraightlineonthelinearguiderail.Thestructuredesignissimple,easytoimplementdesktop.Designedtoprintlength200mm,width200mm,100mm3Dchocolateprinter.Keywords：3Dprinter;rapidprototyping;structuredesign目錄摘要Abstract16967目錄 ⑥、速度響應(yīng)性能不同。步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下MSMA400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合[15]。

綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但伺服電機的成本遠高于步進電機。在考慮設(shè)計的經(jīng)濟性時，我們選擇步進電機作為運動源。電機功率和轉(zhuǎn)矩較小，但是要求精度較高，步矩角小，分辨率高，同時體積和質(zhì)量要小。最后選型為LC57HS0601步進電機。聯(lián)軸器選擇：聯(lián)軸器連接電機輸出軸和絲桿軸，輸出的轉(zhuǎn)矩不大，可按照電機軸和絲桿軸的軸徑選擇聯(lián)軸器型號。根據(jù)GB/T5272-2002《梅花形彈性聯(lián)軸器》選用最基本型LM1-MT1。絲桿螺母副設(shè)計：滾珠絲杠副是由絲杠及螺母二個配套組成的。是目前傳動機械中精度最高也是最常用的傳動裝置。根據(jù)設(shè)計的工作臺尺寸400×400mm，所以絲桿的長度為400mm。絲桿和光桿配合使用支撐滑臺，由于絲桿光桿承受的力較小，初選其直徑為mm。滾珠絲杠的基本參數(shù)公稱直徑16mm，公稱導(dǎo)程2.5mm，精度7級。根據(jù)GB/T17587.2-1998選擇滾珠絲杠型號為GB17587-16×2.5×380[16]。滾珠絲杠副的安裝方式選擇兩端鉸支，如圖2-4（a）、（b）所示。此結(jié)構(gòu)簡單，軸向剛度小，適用中等回轉(zhuǎn)剛度。兩根光桿和絲杠配合，滾珠絲杠螺旋轉(zhuǎn)動帶動螺母滑臺直線移動，運動如圖2-4（c）所示。圖2-4滑臺組擠出部件設(shè)計電機選擇擠出頭擠出熔體巧克力時需要運動平穩(wěn)，精度要求高，根據(jù)上節(jié)的電機選擇分析可選擇步進電機，厚度精度為0.005mm，需要選擇精度更高的步進電機。選型57BYGH002。偏心聯(lián)軸器設(shè)計單螺桿泵的工作原理是偏心單頭螺旋的轉(zhuǎn)子（螺桿）在雙頭螺旋的定子孔（螺腔）內(nèi)繞定子軸線作行星回轉(zhuǎn)。在傳動軸和螺桿之間需要有個偏心聯(lián)軸器連接。此設(shè)計為簡化設(shè)計，設(shè)計出的偏心聯(lián)軸器基本結(jié)構(gòu)如圖2-5所示，螺桿具有單頭螺紋,其任意截面皆為半徑為R的圓,截面的中心位于螺旋線上且與螺桿的軸心線偏離一個偏心距e，繞軸旋轉(zhuǎn)且沿軸向移動而形成的[17]。圖2-5偏心聯(lián)軸器傳動軸及螺桿設(shè)計按擠出頭的設(shè)計，電機輸出后連接聯(lián)軸器，再傳給傳動軸，在傳動軸上需要有軸承支撐，傳動軸設(shè)計如圖2-6所示，L1段連接聯(lián)軸器，L2段用于軸承支撐，L3段連接偏心聯(lián)軸器。圖2-6傳動軸單螺桿擠出機是由一根阿基米德螺桿在料筒中旋轉(zhuǎn)構(gòu)成，單螺桿擠出機的大小一般用螺桿的直徑來表示。螺桿是擠出機的關(guān)鍵部件，各嚙合螺桿之間以及螺桿與缸套間的間隙很小，在泵內(nèi)形成多個彼此分隔的容腔，轉(zhuǎn)動時，下部容腔V增大，吸入液體，然后封閉；封閉容腔沿軸向推移，新的吸入端形成，一個個的封閉容腔移動，液體就不斷被擠出。螺桿結(jié)構(gòu)如圖2-7所示，螺桿的直徑（D）與長徑比（L/D）是螺桿的基本參數(shù)[18]。圖2-7螺桿擠出裝置的整體設(shè)計擠出裝置的原理是利用螺桿泵的相互嚙合空間容積變化來輸送熔體巧克力的。螺桿泵有單螺桿、雙螺桿和多螺桿等幾種。按螺桿的安裝位置可分為臥式和立式兩種。本設(shè)計所用到的是單螺桿立式安裝，整體設(shè)計就如圖2-8所示。圖2-8擠出裝置機架部分設(shè)計在本次設(shè)計的機架部分，主要包括底座支板，立板和懸臂板。底座支板上分布有X進給方向的滑臺組，主要是起支撐作用，立板固定在底座支板上。在立板上布置Y軸的滑臺組，滑臺上固定懸臂板，懸臂板上布置Z方向滑臺組，滑臺組的支撐板上固定擠出裝置。這樣機架就把三自由度的滑臺組固定了，擠出裝置也被固定。此種結(jié)構(gòu)簡單，可靠，安裝方便。圖2-8擠出裝置總裝圖根據(jù)設(shè)計參數(shù)和上述的各個機構(gòu)的原理，設(shè)計出3D打印機，其總裝圖如圖2-9所示：圖2-9總裝圖重要零件的設(shè)計計算和校核電機的選擇巧克力擠出式3D打印機的電機分為以下幾種。第一種是XYZ三坐標(biāo)進給機構(gòu)中的步進電機，有三臺。第二種是擠出裝置中的步進電機，有一臺。本次設(shè)計對電機的要求高，故采用不僅電機，XYZ軸的進給系統(tǒng)運動直接影響打印精度。進給系統(tǒng)的運動性能一樣采用同種步進電機。因為本次設(shè)計的重點是巧克力擠出式3D打印機的擠出裝置，因此，擠出裝置中的步進電機應(yīng)該選擇更精度更高的。進給系統(tǒng)步進電機的選擇選用進給系統(tǒng)的動力源時，主要需要考慮轉(zhuǎn)動力矩的大小應(yīng)滿足使用要求，響應(yīng)要迅速，不產(chǎn)生丟步現(xiàn)象等等。計算電機力矩，根據(jù)電機的力矩選擇電機的型號。(3-1)計算得：N絲桿軸的直徑為16mm，則所需力矩為(3-2)計算得：N·m考慮滾珠絲桿副的摩擦和轉(zhuǎn)動慣量等因素，同時，步進電機在速度變化時應(yīng)該保證恒轉(zhuǎn)矩，所以安全系數(shù)選3比較穩(wěn)妥，故電機力矩為N·m故選步進電機型號為LC57HS0601步進電機，其靜力矩為0.065N·m，步矩角0.9°，相電流0.5A，重量為0.12kg，尺寸為mm。擠出裝置系統(tǒng)電機的選擇擠出裝置系統(tǒng)的動力系統(tǒng)有下列的要求。首先分辨率應(yīng)該高，速度調(diào)節(jié)方便快速，受環(huán)境等因素的影響小，并且額定功率小，并且可用在數(shù)控開環(huán)的系統(tǒng)。而BF系列步進電機是反應(yīng)式步進電動機。綜合以上的因素，我們選用了型號LC57HS0602的電動機作為本次設(shè)計主運動的動力源。額定功率為0.37kW，額定轉(zhuǎn)矩0.882N·m，外形尺寸75mm。選用時主要有以下幾個步驟：根據(jù)需要的脈沖當(dāng)量和綜合最大靜轉(zhuǎn)矩電機型號，來初選步進電機號，并從機械設(shè)計手冊中查到步距角θb，由于≤(3-3)綜合考慮，初選了，i=2.08，可滿足以上公式。步進電機最大靜轉(zhuǎn)距M1是指電機的額定的轉(zhuǎn)距。步進電機的最大啟動轉(zhuǎn)矩Mm與最大靜轉(zhuǎn)矩Mj的存在一定的比例關(guān)系是：Mm=Mj(3-4)步進電機的空載啟動是這樣定義的，一臺步進電機在沒有外加工作負(fù)載情況下的啟動，這時步進電機所需要的空載轉(zhuǎn)矩。動力式計算如下：Mk=M2+Mf+(3-5)在式中：Mk為空載啟動轉(zhuǎn)矩；M2為空載啟動時部件，由靜止一直到到最大快進速度，從而折算到電機軸上的加速產(chǎn)生的力矩；Mf為電機在空載時，來折算到電機軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩。并且，我們需要保證初選電機型號時，需要滿足步進電動機的所需空載啟動力矩應(yīng)該小于步進電機名義啟動轉(zhuǎn)矩。經(jīng)過計算和校核，步進電機LC57HS0602滿足要求。聯(lián)軸器的選擇在本次的設(shè)計上，采用的是步進電機直接通過聯(lián)軸器帶動絲桿軸，這樣就減少了減速箱這一部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在聯(lián)軸器的選擇上，在不考慮工作臺的基礎(chǔ)上，本次的設(shè)計有兩類聯(lián)軸器。一類是進給機構(gòu)中的步進電機，軸頸較小，扭矩也較小。另一類是擠出裝置機構(gòu)中的聯(lián)軸器，軸頸較大，同時，扭矩也較大。步進電機聯(lián)軸器，主要用于聯(lián)接步進電機軸與其他軸來傳遞扭矩，并且需要有精密的傳動能力。應(yīng)該具有以下的特點，沒有間隙，聯(lián)軸器的整體在傳動運行的過程中不能有間隙；合適的的剛性，聯(lián)軸器不可以出現(xiàn)傳動的滯后性，否則將嚴(yán)重影響步進電機傳動的和工作的精度。比較小的慣量，在強度的基礎(chǔ)之上，應(yīng)降低步進電機聯(lián)軸器的重量。柔性應(yīng)該較好，有精密要求的的步進電機聯(lián)軸器，不僅需要剛性高，同時需要校正在安裝過程中產(chǎn)生的主動軸與從動軸之間的各種各樣的誤差。選擇彈性柱銷聯(lián)軸器，GB/T5014-2003，型號為LX1，公稱轉(zhuǎn)矩為250N·m，軸頸18mm，D為90mm，b為20mm，質(zhì)量為2kg。擠出裝置上的聯(lián)軸器的要求進給系統(tǒng)上的有很大的不同。它傳遞的轉(zhuǎn)矩小，軸頸也較小，因此選用剛性聯(lián)軸器。選用聯(lián)軸器LS9

-32-1214

L41，LS9表示系列號，材料為鋁合金

。32表示外徑尺寸為32mm，定位螺絲固定

12mm，D1軸徑為12mm。擠出裝置部件的設(shè)計計算在本次設(shè)計的擠出裝置是應(yīng)用單螺桿擠出機的原理，參照其原理進行簡化設(shè)計。我們擠出的材料為熔融的巧克力。把這種擠出機也稱為熔體擠出機。熔體擠出機的功能是泵送、加壓和混合熔體。從這些功能看亦可認(rèn)為熔體擠出機是一種特殊形式的螺桿泵。根據(jù)熔體擠出機的功能要求，與塑化擠出機相比，有下列特點。螺桿直徑可選用較大尺寸。這是因為輸送的熔體質(zhì)是受螺桿直徑和螺槽深度影響較小，如最大宜徑可達300mm。螺桿長徑比較小，一極不超過22mm。顯然這是由于熔體擠出螺桿不擔(dān)負(fù)固體輸送和熔融物料的緣故。螺桿結(jié)構(gòu)不一定采用三段式分段，如采用長區(qū)漸變式全錐形結(jié)構(gòu)。一般只要求裝設(shè)混和元件，僅在特殊需要時才裝設(shè)剪切元件。為防止剪切過熱．螺桿速度可取較低值。同時需要的驅(qū)動功率也較小。根據(jù)自熱擠出原理，若取高螺桿轉(zhuǎn)速時，加熱功率必然很低。機筒加熱器的主要作用是保持熔體溫度。因此需要的加熱功率較低。一般進料區(qū)不設(shè)冷卻裝置。擔(dān)負(fù)輸送熱敏性物料的擠出機，為防止過熱，可沿機簡裝設(shè)冷風(fēng)系統(tǒng)濕度控制系統(tǒng)較簡單。一般不配置加料斗或料倉，而用熔體管直接輸入熔體。在聚合物加工工業(yè)小應(yīng)用熔體擠出機作熔體輸送、配科等工作[19]。螺桿的設(shè)計螺桿的材料選擇38CrMoAIA鋼。單螺桿擠出機螺桿的基本幾何尺寸關(guān)系表示在圖3-1中。螺桿的幾何結(jié)構(gòu)直接決定螺桿的性能。設(shè)計螺桿的主要任務(wù)就是確定其合理的幾何形狀及尺寸。圖3-1螺桿幾何結(jié)構(gòu)(1)螺桿的徑向尺寸巧克力熔體輸送速率計算螺桿直徑Ds系指螺桿外徑，其名義尺寸與機筒內(nèi)孔直徑Db相等。螺桿的直徑是螺桿擠出的標(biāo)稱尺寸。這是由于螺桿直徑越大，機器產(chǎn)量越高，用螺桿直徑可大體估計機器的生產(chǎn)能力。取Ds=32mm。實際上機筒內(nèi)徑與螺桿外徑之間存在徑向間隙。顯然有如下關(guān)系：(3-6)代入數(shù)據(jù)得：螺桿螺紋表面與機筒內(nèi)孔表面形成近似于矩形截面的物料流道，通常稱螺槽。螺槽深度H與螺槽內(nèi)容料體積有關(guān)，是重要的幾何參數(shù)。當(dāng)忽略徑向間隙時，螺槽深度即為螺桿螺紋高度。螺桿的軸向尺寸螺桿具有一般螺紋件的共同要素——螺紋導(dǎo)程S和螺旋角。導(dǎo)程S=32mm。大多數(shù)單螺桿擠出機都配有單頭螺紋螺扦，因此螺距等于導(dǎo)程。螺旋角將螺桿的徑向尺寸和軸向尺寸聯(lián)系起來，具有如下關(guān)系：(3-7)代入數(shù)據(jù)得：即螺旋角螺槽軸向?qū)挾菳是沿螺桿軸向量取的螺槽寬度。同樣螺的軸向?qū)挾葹閎。mm二者與螺距有下列關(guān)系：mm定義垂直于螺紋方向量取的尺寸為螺槽法向?qū)挾萕和螺棱以向?qū)挾萫，并有下列關(guān)系式：(3-8)代入數(shù)據(jù)得：mmmm巧克力熔體輸送速率計算根據(jù)上述的設(shè)計，螺桿直徑Ds=32mm，螺距S=32mm，螺槽的深度為4mm，螺旋角。參照巧克力的物料參數(shù)，熔體粘度熔體密度。計算熔體輸送速率。(3-9)代入數(shù)據(jù)得：。機筒的設(shè)計本設(shè)計為普通機筒結(jié)構(gòu)型式，普通機筒的幾何體型較簡單，但機筒內(nèi)孔機械加工精度和光潔度要求很高，設(shè)計機筒結(jié)構(gòu)時必須結(jié)合機械加工特點考慮。機筒的結(jié)構(gòu)型式按擠出機的類型、用途和制造條件，設(shè)計成整體式和分段式。整體式機筒用機械加工方法保證機筒的精度要求。分段式機筒，聯(lián)接法蘭影響熱傳遞均勻性，增加熱量消耗，裝配精度要求高[20]。本設(shè)計采用整體式，根據(jù)螺桿的大小及尺寸設(shè)計出如下圖3-2的機筒。圖3-2機筒幾何結(jié)構(gòu)螺桿的強剛度校核強度校核已知螺桿材料為38CrMoAIA鋼，許用應(yīng)力[]MN/m2，機頭的壓力P=10MPa，螺桿的最高轉(zhuǎn)速，驅(qū)動電機功率為1.5kW，驅(qū)動裝置效率。計算軸向力由常規(guī)螺桿的經(jīng)驗關(guān)系式：(3-10)帶入得：MN由式(3-11)計算壓應(yīng)力：MN/m2由式(3-12)計算扭矩：N·m由式(3-13)計算剪應(yīng)力：MN/m2由式(3-14)計算螺桿強度：MN/m2校核結(jié)果：螺桿強度符合要求。剛度校核根據(jù)螺桿的材料為38CrMoAIA鋼，，GN/m2，螺桿的許用扭轉(zhuǎn)角。由式(3-15)計算扭轉(zhuǎn)角：校核結(jié)果：剛度符合要求。軸的計算和校核在本次設(shè)計中有多個軸，比如進給機構(gòu)中的三根絲桿軸，擠出裝置機構(gòu)中的一個傳動軸。由于擠出裝置中的軸是豎直安裝，所受載荷小。軸的結(jié)構(gòu)也簡單，故不需校核其剛度和強度。本設(shè)計中對XYZ進給精度要求高，而且軸的跨度較大。比較XYZ軸所受載荷的大小，YZ軸的安裝都是豎直的，所以其受的載荷相對X軸的工作臺要小些。且絲桿軸只考慮其彎曲形變。在這里我們選取了一個具有典型意義的軸，X軸上所在的絲桿軸。初估軸頸軸的材料均采用45#鋼，為加強其性能，采用調(diào)質(zhì)處理。由機械設(shè)計手冊查得MPa，查得，由公式得：(3-16)確定該軸最最小軸處的軸徑。一般情況下，開一個鍵槽軸徑應(yīng)增大5%；開鍵軸可將估算的軸頸的值增大7%作為其小徑。由已知數(shù)據(jù)，求得軸徑并適當(dāng)取整為：mm，由于所求應(yīng)該為受扭部分的最細處，即安裝帶輪處，此處的軸徑應(yīng)該有一個鍵槽，故軸徑應(yīng)該增大5%。則：mm，取整得此處軸徑大小為mm，此處安裝聯(lián)軸器。軸的各處軸徑依次分別為mm，此處安裝角接觸球軸承；mm，此處尺寸的確定是根據(jù)軸承的安裝要求來確定的。軸的各軸段的尺寸如圖3-2所示：圖3-2絲桿軸的各段尺寸軸的剛度校核將絲桿軸簡化為圖3-3所示的簡支梁。圖3-3絲桿軸簡化成簡支梁簡化過程：絲桿軸兩端有軸承支撐，分別簡化成A、B鉸支點。將X工作臺的重力簡化成集中力，并作用于中點處，因為處于中點時絲桿軸的撓度最大。也就是對工作臺的精度影響最明顯。設(shè)工作臺整體重量。計算變形。絲桿軸橫截面的慣性矩為(3-17)代入數(shù)據(jù)得：當(dāng)Fc作用時會引起C處產(chǎn)生撓度和截面的轉(zhuǎn)角如圖3-4所示，分別為：圖3-4撓度轉(zhuǎn)角圖(3-18)(3-19)代入數(shù)據(jù)得：mmrad校核剛度由于X軸進給精度為0.01mm,所以許用撓度與許用轉(zhuǎn)角：mmrad而mm＜mmrad＜rad故剛度滿足要求。軸承壽命的計算初選軸承型號根據(jù)工作條件和軸頸直徑，初選軸1的支撐軸承型號為。有機械設(shè)計手冊查得：最大靜載荷kN，額定靜載荷kN，，，計算軸承的當(dāng)量動載荷在XYZ進給系統(tǒng)中，軸的最高轉(zhuǎn)速為682r/min，且軸承所承受的軸向力較大。所以對于軸承進行校核。點所受的力NN點所受得力NN在點所受徑向載荷(3-20)在點所受徑向載荷(3-21)代入數(shù)據(jù)得N；N因為在點的徑向的載荷大于在點的所受的徑向的載荷，所以按點處軸承計算軸承壽命。軸承的壽命計算因為本次設(shè)計工作環(huán)境溫度低于120°，由機械設(shè)計相關(guān)表查得溫度系數(shù)，所以該軸承的壽命為：（3-22）式中，C表示額定靜載荷，P表示所受的載荷，n表示轉(zhuǎn)速，ft表示溫度系數(shù)。代入數(shù)據(jù)得h因為＞12000h，故選用7205C軸承能滿足使用要求?；赟olidWorks的各部分機械結(jié)構(gòu)設(shè)計本次的巧克力擠出式3D打印機的設(shè)計，主要考慮了各部分的機械結(jié)構(gòu)。該設(shè)計主要分為以下幾個部分。一、進給系統(tǒng)，主要實現(xiàn)三坐標(biāo)系的進給運動，設(shè)計出由步進電機為驅(qū)動源利用絲桿螺母驅(qū)動工作臺的滑臺組；二、擠出裝置部分機構(gòu)，主要包括電機、傳動軸、螺桿和機筒。主要實現(xiàn)巧克力的均勻擠出；三、機架部分，主要包括橫梁立柱等機構(gòu)實現(xiàn)工作臺的支撐和搭建平臺。下面就三維的簡易示意圖做詳細的分析[21]。直線滑臺的三維設(shè)計在本次的巧克力擠出式3D打印機的進給系統(tǒng)的設(shè)計當(dāng)中，直線滑臺的設(shè)計是一大創(chuàng)新點。一方面，它在實現(xiàn)既定的直線運動功能之外，另一方面，還能實現(xiàn)工作臺的支撐作用。分析直線滑臺的機械結(jié)構(gòu)如下。首先，它由四塊立板構(gòu)成框架。前后立板支撐光桿和絲桿，絲桿兩端有軸承支撐，光桿過盈配合。后面立板架著步進電機。在絲桿和光桿上，設(shè)計套有與絲桿配合的螺母。通過螺釘將滑臺固定在螺母上。這滑塊分別起著導(dǎo)軌的作用，使得絲桿的傳遞動力與導(dǎo)軌的承載作用分離。這樣就實現(xiàn)了電機帶動絲桿轉(zhuǎn)動，絲桿螺母副帶動滑臺直線運動。如圖4-1所示，為直線滑臺機構(gòu)的示意圖。圖4-1直線滑臺的示意圖擠出裝置的機構(gòu)設(shè)計在本次的設(shè)計中，三維設(shè)計較好的表現(xiàn)了擠出裝置的外形幾個組成部分。擠出裝置主要由以下幾個部分組成。首先是步進電機通過聯(lián)軸器與傳動軸相連接。傳動軸的另一端與偏心聯(lián)軸器相連，偏心聯(lián)軸器的另一端與螺桿相連，螺桿和機筒配合連接。軸承座支撐傳動軸，最后將電機固定在折板上，折板和軸承座都固定在立板上，以便于將擠出裝置連接在Z方向的直線滑臺上。該機構(gòu)實現(xiàn)如下的功能，一方面，Z方向滑臺運動帶動擠出裝置向上或向下運動，實現(xiàn)坐標(biāo)進給。另一方面在步進電機的驅(qū)動下，螺桿轉(zhuǎn)動將熔融的巧克力從擠出筒里擠出。如下圖4-2所示，為擠出裝置機構(gòu)的示意圖。圖4-2擠出裝置三維結(jié)構(gòu)圖機架本體的結(jié)構(gòu)設(shè)計本次設(shè)計的機架本體主要包括立柱，上橫梁，下橫梁。機架本體部分主要起著連接作用，將各部件連接起來，有一個框架基礎(chǔ)。在本次設(shè)計中，沒有考慮控制部分。上橫梁和下橫梁立柱部分的連接不同。上橫梁通過滑塊可以做上下的移動。該移動實在加工之前根據(jù)要加工工件的厚度要求進行移動。而下橫梁是不能夠移動的，它被固定在立柱上。立柱通過連接螺釘與地腳螺釘相連接。如圖4-3所示，為機架的本體部分。圖4-3機架本體三維結(jié)構(gòu)整體裝配圖結(jié)構(gòu)本次設(shè)計的所有零部件的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計完成以后要經(jīng)過安裝檢驗，保證其相互之間的尺寸合適，以及檢查其相互之間的運動是否會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，如果再此過程中發(fā)現(xiàn)裝配問題和運動干涉的問題，要及時的修改原有零部件的結(jié)構(gòu)和尺寸，并且檢查裝配時的配合是否合理，保證沒有過定義出現(xiàn)。本次設(shè)計巧克力擠出式3D打印機的整體結(jié)構(gòu)如圖4-4所示圖4-4巧克力擠出式3D打印機總裝三維圖結(jié)論本次設(shè)計完成了巧克力擠出式3D打印機的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。完成了對三維打印機XYZ三坐標(biāo)進給系統(tǒng)設(shè)計，擠出裝置設(shè)計，機架整體設(shè)計。本結(jié)構(gòu)基本可以完成200×200×100mm的巧克力打印制造，完成了設(shè)計要求。系統(tǒng)中零部件盡量選用常見標(biāo)準(zhǔn)件，造價低廉，經(jīng)濟性好。但是與已經(jīng)比較成熟的三維打印機技術(shù)相比較，本設(shè)計的精度明顯較低，無法適應(yīng)先進制造技術(shù)的發(fā)展需要。可以通過繼續(xù)完善控制系統(tǒng)來提高制造精度。參考文獻[1]杜鵬,王斌.淺析3D打印機的發(fā)展趨勢[J].中國科技信息,2021,07:141-143.[2]王瑞玲.3D打印機設(shè)計的初步分析[J].電子制作,2021,19:28-29.[3]李波，高玲，肖慧主編.擠出機[M].北京：中國建材工業(yè)出版社,2021.11.[4]譚秀騰,郭小定,李小龍,余亮.基于ARM的桌面型3D打印機控制系統(tǒng)設(shè)計[J].應(yīng)用科技,2021,05:57-61[5]S.Vinodh,G.Sundararaj,S.R.Devadasan,D.Kuttalingam,D.Rajanayagam.Agilitythroughrapidprototypingtechnologyinamanufacturingenvironmentusinga3Dprinter[J].Jour