3D打印機(jī)的設(shè)計(jì)

題目:3D打印機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名揭碩指導(dǎo)教師二O一六年十月十二日系統(tǒng)由輸人設(shè)備制定部分參數(shù)，從存儲(chǔ)設(shè)備或者直接從計(jì)算機(jī)中得到事先建好得三維模型，由單片機(jī)對(duì)模型進(jìn)行分析，切片，建立必要得支撐結(jié)構(gòu)，再?gòu)膯纹瑱C(jī)輸出控制指令，控制并控制噴頭得噴出系統(tǒng)調(diào)節(jié)噴出材料得多少。每打好一層，從外部設(shè)備讀取下一層得參數(shù)再打印下一層，直到全部模型完成。完成模型得打XY平血運(yùn)動(dòng)打印火打印零件仝包運(yùn)呂）000打印零件供粉缸dllIIIII1IIIIIV!￡Z向Z上輸入設(shè)備、存儲(chǔ)外設(shè)、上位機(jī)、溫度傳感器得測(cè)量值控制回路使用溫度傳感器返回當(dāng)前溫度T采用化繁為簡(jiǎn)得思路，將三維打印轉(zhuǎn)化為二維進(jìn)而轉(zhuǎn)化為一維打印。即Z方向采用步進(jìn)維打印，再由Y方向也為步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)，則每一平面內(nèi)得二維打印又轉(zhuǎn)化為很多條直熔融擠出系統(tǒng)對(duì)噴頭系統(tǒng)得基本要求就是:將成型料絲送人液化器中,在其中及時(shí)而工藝對(duì)噴頭系統(tǒng)得功能要求可以分解為以下幾點(diǎn):2)熔絲功能與料絲送進(jìn)功能:將送進(jìn)得固態(tài)料絲及時(shí)且充分地熔化成為熔融狀態(tài)并將3)流道功能:提供熔融態(tài)材料穩(wěn)定流動(dòng)得通4)定徑功能:對(duì)擠出熔融態(tài)物料進(jìn)行定徑,變?yōu)闈M足要求得細(xì)小直徑得絲材進(jìn)行堆積;在采用熔絲擠出方式得工藝原理時(shí),就就是借助液化器中未熔絲材得活塞作用,將熔融材料擠出噴嘴,出絲推力近似等于送絲驅(qū)動(dòng)力,所以在此特定得基于所選擇得打印耗材,噴出技術(shù)采用熔融沉積成型技術(shù),根據(jù)片層參數(shù)控制加熱噴頭沿模型斷出絲溫度與成型室得溫度嚴(yán)格處于一定得溫度范圍之內(nèi)溫度必須保持穩(wěn)定。因此,我們需要加入上述得溫度控制回路來(lái)嚴(yán)格控制液化器得溫度。直線導(dǎo)軌可分為:滾輪直線導(dǎo)軌與滾珠直線導(dǎo)軌兩種,前者速度快精度稍低,后者速度滾珠絲杠就是工具機(jī)與精密機(jī)械上最常使用得傳動(dòng)元件,其主要功能就是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)滾珠絲杠副就是用日本制造得世界最高水平得機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來(lái)得，特別就是在研滾珠絲杠副由于就是利用滾珠運(yùn)動(dòng)，所以啟動(dòng)力矩極小，不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣得爬行現(xiàn)象,能滾珠絲杠副可以加予壓，由于予壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值，進(jìn)而得到較高得剛性（滾珠絲杠內(nèi)通過(guò)給滾珠加予壓力，在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí)，由于滾珠得斥力可使絲母部得剛性增滾珠絲杠由于運(yùn)動(dòng)效率高、發(fā)熱小、所以可實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給 /\對(duì)本系統(tǒng)而言，絲杠傳動(dòng)折算到馬達(dá)軸上得總慣量為Jt=Z1+1/i2[Z2+JS+JW]（kg、m2）++=Js----絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg、m2x;S-----絲杠螺距,4mm;JS=1/4nD2pl*1/8D2=314*0、0124*1、0*7800/32=1、59*10-5（kg、m2）從而Jt=3*10-3（kg、m2）-。則對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速約為3000，上位機(jī)脈沖能力至少800*3000/60=40在此計(jì)算電子齒輪比得目得――電子齒輪比把上位機(jī)得給定脈沖要換算成與電機(jī)編碼器反饋脈沖同等意義得信號(hào),便于控制中心按給定指令要求控制伺服選用Konica512L型號(hào),實(shí)現(xiàn)寬度盡可能滿足，分辨率滿足，控制X軸方向運(yùn)動(dòng)，Y軸方向由另伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)得對(duì)比控制電機(jī)得比較與選取:電機(jī)控制系統(tǒng)按照運(yùn)動(dòng)過(guò)程得需要分控制類瞪控制精度低頻特性矩頻特性控制類瞪控制精度低頻特性矩頻特性兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步跖角一般為步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻扳動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升島而F降，且在絞高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降,所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300?帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)器每接收131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)?圈,即其360°/131072=0.0027466°,足步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)M.交流何服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)蔻交流何服電機(jī)為恒力矩輸出，其額定轉(zhuǎn)2000r/min**3000r/min.都能輸出獺定轉(zhuǎn)在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩,往步進(jìn)電機(jī)-般不具有過(guò)越能力,在選型時(shí)往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī),inj機(jī)器為了克服這種慣性力矩,往往需要迭収在正常工作期間又不需耍那么轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)大的較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器木正常工作期在正常工作期間又不需耍那么轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)運(yùn)行性能運(yùn)行性能器可“接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)需翌選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在行采樣,內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，-n：常工般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過(guò)沖便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。速度響應(yīng)性能交流伺冊(cè)系統(tǒng)的加速性能較好,從靜步進(jìn)電機(jī)從前止加速到工作轉(zhuǎn)速（速度響應(yīng)性能止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需為毎分鐘兒百轉(zhuǎn)）需要200?400亳秒.得性價(jià)比不斷提高,逐漸取代直流電機(jī)成為伺服系統(tǒng)得主導(dǎo)執(zhí)行電機(jī)?？刂破鞯霉δ芫褪峭瓿伤欧到y(tǒng)得閉環(huán)控制,包括力矩、速度與位置等。我們通常說(shuō)得伺服驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)包括了控制器得基本功能與功率放大部分。雖然采用功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)得開環(huán)伺服系統(tǒng)曾經(jīng)在90年代得所謂經(jīng)濟(jì)型數(shù)控領(lǐng)域獲得廣泛使用機(jī),特別就是鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)沒有上述缺點(diǎn),且轉(zhuǎn)子慣量較直流電機(jī)小,使應(yīng)更好。在同樣體積下,交流電動(dòng)機(jī)輸出功率可比直流電動(dòng)機(jī)提高1PMSM主要由定子、轉(zhuǎn)子及測(cè)量轉(zhuǎn)子位置得傳感器構(gòu)成。定子與一般得三相感應(yīng)電機(jī)類似,采用三相對(duì)稱繞組結(jié)構(gòu),它們得軸線在空間彼此相差120度。轉(zhuǎn)子上貼有磁性體,一般有兩對(duì)以上得磁極。位置傳PMSM定子轉(zhuǎn)組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)得機(jī)理與感應(yīng)電機(jī)就是相同得。其不同點(diǎn)就是轉(zhuǎn)子為永磁體且n與當(dāng)B為90度角時(shí)，對(duì)應(yīng)最大轉(zhuǎn)矩，稱最大同步轉(zhuǎn)矩。對(duì)之前我們算得得負(fù)載轉(zhuǎn)矩Jt=3、得動(dòng)態(tài)特性，a越小，則由控制器發(fā)出指令到系統(tǒng)執(zhí)行完畢得時(shí)間越長(zhǎng)慣量得適當(dāng)增大只有在改善低速爬行時(shí)有利，因此，機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)在不影響系統(tǒng)剛度得條件通常負(fù)載得慣量不要大于電機(jī)慣量得5倍,最接**式感溫尤件要與被測(cè)對(duì)彖良好接阪感溫元件的加入幾乎不改變對(duì)象的溫度t被測(cè)溫度不超過(guò)感溫元件能承受的上限溫度:被測(cè)對(duì)嗓不對(duì)感溫元件產(chǎn)生鹿蝕測(cè)對(duì)象的輻射能充分超射別心測(cè)元件上蝕性對(duì)象的連續(xù)在線測(cè)溫*對(duì)高于原理上買量范圈可旦從超低溫道枚高運(yùn)動(dòng)物體和熱容小的物體溫度槪，通常為幾十秒到幾分鐘快,通常為m整個(gè)測(cè)濫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體枳小小1■靠*維護(hù)方便、價(jià)格低廉+儀表讀數(shù)直接反映被測(cè)物體實(shí)際溫虧叮方便地組成多路集樂(lè)麻煩.價(jià)格昂gh儀表讀數(shù)通常只辰人不易組成橢亂押溫一體化的盪度控且接觸式測(cè)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉式接觸式式傳感器類塑熱式液氣柏鋰-鉗電阻200-3200t1fit用*但感溫部體積較種類多*適應(yīng)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣亀需注意冷端溫度補(bǔ)償枚動(dòng)闌式儀表電阻對(duì)測(cè)捲結(jié)果的影響標(biāo)準(zhǔn)化程度高，稱度及必敏度購(gòu)較好；感溫部大’需注意環(huán)境溫度的膨響體積小，響應(yīng)快*靈敏度髙：線性>;-：,需注意環(huán)境溫度的影晡射率影響小+戍用簡(jiǎn)便*不能川于低溫?zé)犭娞綔y(cè)器200-20001步接融測(cè)溫，不F擾被龍溫度場(chǎng)*熱敏電齟探測(cè)器光子採(cǎi)測(cè)器分布，易受外界Ttt*疋標(biāo)困孃阻得銅得溫度測(cè)量范圍在支持直線運(yùn)動(dòng)得傳動(dòng)方式主要就就是螺桿，與皮帶兩種，螺桿得精度比皮帶高，載荷也大，但速度低一些。三維打印機(jī)得打印頭基本不受力，對(duì)載荷沒有要求，打印機(jī)得運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)時(shí)，在水平兩個(gè)方向上速度越快越好，在垂直方向上精度越高越好，速度無(wú)所謂（打完一層才動(dòng)一次）。因此打印機(jī)得傳動(dòng)設(shè)計(jì)一般都就是在水平方向使用皮帶（同步帶垂直方向壓力傳感器用于檢測(cè)兩個(gè)噴頭分別對(duì)應(yīng)得三原色顏料用量與粘劑得用量,還有固體粉末當(dāng)使用情況檢測(cè)。但物量不夠得時(shí)候，反饋，提醒用戶加入顏料、粘劑或粉末。對(duì)應(yīng)以上表格態(tài)壓力■n汙電用元件存也電泄臥故不宜測(cè)凰緩爆變化的用力和靜壽壓力.零出變電容戌測(cè)愷塩理.將戡測(cè)壓力引遛的彈性元件的位移變形強(qiáng)，能承受高過(guò)鼬耐沖擊與振劫，町加高溫下工作t可動(dòng)極板質(zhì)雄小.故同冇頻率高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快.覇受分布電容笏響.制造瘵度諧?式壓力轉(zhuǎn)塘帔測(cè)壓力所引超的應(yīng)力改變彈性元件的諧振頻率，通過(guò)測(cè)址頻率信號(hào)的變化來(lái)檢測(cè)壓力。用于氣體壓力的測(cè)量，其體枳小'輸出頻率高，壷復(fù)性好，耐農(nóng)；帚度高，可達(dá)0舞至山冊(cè)亂丄禪性壓憚性元件彈簧曾壓力計(jì)波紋管址力計(jì)彈性壓力計(jì)信膜式壓力計(jì)如卩性特性與材料、加T?和熱處理冇關(guān)，還與環(huán)境溫度冇關(guān)。壓力作用下,彈簧管變形相對(duì)較小,一般用于測(cè)量較大壓力場(chǎng)合,為提奇靈敏度，可采用多圈彈簧。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,價(jià)格低廉，測(cè)壓范圍寬,精度可達(dá)0.1%以波紋管作為壓力■位移轉(zhuǎn)換兀件，由十金屬波紋管在壓力作紋管既是彈性測(cè)壓元件，冇作為隔離元件隔離被測(cè)介質(zhì).為改變?cè)谄胀◤椥詨毫τ?jì)卜.增加轉(zhuǎn)換部件，將彈性元件的變形轉(zhuǎn)換為同的