FDM型雙噴頭3D打印機設(shè)計

目錄第一章緒論 41.1課題背景與研究意義 41.2FDM型3D打印機的發(fā)展趨勢 錯誤！未定義書簽。1.3本論文主要研究內(nèi)容 4第二章FDM型雙噴頭3D打印機原理分析 52.1打印原理 52.2打印噴頭原理 5第三章FDM型雙噴頭3D打印機結(jié)構(gòu)設(shè)計 63.1打印機方案設(shè)計 63.2電動機的選擇設(shè)計 63.2.1X軸和Y軸電機的選擇 63.2.2Z軸電機的選擇 93.3滾珠絲杠螺母的設(shè)計 113.3.1材料選用原則 113.3.2滾珠絲杠的工作條件以及相關(guān)要求 123.3.3絲桿螺旋傳動的類型、特點與應(yīng)用 123.3.4滾珠絲桿螺母的支承方式的選擇 錯誤！未定義書簽。3.4聯(lián)軸器的選擇 19第四章FDM型雙噴頭3D打印機三維模型的建立 214.1Solidworks軟件概述 214.2零部件三維模型的建立 214.2.1電動機模型的建立 214.2.2絲杠模型的建立 224.2.3聯(lián)軸器以及導(dǎo)軌模型的建立 234.3整體模型的裝配 24第五章結(jié)論與展望 24致謝 25參考文獻 26摘要隨著社會的快速發(fā)展，打印行業(yè)也在迅速的革新之中，3D打印就是新型的一門打印技術(shù)，是打印行業(yè)之中的一次技術(shù)革命。FDM型3D打印機遵循了3D打印機開源的設(shè)計理念，同時讓設(shè)計者在動手實踐中不斷修改并優(yōu)化設(shè)計方案，滿足自身創(chuàng)新與創(chuàng)意的需要。本論文主要對FDM型3D打印機機械結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，設(shè)計選用電動機、傳動裝置的設(shè)計，并利用三維軟件Solidworks，進行對3D打印機三維模型建立。關(guān)鍵詞：FDM技術(shù)；快速成型；3D打印機；3D；雙噴頭ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofsociety,theprintingindustryisalsorapidlyinnovating,3Dprintingisanewtypeofprintingtechnology,printingindustryisatechnologicalrevolution.FDM-type3Dprintertofollowthe3Dprinteropensourcedesignconcept,whileallowingdesignerstopracticeinpracticeandconstantlymodifyandoptimizethedesigntomeettheirowncreativeandcreativeneeds.Inthispaper,themechanicalstructureofFDMtype3Dprinterisdesigned,thedesignofmotorandtransmissionisdesignedandthe3Dmodelof3DprinterisestablishedbyusingSolidWorks.Keywords:FDMtechnology;rapidprototyping;3Dprinter;3D;doublenozzle全套設(shè)計加QQ11970985或197216396第一章緒論1.1課題背景與研究意義3D打印機（3D打印機）是一名發(fā)明家為恩里科·迪尼（EnricoDini）最先提出來的，而且設(shè)計完成，這種打印機和傳統(tǒng)的普通打印機原理大致相同，但其又是一種新型的技術(shù)革命，它是一種基于使用粉末金屬或塑料和其他粘合劑材料的數(shù)字模型，通過和電腦相連接，最后將計算機設(shè)計的圖圖紙轉(zhuǎn)化化為實際的物體，非常方便。3D打印為全球制造業(yè)帶來一股新鮮的血液，具有劃時代的意義。在以前的時候零部件的設(shè)計在一般情況下完全取決于現(xiàn)實的生產(chǎn)過程是否可以實現(xiàn)，但是由于3D打印機的出現(xiàn)，將會顛覆傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)計思路，這使得零部件的生產(chǎn)不再考慮生產(chǎn)過程中的問題，在完全理想的狀態(tài)下，任何復(fù)雜形狀的設(shè)計，通常情況下都是可以通過3D打印機實現(xiàn)，完成相應(yīng)的零件的設(shè)計加工。但是在加工的時候，不需要進行模具的設(shè)計和相應(yīng)夾具的設(shè)計，在很大的程度上，性價比較高，而是可以直接從計算機圖形數(shù)據(jù)生成零件的圖形，然后直接加工，極大程度上減少時間，提高加工的速度，節(jié)約成本。FDM技術(shù)的加工過程是，使用熱塑性材料被擠壓成半熔融狀態(tài)的細絲，以層疊的方式沉積，從3DCAD數(shù)據(jù)直接構(gòu)建原型。FDM技術(shù)具有很多優(yōu)點，機械結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計簡單，制造成本低，維護成本低，材料成本低，對環(huán)境無污染的優(yōu)點。因此，F(xiàn)DM3D打印機是家用桌面3D打印機中最常用的技術(shù)。FDM型3D打印機，可為課堂上的“特殊加工”課程提供特殊教學(xué)，為教師在教室中的教學(xué)提供便利，同時也使學(xué)生能夠更深入地了解FDM型3D打印機。[1][2]1.2本論文主要研究內(nèi)容本論文的研究主要內(nèi)容是基于FDM原理的雙噴頭3D磁體打印機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，對相關(guān)零部件的結(jié)構(gòu)的設(shè)計，以及傳動裝置的合理布置，以及傳動裝置零部件的設(shè)計和強度校核。首先，查閱相關(guān)資料，了解FDM型雙噴頭3D打印機的結(jié)構(gòu)，以及打印的方式，打印效果，優(yōu)點。通過資料的學(xué)習(xí)，知道FDM型雙噴頭3D打印機的結(jié)構(gòu)組成，以及FDM型雙噴頭3D打印機的主要組成部分為機械裝置、電路結(jié)構(gòu)部件、以及軟件控制部分。本文主要是設(shè)計FDM型雙噴頭3D打印機的機械裝置部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及相關(guān)零部件的校核，對于其他兩部分進行了解和學(xué)習(xí)，軟件部分主要是由上位機軟件和下位機軟件組成，電路板結(jié)構(gòu)部分，了解學(xué)習(xí)電路在設(shè)計過程中各零部件的用法，以及電路板的設(shè)計。FDM型雙噴頭3D打印機的機械裝置部分主要由以下幾部分組成，驅(qū)動裝置，傳動裝置，執(zhí)行機構(gòu)這三部分組成，其中驅(qū)動裝置考慮到FDM型雙噴頭3D打印機的整體性能以及使用的場合，采用電動機為整個裝置提供主動力，傳動裝置要保證打印頭在XYZ三個方向的移動，可以采用滾珠絲杠以及滑軌導(dǎo)塊的結(jié)構(gòu)進行傳動，執(zhí)行機構(gòu)采用雙頭打印噴頭結(jié)構(gòu)，打印速度快，效率高。[5][6]第二章FDM型雙噴頭3D打印機原理分析2.1打印原理FDM（熔融沉積成型工藝）是一個相對成熟的快速原型技術(shù)過程，它遵循3D打印技術(shù)開發(fā)的LOM（對象制造）工藝和SLA（激光快速成型）技術(shù)。FDM過程的基本原理FDM，自動生成每層模型的形成路徑，而且需要必要的支撐路徑。熱熔頭熔化絲狀熱熔材料，并通過具有細小噴嘴的噴嘴擠出。由于成型室保持一定的溫度，所以在該溫度下的熔融材料，可以具有一定程度的流動性和良好的精度。在一層成型完成后，機臺下降高度（即層厚度），然后形成下一層，直到工件完成。[7][8]2.2打印噴頭原理本論文打印機噴頭結(jié)構(gòu)采用雙噴頭結(jié)構(gòu)，在打印速度和效率更高，成品的質(zhì)量也較好。噴頭部分采用電機提供主動力，中間傳動裝置采用齒輪傳動，傳動效率高速度快，能夠完全的匹配打印的速度。圖2-1打印機噴頭原理圖圖2-2雙噴頭結(jié)構(gòu)第三章FDM型雙噴頭3D打印機結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1打印機方案設(shè)計FDM原理的雙噴頭3D磁體打印機的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，首先要滿足打印機的基本要求，打印噴頭要有一定的自由運動，能夠在XYZ三個方向上的運動，以及整體尺寸的合理設(shè)計，保證整體尺寸合理設(shè)計機，性價比相對較高。機械傳動裝置的布局：X,Y軸(打印平面)組成平面掃描運動框架機構(gòu)傳動選用：X軸導(dǎo)軌——絲桿機構(gòu)Y軸導(dǎo)軌——絲桿機構(gòu)Z軸方向的移動：光桿——絲桿機構(gòu)3.2電動機的選擇設(shè)計3.2.1X軸和Y軸電機的選擇在設(shè)計FDM原理的雙噴頭3D磁體打印機的時候，由于打印的過程中X軸和Y軸移動結(jié)構(gòu)相同，負載基本相同，沒有太多相應(yīng)的過載以及沖擊的過程，因而可知，在電動機的選擇，以及設(shè)計的過程中，可以選擇型號相同的電機，應(yīng)該完全可以滿足要求。[9][10]電機設(shè)計計算1、電機的運動時間本次所設(shè)計打印機的加速時間負載速度（m/min）有速度可知每秒移動50mm，2.電機轉(zhuǎn)速其中式子中的符號的代表意義為：PB：滾珠絲杠的導(dǎo)程，本論文中在設(shè)計的FDM打印機時參考相關(guān)資料選取相關(guān)經(jīng)驗值，選取導(dǎo)程為4毫米。從而可以計算得到相應(yīng)的電機的轉(zhuǎn)速為：3.負載轉(zhuǎn)矩通過設(shè)計的參數(shù)，根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗值可以得到相應(yīng)負載的轉(zhuǎn)矩為：式子中的符號的代表的意義：PB為滾珠絲杠的導(dǎo)程，數(shù)值為0.004米。[11]4.負載慣量上下垂直運動絲桿螺母慣量式子中的符號的代表的意義：5.所選電動機轉(zhuǎn)矩啟動轉(zhuǎn)矩必須轉(zhuǎn)矩式子中的符號意義：其中查閱相關(guān)資料可知：S為安全系數(shù)，選取為1.0。從而根據(jù)相關(guān)參數(shù)可選擇的伺服電機，初選電動機的型為：110ST-M02030，其中的具體參數(shù)如下：圖3-1電動機型號其中設(shè)計的具體需求的參數(shù)為電機額定功率為0.6KW，無速轉(zhuǎn)矩為2.0N.m，額定電流為4.0A，其中額定轉(zhuǎn)速為3000r/min。[12][13]其中電動機的結(jié)構(gòu)尺寸：圖3-2電動機具體結(jié)構(gòu)尺寸3.2.2Z軸電機的選擇Z軸方向的運動，即為打印噴頭的移動。假設(shè)噴頭結(jié)構(gòu)組合重量為30Kg，在Z軸方向的平均移動速度為2m/min，而且工作平穩(wěn)，無沖擊現(xiàn)象。[14][15]從而可以根據(jù)上述參數(shù)，可以計算得到相應(yīng)的數(shù)值：進行電機設(shè)計計算要經(jīng)過以下幾個步驟：1、確定電動機運行時間本次設(shè)計加速時間負載速度（m/min）有速度可知每秒上升50mm，2.電機轉(zhuǎn)速3.負載轉(zhuǎn)矩式子中的符號代表的意義：4.負載慣量上下垂直運動絲桿螺母慣量式子中符號的意義總慣量5.電機轉(zhuǎn)矩啟動轉(zhuǎn)矩必須轉(zhuǎn)矩其中查閱相關(guān)資料可知：S為安全系數(shù)，選取為1.0。從而從而根據(jù)相關(guān)參數(shù)可選擇的伺服電機型號為110ST-M02030以下為選擇的伺服電機的具體詳細介紹：圖3-3Z軸方向方向的電機的型號其中電動機的主要參數(shù)為：電機額定功率為0.6KW，零速轉(zhuǎn)矩為2.0N.m，額定電流為4.0A，額定轉(zhuǎn)速為3000r/min。電動機的結(jié)構(gòu)圖如下：圖3-4電動機的結(jié)構(gòu)尺寸3.3滾珠絲杠螺母的設(shè)計3.3.1材料選用原則在設(shè)計過程中，材料選擇的基本原則，選擇材料可以在更好的工藝和經(jīng)濟的前提下，足夠滿足零件的性能要求。材料的性能指的是機械部件在正常工作條件下應(yīng)具有機械，物理，化學(xué)等性能，是確保零件的可靠性的基礎(chǔ)。對于一般機械部件，材料選擇是其機械性能的主要考慮因素;而對于由零件制成的非金屬材料，還應(yīng)考慮其工作環(huán)境對零件性能的影響。當(dāng)根據(jù)機械性能選擇部件時，應(yīng)正確分析接頭的工作條件，形狀和形狀。根據(jù)這些部件的主要故障形式，應(yīng)發(fā)現(xiàn)實際使用中的主要和次要故障阻力指標(biāo)。作為選擇的依據(jù)。[16][17]3.3.2滾珠絲杠的工作條件以及相關(guān)要求（1）工作條件本論文設(shè)計的傳動機構(gòu)是絲杠螺母，即螺絲傳動副，在工作的時候，一主要承受一定的剪切，彎曲，扭轉(zhuǎn)等相關(guān)載荷。(2)主要失效形式滾珠絲杠，當(dāng)彎曲載荷大時，滾珠絲杠受到交變應(yīng)力，當(dāng)其表面逐漸硬度低時，表面質(zhì)量差，會磨損，甚至疲勞斷裂。而螺桿裝置的的設(shè)計由功率和扭矩非常小。因此，失敗的主要形式是磨損，通過提高螺母的表面質(zhì)量和安裝精度，可以有效減少磨損。(3)材料性能要求根據(jù)螺絲的工作狀態(tài)和故障形式，要求以下螺桿材料的主要性能：①電磁參數(shù)測量裝置是測量相應(yīng)電磁鐵電磁力，以及磁場強度和線圈溫度。在測量的過程中，為了降低電磁鐵的電磁泄漏，通過使用不可磁化材料，例如不銹鋼，鋁合金，銅合金，陶瓷材料或聚合物材料。②綜合力學(xué)性能較高，當(dāng)螺絲正常工作時，承受一定量的交變載荷和沖擊載荷。③螺桿軸應(yīng)具有高硬度和耐磨性，提高螺桿旋轉(zhuǎn)精度和使用壽命。根據(jù)螺母副作業(yè)條件，故障形式和技術(shù)要求，考慮到材料的綜合性能，螺桿用硬化鋼，螺母用鑄錫青銅。這是因為銅合金材料不僅具有高的機械性能，而且具有高的硬度和耐磨性。螺母的導(dǎo)線由不銹鋼制成，導(dǎo)軌由鋁合金制成，連接元件采用聚合物塑料。[19][20]3.3.3絲桿螺旋傳動的類型、特點與應(yīng)用螺桿螺桿驅(qū)動是采用螺絲和螺母組成的螺絲來達到傳動要求。它主要用于將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，以將運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，同時傳遞運動或動力。滾珠絲杠驅(qū)動系統(tǒng)是一種滾珠滾動滾動螺旋驅(qū)動系統(tǒng)。傳播形式分為兩種：一種是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動;另一種是旋轉(zhuǎn)運動的直線運動。梯形螺絲特點：（1）傳動效率高：滾珠絲桿傳動系統(tǒng)傳動效率，一般可以達到90％?98％，相對比傳統(tǒng)的滑動螺桿系統(tǒng)來說，是其傳動的2?4倍，可以從較小的扭矩轉(zhuǎn)化到較大的推力，而且直線運動可以轉(zhuǎn)化到旋轉(zhuǎn)運動（運動可逆）。（2）平穩(wěn)運動：用于點接觸滾動運動的梯形螺桿驅(qū)動系統(tǒng)，工作摩擦阻力小，靈敏度高，起動時無振動，低速無爬行現(xiàn)象，可精確控制微型進給。（3）高精度：滾珠絲杠驅(qū)動系統(tǒng)在運動中升溫小，可預(yù)先裝載，消除軸向間隙和螺桿預(yù)拉伸，以補償熱伸長，從而可以獲得更高的定位精度，重復(fù)定位精度。（4）高耐久性：對鋼球進行處理，而且經(jīng)過精密磨削，其硬度加大，整個過程的運動是相對滾動的過程，相互之間產(chǎn)生相對于小的磨損，從而可以得到具有高的使用壽命，而且傳動的精度很高。（5）良好的同步性：由于運動平穩(wěn)，響應(yīng)速度快，無阻力，無滑差，同時配有多套相同的滾珠絲杠驅(qū)動系統(tǒng)，同時驅(qū)動多個相同零件或裝置，可以獲得良好的同步效果。（6）高可靠性：相對其他傳動裝置來說，液壓傳動和滾珠絲杠傳動系統(tǒng)故障率相對來說比較低，而且損壞率也是很小，通常情況下，相對其他傳動裝置來說，整體的維護也是比較簡單，只需求一般的潤滑。而且在特殊情況下，可以在沒有潤滑的情況下，也可以正常工作。（7）無背隙和預(yù)載：使用哥特式（哥特式拱形）槽形，軸向間隙可調(diào)節(jié)非常小，還可透光。如果添加適當(dāng)?shù)念A(yù)載，消除軸向間隙，螺桿可以具有更好的剛性，在負載中減少球和螺母，螺桿之間的彈性變形，實現(xiàn)更高的精度。3.3.4滾珠絲桿螺母的設(shè)計計算滾動絲杠系統(tǒng)傳動的過程中，其中主要受到軸向力，而且螺母和螺釘之間滑動摩擦較大，其中磨損是主要的損壞形式。滾動螺桿的基本尺寸（螺桿的直徑和螺母的高度）一般是由耐磨性條件決定。當(dāng)在工作的條件下，強制螺桿進行傳動，首先應(yīng)該檢查螺釘危險的橫截面，以及相應(yīng)的螺母螺紋的強度，防止塑性變形或斷裂發(fā)生;當(dāng)在使用的過程中需要自鎖螺絲，首先要檢查其自鎖性能;精密導(dǎo)電螺絲，應(yīng)檢查剛性，以避免由于傳動精度降低引起的螺距變化引起的力;大直徑螺絲，應(yīng)檢查其穩(wěn)定性，防止軸向載荷不穩(wěn)定后;還應(yīng)從臨界速度檢查高速長螺絲，以防止過度的橫向振動。具體設(shè)計應(yīng)根據(jù)傳輸工作類型以及使用的環(huán)境和條件，以及相應(yīng)的失效形式，所以在設(shè)計選擇的過程中選擇不同的設(shè)計標(biāo)準，無需逐項檢查。Z軸立向絲桿的設(shè)計（1Z軸立向設(shè)計的滾珠絲桿螺母副，通過相關(guān)計算，在橫向絲桿的最大軸向載荷為：2000N，支承間距400mm，定位精度為0.001mm，滾珠絲桿的負荷包括運動部件的重量所引起的進給抗力。應(yīng)按額定靜載荷選用。載荷性質(zhì)系數(shù)為1—動載荷硬度影響系數(shù)，=1—最大軸向載荷查閱資料可知，相應(yīng)的定靜載荷為C02000N，查閱相關(guān)資料可知，使用壽命時間T=15000h，初選絲桿螺距t=5mm，得絲桿轉(zhuǎn)速n/min本論文設(shè)計的絲桿螺距為5，所以查閱相關(guān)資料可選W系列完循環(huán)絲桿副尺寸系列W2005-2.5圈一列滾珠絲桿螺母副的幾何參數(shù)計算，具體的參數(shù)表3-1所示：表3-1滾珠絲桿螺母副幾何參數(shù)名稱符號計算公式和結(jié)果（mm）螺紋滾道公稱直徑20螺距5接觸角鋼球直徑3.175螺紋滾道法面半徑偏心距螺紋升角螺桿螺桿外徑螺桿內(nèi)徑螺桿接觸直徑螺母螺母螺紋外徑螺母內(nèi)徑（外循環(huán)）螺母長度Ln33（2）傳動效率計算式子中符號代表的意思：—摩擦角；—絲桿螺紋升角。（3）對剛度進行校核，滾珠絲桿受工作負載P引起的導(dǎo)程的變化量Y向所受牽引力大，故應(yīng)用Y向參數(shù)計算（N）（cm）()(材料為45鋼)（）所以可以計算得到（cm）絲桿因受扭矩而引起的導(dǎo)程變化量很小，可以忽略。所以導(dǎo)程誤差查表知C級精度的絲桿允許誤差6，故剛度足夠。（4）穩(wěn)定性驗算，由部件自重產(chǎn)生的使絲桿回轉(zhuǎn)的扭矩為式中G——移動部件自重S——導(dǎo)程（cm）——逆?zhèn)鲃有剩捎跐L珠絲桿副的正傳動效率和逆?zhèn)鲃有式葡嗟?，因此，一般用正傳動效率代替。N.cm可知110BF004反應(yīng)式步進電動機帶動絲桿螺母副時不會發(fā)生逆向傳動（5）軸承的選擇，UCFU203軸承。Fa/Cor=e=0.228查表可知道e=0.38當(dāng)量負載的計算P=200N可算得軸承壽命溫度系數(shù)=1，載荷系數(shù)=1，UCFU203軸承座，壽命指數(shù)為=3得（h）所以該軸承適合。X軸和Y軸橫向絲桿的設(shè)計（1）X軸和Y軸橫向絲桿滾珠絲桿螺母副型號的選擇：首先確定相應(yīng)的載荷的性質(zhì)以及大小，通過相關(guān)計算可知，橫向絲桿的最大軸向載荷為570N，支承間最大距離為250mm，設(shè)計的定位精度為0.001mm滾珠絲桿的負荷為運動部件的重量所引起的進給抗力。應(yīng)按額定靜載荷選用。載荷性質(zhì)系數(shù)為1—動載荷硬度影響系數(shù)，=1—最大軸向載荷額定靜載荷為C0570N查表得使用壽命時間T=15000h，初選絲桿螺距t=5mm，得絲桿轉(zhuǎn)速n/min本論文設(shè)計的絲桿螺距為5，經(jīng)過查閱相關(guān)資料可選W系列完循環(huán)絲桿副尺寸系列W2005-2.5圈一列滾珠絲桿螺母副的幾何參數(shù)計算，具體的參數(shù)見表3-2：表3-2滾珠絲桿螺母副幾何參數(shù)名稱符號計算公式和結(jié)果（mm）螺紋滾道公稱直徑16螺距5接觸角鋼球直徑3.175螺紋滾道法面半徑偏心距螺紋升角螺桿螺桿外徑螺桿內(nèi)徑螺桿接觸直徑螺母螺母螺紋外徑螺母內(nèi)徑（外循環(huán)）螺母長度Ln33（2）傳動效率計算式中：—摩擦角；—絲桿螺紋升角。（3）進行剛度校核：在滾珠絲杠的工作中，滾珠絲桿受工作負載P引起的導(dǎo)程的變化量（N）（cm）()(材料為45鋼)（）所以（cm）絲桿因受扭矩而引起的導(dǎo)程變化量很小，可以忽略。所以導(dǎo)程誤差查閱相關(guān)資料可知，C級精度的絲桿允許誤差10，從而可知設(shè)計的剛度足夠。（4）軸承的選擇：初選6002，工作平穩(wěn)，室溫工作，設(shè)計的預(yù)期壽命為5000h，其中絲桿正常的工作過程中受軸向載荷作用，且最大軸向載荷為Fa=570N.查手冊可知道2002的基本額定負載Cr=4.32kN,基本額定負載荷Cor=2.50kNFa/Cor=e=0.228查表可知道e=0.38當(dāng)量負載的計算P=570N可算得軸承壽命溫度系數(shù)=1，載荷系數(shù)=1，6002為深溝球軸承，壽命指數(shù)為=3得大于5000（h）所以該軸承適合。3.3.5滾珠絲桿螺母的潤滑和防塵隔離1、油潤滑滾珠絲杠工作中，可以選用滾動軸承礦物油。在特殊的工況下進行工作的時候，通常是在高速的情況下，當(dāng)選用油潤滑比油脂潤滑更加合理有效，能夠起到冷卻的作用，從而在工作的過程中，滾珠絲杠的溫度較小。2、脂潤滑潤滑脂潤滑的優(yōu)點，是可以長時間補充滾珠絲杠傳動中的潤滑作用?；蛘哒f，在大多數(shù)情況下保存一套額外的潤滑裝置。補充潤滑脂的極限是填充在螺母中的空間體積的一半。使用所有先進的滾動軸承潤滑脂，但要注意潤滑脂制造商的說明和提示。在更換新潤滑脂之前，補充潤滑脂通常在更換舊潤滑脂后半年或一年內(nèi)更換3、防塵隔離滾珠絲杠和滾動軸承，如果污垢和異物（碎屑）很快就會磨損，成為損壞的原因。被捕獲時，必須使用保護裝置（折疊式或伸縮式螺絲防塵罩）來完全保護螺桿軸。另外，雖然沒有其他異物，但是當(dāng)使用刮屑環(huán)時，螺母的兩端都有灰塵。滾珠絲杠的設(shè)計要注意使用的問題：（1）為了提高滾珠絲杠的使用壽命和精度，應(yīng)通過螺桿軸采用作用在螺母上的接合力，以確保球的均勻力，避免翻轉(zhuǎn)力。（2）防反轉(zhuǎn)：滾珠絲杠輔助驅(qū)動器效率高，應(yīng)在電機停電后考慮，由于螺桿反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的部件重量（特別是在傳動時的垂直方向），防止反向傳動方式可以使用：斷電自鎖電機，蝸輪，離合器等。（3）滾珠絲杠在兩端行程中應(yīng)有行駛保護裝置，防止球體受到?jīng)_擊后沖擊的沖擊精度，甚至造成人身傷害。（4）防止熱變形：熱變形對精密螺旋驅(qū)動的定位精度有重要影響。熱源不僅是螺桿的摩擦熱，還有其他機械部件產(chǎn)生的熱量，導(dǎo)致螺桿的熱膨脹和伸長。為此，必須分析各種因素的熱源，采用措施來控制熱源，還可以使用預(yù)拉伸，強制冷卻來減少螺桿對熱變形的伸長的影響。（5）螺絲的細長和水平放置，由于軸的重量產(chǎn)生彎曲變形，是影響鉛的累積誤差的因素之一，也是螺母負載不均勻。設(shè)計細長螺絲時，請考慮防止或減少自重彎曲變形的措施。（6）保護和密封，灰塵和雜質(zhì)進入滾道將阻礙滾動體運動平穩(wěn)，加速滾動體和滾道磨損，從而使精密螺旋滾動損失。為此目的需要采取防塵措施。螺母兩端的滾珠絲杠已經(jīng)安裝在防塵環(huán)上，為避免螺絲暴露，還需要選擇螺絲的保護裝置。（7）合理的潤滑是降低驅(qū)動扭矩，提高傳動效率，延長螺旋的重要部分的輔助壽命，油膜的接觸面也會發(fā)生振動，降低傳動噪音和沖洗灰塵的作用的碎片。所以要注入油脂。螺母上有油孔，用戶可以擰入噴嘴，然后使用其他合適的潤滑。（8）選擇預(yù)壓的權(quán)利，滾珠絲桿廠已根據(jù)預(yù)壓力進行了調(diào)整，嚴禁拆下滾珠絲杠的各部件，以免影響其精度。不要敲擊導(dǎo)管，拆下導(dǎo)管，以免引起球堵塞，運行不順暢。（9）建議使用適合數(shù)控機床的大型接觸軸承，以提高傳動剛度。（10）內(nèi)圈循環(huán)滾珠絲杠，必須至少使一端的螺紋兩端的球螺紋通過齒，而且外徑均小于螺紋直徑d2，或不能配備堅果。（11）使用外循環(huán)滾珠絲杠的水平位置，優(yōu)選插管位于螺桿軸線上方。（12）為了促進螺桿的加工，螺桿的最外周的直徑優(yōu)選為不大于螺桿的外徑d1。[21]3.4聯(lián)軸器的選擇本論文設(shè)計過程中的聯(lián)軸器選擇，考慮到拆裝以及經(jīng)濟性以及與打印機的特點，選擇使用彈性套住聯(lián)軸器，我們選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，取工作情況系數(shù)。由于電機輸出軸徑為12mm，選擇聯(lián)軸器類型為HLA12-14，聯(lián)軸器承受轉(zhuǎn)矩從而可知計算合理可靠。圖3-5聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)圖3.5打印噴頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計本論文設(shè)計的3D打印機采用的的是雙噴頭機構(gòu)，整個動力裝置是使用伺服電機為噴頭提供動力進行打印。中間傳動裝置是利用齒輪傳動，并且是三個齒輪相互嚙合，中間小齒輪為兩邊大齒輪提供動力，而兩邊的大齒輪分別為兩個噴頭提供主動力，使打印進行。在設(shè)計的過程中，由于兩邊齒輪所受的負載是相同的，所以在設(shè)計時只需要設(shè)計一個大齒輪和一個小齒輪進行嚙合傳動即可。表3-3齒輪參數(shù)項目符號齒輪1單位單位齒輪2單位幾何參數(shù)：齒數(shù)Z2035法向模數(shù)mn1.5毫米法向壓力角αn20度有效齒寬b12毫米齒頂高系數(shù)ha*1頂隙系數(shù)c*0.25標(biāo)準中心距a041.2毫米中心距a42毫米分度圓直徑d30毫米52.5毫米基圓直徑db28.191毫米49.33毫米頂圓直徑da33毫米57毫米根圓直徑df26.25毫米50.34毫米齒頂高ha1.452毫米2.25毫米齒根高hf1.875毫米1.077毫米全齒高ht3.33毫米弧齒厚St2.356毫米2.93毫米名義轉(zhuǎn)矩T0.0539N·m0.09N·m名義功率P0.02Kw0.04Kw轉(zhuǎn)速n350r/min190r/min材質(zhì)支承形式非對稱支承第四章FDM型雙噴頭3D打印機三維模型的建立4.1Solidworks軟件概述Solidworks是Solidworks公司發(fā)布的3D機械設(shè)計軟件，可以很大程度上釋放機械、模具、消費品設(shè)計師們的創(chuàng)造力，而且Solidworks是一款比較好學(xué)，容易上手的三維軟件。界面比較新穎，是用戶熟悉的Windows圖形界面，便于操作和記憶，廣泛應(yīng)用于機械、汽車和航空領(lǐng)域。Solidworks軟件中主要有三大模塊，分別是零件、裝配和工程圖。（1）零件：其中零件模塊中主要包括草圖設(shè)計、零件設(shè)計、曲面設(shè)計鈑金件設(shè)計以及模具設(shè)計模塊。而在零件設(shè)計中主要有實體建模、曲面建模、模具設(shè)計、鈑金件設(shè)計以及焊接件設(shè)計。（2）裝配：其中裝配是將設(shè)計好的零件集中在一起，完成相應(yīng)的工作，裝配過程中可以修改零件的相關(guān)特征，在Solidworks軟件中會死非常方便的，而且可以觀測相關(guān)部件的運動以及間隙檢查。（3）工程圖：工程圖是從三維輸出到二維的一個過程，在Solidworks可以完全自主生成工程圖，以及相應(yīng)尺寸的標(biāo)注與修改，可以交換不同零件的位置，以及獨特的工程圖模型，能夠建立相關(guān)的剖視圖、而且可以建立圖層模型。Solidworks軟件能夠獨立的完成響應(yīng)三維和二維圖紙的建立，能夠滿足廣大機械設(shè)計師的需求，能夠達到事半功倍的效果。[22][23][24]4.2零部件三維模型的建立4.2.1電動機模型的建立（1）首先建立“零件”模型，以上視基準面為草繪基準面進行草圖設(shè)計。（2）電機和減速機實體的建立主要是通過特征命令拉伸、剪切和倒角建立三維模型如圖4-1所示。圖4-1電動機模型4.2.2絲杠模型的建立（1）首先建立“零件”模型，以上視基準面為草繪基準面進行草圖設(shè)計。（2）然后對草圖進行拉伸，然后利用插入螺旋線，然后利用掃描切除命令可以得到相應(yīng)的滾珠絲杠的模型和絲杠螺母的模型以及導(dǎo)向桿的模型。圖4-2滾珠絲杠模型圖4-3滾珠絲杠模型圖4-4導(dǎo)向桿模型4.2.3聯(lián)軸器以及導(dǎo)軌模型的建立（1）首先建立“零件”模型，以上視基準面為草繪基準面進行草圖設(shè)計。（2）過特征命令拉伸、剪切和倒角建立三維模型。圖4-5聯(lián)軸器圖4-6導(dǎo)軌模型的建立4.3整體模型的裝配裝配過程：（1）新建裝配體文件；（2）然后添加相應(yīng)的零部件進行裝配。圖4-7裝配模型的建立第五章結(jié)論與展望論文的書寫和FDM原理的雙噴頭3D磁體打印機的設(shè)計已經(jīng)完成。大學(xué)也即將結(jié)束。從剛開始接觸設(shè)計FDM原理的雙噴頭3D磁體打印機的一頭茫然，到完成FDM原理的雙噴頭3D磁體打印機的設(shè)計畢業(yè)論文的設(shè)計，從當(dāng)初的看到論文題目找不到出發(fā)點，從不斷的學(xué)習(xí)和問知，查閱相關(guān)資料，整個設(shè)計思路映入頭腦，整個設(shè)計過程有辛酸，也有喜悅。剛接觸課題的時候，我在網(wǎng)上和學(xué)校圖書館搜集資料，查閱大量的參考文獻，通過文獻的閱讀，我也學(xué)習(xí)到了很多知識，加快完成了畢業(yè)設(shè)計的進度。FDM原理的雙噴頭3D磁體打印機的設(shè)計展望（1）FDM原理的雙噴頭3D磁體打印機的設(shè)計的相關(guān)零件的布置應(yīng)該更加合理，體積更小，重量更輕。（2）可以考慮加入相應(yīng)編程程序，能夠自主進行打印，完成智能化設(shè)計。（3）傳輸設(shè)計中，添加多種變速器，能夠無極變速，操作方便。致謝時光如白駒過隙，大學(xué)生活即將結(jié)束。經(jīng)歷本科畢業(yè)論文的洗禮，自己收獲了很多，收獲了很多。首先，我要深深感謝我指導(dǎo)老師。他是一個很好的老師，為人謙和，平易近人，同時也是一名很有責(zé)任心的老師。在論文的選題、搜集資料和寫作階段，老師都給予了我很大的指導(dǎo)和支持。在論文的寫作過程中，每當(dāng)我有所疑問，老師總會放下繁忙的工作，不厭其煩地指點我。在我的畢業(yè)設(shè)計遭遇瓶頸的時候，老師總能提出許多中肯的指導(dǎo)意見。其次，我還要感謝學(xué)院的其他老師。正是因為有了他們嚴格、無私、高質(zhì)量的教導(dǎo)，才讓我能在大學(xué)這幾年迅速成長。同時也感謝母校，哺育了我兩年的地方，我夢想起飛的地方，感恩生命中曾有她的培育，讓我從生澀褪去浮華；感恩路途中有她的鼓舞，讓我從低迷轉(zhuǎn)向高昂。更重要的，我要感謝我的家人，雖然離開家，在外求學(xué)，很少和他們在一起，只是通過幾個電話簡單的問候，但我知道，在未來不管我走到哪里，他們永遠在那里注視著我，等待著我，祝福