Prusa i3型3D打印機設計,Prusa,i3型3D打印機設計,i3,打印機,設計 大大連大大學學2018屆屆學學生生畢業(yè)論文文(設計)中中期期檢查表表題目Prusa I3型-3D打印機設計指導教師劉安生職稱副教授學生姓名王金朋閱讀文獻數14初稿完成時間2018-05-11工 作 量較少 適中較多 出勤情況較好 一般較差 工作進度快 按進度進行慢 任 務 書有開題報告有中期工作結論中調整情況無教研室主任意見同意教研室主任(簽名)：王建維日期：2018-04-14學院意見同意教學院長(簽名)：吳蒙華日期：2018-04-18 大 連 大 學 本科畢業(yè)論文 (設計 )開題報告 論 文 題 目： Prusa i3 型 3D 打印機設計 學 院： 機械工程學院 專 業(yè) 、班 級： 機英 142 學 生 姓 名： 王金朋 指導教師（職稱）： 劉安生（副教授） 2018 年 1 月 5 日填 1 畢業(yè)論文（設計）開題報告 要求 開題報告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質量畢業(yè)論文 （設計）的有效保證。為了使這項工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。 一、選題依據 1.論文（設計）題目及研究領域； 2.論文（設計）工作的理論意義和應用價值； 3.目前研究的概況和發(fā)展趨勢。 二、論文（設計）研究的內容 1.重點解決的問題； 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）； 3.本論文（設計）預期取得的成果。 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數）； 2.論文（設計）進度計劃。 四、文獻查閱及文獻綜述 學生應根據所在學院及指導教師的要求閱讀一定量的文獻資料，并在此基礎上通 過分析、研究、綜合，形成文獻綜述。必要時應在調研、實驗或實習的基礎上遞交相 關的報告。綜述或報告作為開題報告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎。 五、其他要求 1.開題報告應在畢業(yè)論文（設計）工作開始后的前四周內完成； 2.開題報告必須經學院教學指導委員會審查通過； 3.開題報告不合格或沒有做開題報告的學生，須重做或補做合格后，方能繼續(xù)論 文（設計）工作，否則不允許 參加答辯； 4.開題報告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導教師； 5.開題報告的內容，要求打印并裝訂成冊（部分專業(yè)可根據需要手寫在統(tǒng)一紙張 上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。?。 2 一、選題依據 1論文（設計）題目 Prusa i3 型 3D 打印機設計 2研究領域 機械設計 3論文（設計）工作的理論意義和應用價值 3D 打印機技術是機械制造 中進行復雜原型或者零件制造的有效手段 3D 打印帶 來了全世界性制造業(yè)革命，它無 需機械加工或模具，就能直接從計算機圖形數據中生 成任何形狀的物體。 經過快速成型制 造完成的零部件，完全真實的再現三維造型，無 論外表面的曲面還是異形孔，都可以真實準確的完成造型，不再需要再借助外部設備 進行修復。 從而提高企業(yè)研發(fā)效率，縮短產品設計周期，極大的降低了新品開發(fā)的成 本及風險。 到目前為止，各類 3D 打印機設備上所使用的材料種類有很多，樹脂、尼 龍、塑料、石蠟、紙以及金屬或陶瓷的粉末，基本上滿足了絕大多數產品對材料的機 械性能需求。 3D 打印技術已經運用在醫(yī)療行業(yè)、科學研究、產品原型、文物保護、建筑設計、 制造業(yè)、食品產業(yè)、汽車制造業(yè)和配飾制造等領域中，為這些領域帶來革命性的改變。 在工業(yè)中， 3D 打印機很難用于批量生產，因為對比于傳統(tǒng)的工業(yè)生產技術還有一定 的障礙，所以在工業(yè)中一般用于產品的開發(fā)研制，設計師可以把設計好的產品用 3D 打印機很快地制造出來，然后根據實際需要來繼續(xù)下一步的研發(fā)，大大降低了研發(fā)的 成本，還提升了研發(fā)速度。 3D 打印機還可以用于藝術雕塑品的制作，有些工藝設計 品難以用傳統(tǒng)工藝制造出來，而利用 3D 打印機，只需把作品的模型參數輸入電腦， 打印出來，而且還打破了材料的局限和工藝的限制，使得藝術品更具可觀性。 4目前研究的概況和發(fā)展趨勢 第一臺商用的 3D 打印機出現在 1986 年，但 3D 打印技 術的真正確立是以美國麻 省理工大學的 Scans E.M. 和 Cima M.J.等人于 1991 年申報的關于三維打印專利為標 志的。目前，在 3D 打印領域比較著名的公司有 3D System、 Z-Corporation、 Object Geometries 等。 在國外 ， 經過十多年的探索和發(fā)展， 3D 打印技術有了長足的進步， 目前已經能夠在 0.01mm 的單層厚度上實現 600dpi 的精細分辨率。在歐美發(fā)達國家， 3D 打印技術已經初步形成了成功的商用模式，如在消費電子業(yè)、航空業(yè)和汽車制造 業(yè)等領域， 3D 打印技術可以以較低的成本、較高 的效率生產小批量的定制部件，完 成復雜而精細的造型。 在國內，自 20 世紀 90 年代以來，國內多所高校開展了 3D 打印技術的自主研發(fā)。 中國科技大學自行研制了八噴頭組合噴射裝置， 有望在微制造、光電器件領域得到應 用。但總體而言，國內 3D 技術的研發(fā)水平還有較大差距。我國港臺地區(qū)很多高校和 企業(yè)都有自己的 3D 打印設備， RP 技術應用更為廣泛，但并非自主研發(fā)。國產 3D 打 3 印機在打印精度、打印速度、打印尺寸和軟件支持等方面還難以滿足商用的需求，技 術水平有待進一步提升。 3D 打印既是制造業(yè)，更是服務業(yè)。 3D 打印產業(yè)鏈涉及到很多環(huán)節(jié)，包 括 3D 打 印機設備制造商、 3D 模型軟件供應商、 3D 打印機服務商和 3D 打印材料的供應商。 因此圍繞 3D 打印的產業(yè)鏈會產生很多機會。 隨著智能制造，控制技術，材料技術，信息技術等不斷發(fā)展和提升，這些技術也 被廣泛地綜合應用與制造工業(yè)， 3D 打印技術的發(fā)展將體現出精密化、智能化、便捷 化以及通用化等主要趨勢。提升 3D 打印的速度、效率和精度，開拓并行打印、連續(xù) 打印、大件打印、多材料打印的工藝方法，提高成品的表面質量、力學和物理性能， 以實現直接面向產品的制造；開發(fā)更為多樣的 3D 打印材料，如智能材料、功能梯度 材料、納米材料、 非均質材料及復合材料等，特別是金屬材料直接成型技術有可能成 為今后研究與應用的又一個熱點； 3D 打印機的體積小型化、桌面化，成本更低廉， 操作更簡便，更加適應分布化生產、設計與制造一體化的需求以及家庭日常應用的需 求；軟件集成化，實現 CAD/CAPP/RP 的一體化，使設計軟件和生產控制軟件能夠無 縫對接，實現設計者直接聯(lián)網控制的遠程在線制造，拓展 3D 打印技術在生物醫(yī)學、 建筑、車輛、服裝等更多行業(yè)領域的創(chuàng)造性應用。 從長期來看， 3D 打印技術其實就是顛覆性、破壞性的技術。盡管 3D 打印主要適 用于小批量生產，但是其打印的產品 可以遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)制造業(yè)生產的產品 更輕 便、更堅固、定制化、直接組裝成型。 3D 打印的另一個顛覆性特征是：單臺機器能 創(chuàng)建各種完全不同的產品。而傳統(tǒng)制造方式需要改變流水線才能完成定制生產，其過 程需要昂貴的設備投資和長時間的工廠停機。不難想象，未來的工廠可以用同一個車 間的 3D 打印機既制造茶杯，又制造汽車零部件和量身定制的醫(yī)療產品。 4 二、論文（設計）研究的內容 1.重點解決的問題 （ 1） 3D 打印機總體結構方案設計 （ 2） 3D 打印機傳動方案設計計算 （ 3） 3D 打印機擠出機噴頭設計 2.擬開展研究的幾個主要方 面（論文寫作大綱或設計思路） 通過設計計算 ， CAD/SOLIDWORKS 繪圖 ，查閱設計手冊，參考文獻等相關設計 資料，進行 3D 打印快速模型制造設備的設計并最終完成 3D 打印機的零件圖、裝配 圖、 CAD 圖及相關設計說明書。 論文寫作大綱 ： 1緒論 1.1 三維打印技術簡介 1.2 3D 打印機概述 1.3 國內外 3D 打印機技術水平及發(fā)展概況 1.4 3D 打印機工作原理及過程 1.5 設計思路及主要問題 2. 總體設計方案選擇 3. 3D 打印機機械結構設計 3.1 總體框架設計 3.2 X、 Y 軸傳動方案 設計 3.3 Z 軸傳動方案設計 3.4 噴頭、擠出機設計 3.5 X、 Y、 Z 軸限位方式設計 4. 傳動元件及傳感器選擇 4.1 絲杠選擇 4.2 伺服電機和步進電機對比選擇 4.3 限位傳感器選擇 4.4 溫度傳感器選擇 5. 總結 3.本論文（設計）預期取得的成果 （ 1） 3D 打印機總體設計方案 （ 2） 3D 打印機結構設計計算 （ 3） 3D 打印機 CAD 圖紙 （ 4） 3D 打印機 SW 裝配建模 5 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數）； 對 3D 打印機 結構進行研究，結合實際設計合 理的機構并進行計算， 并選擇合理 的傳動方式，最終完成對 3D 打印機的研究。 2.論文（設計）進度計劃 第 1 周：查閱相關文獻資料，了解設計內容； 第 2 周：初步方案設計； 第 3 周：總體方案設計； 第 4 周：撰寫并完善開題報告； 第 56 周： 3D 打印機噴頭部分研究設計； 第 79 周： 3D 打印機設計各部分零部件設計計算； 第 10 周： 3D 打印機設計各部分零部件設計計算； 第 1112 周：繪制相關圖紙； 第 13 周：撰寫設計說明書； 第 14 周：完善 畢業(yè)設計各項 內容，準備答辯。 四、需要閱讀的參考文獻 1 廖漢元 ,孔建益 .機械原理 M.北京 :機械工業(yè)出版社 ,2012. 2 濮良貴 ,陳國定 ,吳立言 .機械設計 (第九版 )M.北京 :高等教育出版社 ,2013. 3 成大先 .機械設計手冊 M.北京 :化學出版社 ,2002. 4 程光仁等 .滾珠螺旋傳動設計基礎 M.北京：機械工業(yè)出版社 ,2007. 5 劉厚才 ,莫健華 .三維打印快速成形技術及其應用 J機械科學與技術 ,2008,(9):12-14. 6 饒振剛 ,田勇衛(wèi) .滾珠絲杠副及自鎖裝置 M.北京：國防工業(yè)出版社 ,1990. 7 徐進 .絲杠升降機構傳動可靠性設計研究 J.煤礦機械 ,2003,（ 10）： 34-39. 8 代仕平 ,張娜 .基于滾珠絲杠副的升降機構設計 J.八一科技 ,2011,（ 1） :50-52. 9 陳步慶 ,林柳蘭 ,等三維打印技術及系統(tǒng)研究 J機電一體化 ,2005,（ 4） :31-32. 10田地銀 ,田云 .關于滾珠絲杠的選擇 J.電子工藝技術 ,1997,(18)： 18-25. 11蔡恩澤 .3D 打印顛覆傳統(tǒng)制造業(yè) J.中國中小企業(yè) ,2012,（ 11） :46-47. 12Lischke F, Tovar A. Design of Self-Supported 3D Printed Parts for Fused Deposition ModelingC/ ASME 2016 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference. 2016:V004T05A009. 13Beaman J, Bourell D, Wallace D. Special Issue: Additive Manufacturing (AM) and 3D PrintingJ. Journal of Manufacturing Science 缺點是價格昂貴，可用材 料種類有限，制成品在光照下會逐漸解體。 選擇性激光燒結打印 ( SLS) 是采用高功率的激光，把粉末加熱燒結在一起形成 零件。 SLS 工藝的優(yōu)點是可打印金屬材料和多種熱塑性塑料，如尼龍、聚碳酸酯、聚 丙烯酸酯類、聚苯乙烯、聚氯乙烯、高密度聚乙烯等，打印時無需支撐，打印的零件 機械 性能好、強度高 ; 缺點是材料粉末比較松散，燒結后成型精度不高，且高功率的 激光器價格昂貴。 熔融沉積打印 ( FDM) 是采用熱融噴頭，使塑性纖維材料經熔化后從噴頭內擠壓 而出，并沉積在指定位置后固化成型。這種工藝類似于擠牙膏的方式，其優(yōu)點是價格 低廉、體積小、生成操作難度相對較小 ; 缺點是成型件的表面有較明顯的條紋，產品 層間的結合強度低、打印速度慢。 3D 打印是采用類似噴墨打印機噴頭的工作方式，這種工藝與選擇性激光燒結十 分類似，只是將激光燒結過程改為噴頭粘結，光柵掃描器改為粘結劑噴射頭。其優(yōu)點 是打印速度快、價格 低 ; 缺點是打印出來的產品機械強度不高。 隨著 3D 打印技術和商業(yè)應用的發(fā)展，“大批量的個性化定制”將成為重要的生產 模式。 3D 打印與現代服務業(yè)的緊密結合，將衍生出新的細分產業(yè)和新的商業(yè)模式， 創(chuàng)造出新的經濟增長點。 3D 打印技術發(fā)展帶來的產品技術、制造技術與管理技術的 進步使企業(yè)具備快速響應市場需求的能力，特別是形成適應全球市場上豐富多樣的客 戶群，實現遠程定制、異地設計、就地生產和銷售的協(xié)調化新型生產模式，使生產模 式、商業(yè)模式等多個方面發(fā)生根本性的變化。 同立體印刷、疊層實體制造和選擇性激光燒結快速成形技術相 比 , 3DP 不需要昂 貴的激光系統(tǒng) , 具有設備價格便宜、運行和維護成本低的優(yōu)勢。與熔融沉積快速成形 技術相比 ,3DP 可以在常溫下操作 ,具有運行可靠 ,成形材料種類多和價格低的優(yōu)勢。此 外 , 與其它 RP 系統(tǒng)相比 ,3DP 還有操作簡單、成形速度快、制件精度高、成形過程無 污染 , 適合辦公室環(huán)境使用等優(yōu)點。因此 , 3DP 被認為是 RP 行業(yè)中最有生命力的新技 7 術之一 , 具有良好的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應用前景。 利用 3DP技術進行產品的概念原型件制造是建立從概念信息到物理實現的最直接 方式。概念原件可以用于展示產品設計的整體概念、立體形態(tài) 和布局安排 , 進行產品 造型設計和結構設計的評價 ,如在建筑設計上 , 利用 3DP 技術制作的大樓或橋梁等建 筑物模型 , 可以幫助設計師進行評價和確定最終方案。醫(yī)學上根據 CT 或 MRI 的數據 , 應用 3DP技術可以快速精確地制造人體的骨骼和軟組織等器官模型 , 可以幫助醫(yī)生進 行病情診斷、術前討論和最終治療方案的確定。概念原型件還可作為產品的展示模型 , 進行產品的招投標和新產品上市前的宣傳使用。利用 3DP 技術制造的功能原型件可以 用于產品的結構設計檢查 .裝配干涉檢驗 , 靜、動力學試驗、物理和機械性能試驗、 人機工程試驗等 , 為產 品的優(yōu)化設計提供依據。通過 3DP 技術快速制造出產的功能原 型件 , 可以盡早地對產品設計進行測試、檢查和評估 , 縮短產品設計反饋的周期 , 提 高產品開發(fā)的成功率 , 大大降低產品的開發(fā)時間和開發(fā)成本。 顯然 ， 3D 打印技術給人類帶來新奇和進步，但畢竟還是起步階段，有的還在實驗 室模擬試驗之中，想要成為主流的生產制造技術，并形成龐大的產業(yè)，還面臨巨大的 挑戰(zhàn)。 首先， 3D 打印需要 CAD（計算機輔助設計）支撐。對于一般用戶來說，要學會 CAD 等制作工具并非想像中那么簡單。 CAD 是指利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進 行設計工作 ，利用計算機可以進行與圖形編輯、放大、縮小、平移和旋轉等有關的圖 形數據加工工作。 3D 打印制造神奇， CAD 是基礎。就像指揮官指揮戰(zhàn)爭一樣，一份標 示準確的地圖往往決定戰(zhàn)爭的勝負。 CAD 是 3D 打印的基礎工程?；?3D 的 CAD 更加 復雜精細，需要具有高超編程技術的專業(yè)人士操作。這樣的人才并非一般技術人員所 能擔當。 其次，知識產權將成為較大糾結。人們的想象力有多大， 3D 打印的用途就有多廣。 遺憾的是，打印對象副本，即使只是復制個人設計，這類行為仍然會產生知識產權問 題。 3D 打印被視作一門新興技術，雖然法律對其知識產權問題尚 未作出明確界定，而 完全復制他人創(chuàng)意的做法還是不可取的。當 3D 打印機組合一個 3D 掃描儀時，知識產 權問題將更為突出。掃描儀不僅可以復制外形，而且可以復制更為復雜的細節(jié)。這種 行為要比抄襲專利或版權嚴重得多。犯罪分子可以用 3D 打印機設計 ATM 提款卡、鑰 匙、武器或其他危險物品。 再次，價格優(yōu)勢還不明顯。在某些情況下， 3D 打印產品最終耗費的成本和零售店 產品的價格差不多，目前條件下， 3D 打印還不具備規(guī)模經濟的優(yōu)勢，價格方面的優(yōu)勢 尚不明顯。所以對于大多數產品來說，不管你是打印多少件，價格都相差無幾。但是， 相信隨著 3D 技術的 逐漸成熟，價格會慢慢降下來。 采用 3DP 系統(tǒng)制造的概念原型 , 主要在于形狀、色彩等外觀表達功能 , 而對材料 的性能要求較低?？捎糜诋a品設計、測試或裝配 , 可作為產品的展示模型、投標模型 等使用。由于 3DP 工藝能制造復雜結構和同時處理多種材料 , 因此在特殊材料的成型 和功能梯度成型方面具有強大的優(yōu)勢 , 在國外已被廣泛應用于生物醫(yī)學領域和微細 加工領域等特殊成型場合。隨著快速成型技術及相關學科的發(fā)展 , 3DP 必將得到越來 越廣泛的應用。 Prusa i3 3D打印機 摘 要 隨著工業(yè)技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的加工方式已經很難滿足現代加工的需求，于是 一種全新的制造技術-3D打印技術應運而生。經過3D打印技術制造完成的零部件，完全真實的再現三維造型，無論外表面的曲面還是異形孔，都可以真實準確的完成造型，不再需要再借助外部設備進行修復。 隨著3D打印技術在市場的應用越來越深入和廣泛，3D打印機的需求越來越大，因此，論文旨在設計一種桌面級3D打印機。 本次設計主要是對3D打印機的機械結構進行設計以及一些必要的設計計算，通過對打印噴頭以及x-y軸打印平臺的分析，選擇適當的材料以及參數，通過solidworks的繪圖對設計產品進行3D構圖，最后完成裝配。最終要求3D打印機在打印過程中，運動和傳動平穩(wěn)，使其穩(wěn)定生產。 關鍵詞：3D打印技術；x-y軸打印平臺；打印噴頭  ABSTRACT With the development of industrial technology, traditional processing methods are hard to meet the needs of modern processing. A new manufacturing technology -3D printing technology came into being. The parts made by 3D printing technology are completely reproduced in three-dimensional modeling. No matter the surface of the surface or the shaped hole, it is true and accurate to complete the modeling, and no longer need to be repaired with the aid of the external equipment. With the more and more in-depth and extensive application of 3D printing technology in the market, the demand for 3D printers is becoming more and more large. Therefore, the paper aims to design a desktop 3D printer. The design is mainly designed for the mechanical structure of the 3D printer and some necessary design and calculation. Through the analysis of the printing nozzle and the X-Y axis printing platform, the appropriate materials and parameters are selected. The design of the product is made by the SolidWorks drawing, and the assembly is finished at the end. Ultimately, 3D printer needs to be stable in movement and transmission during printing. Keywords: 3D printing technology; X-Y axis printing platform; Print nozzle  目錄 摘 要 I ABSTRACT II 目錄 III 引 言 1 1.緒 論 2 2.總體設計方案選擇 6 3.機械結構設計計算 12 4.傳感器選擇 24 結論 26 參考文獻 27 致謝 28 35 引 言 3D打印機技術是機械制造中進行復雜原型或者零件制造的有效手段，3D打印帶來了全世界性制造業(yè)革命，它無需機械加工或模具，就能直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的物體。經過快速成型制造完成的零部件，完全真實的再現三維造型，無論外表面的曲面還是異形孔，都可以真實準確的完成造型，不再需要再借助外部設備進行修復。從而提高企業(yè)研發(fā)效率，縮短產品設計周期，極大的降低了新品開發(fā)的成本及風險。 隨著智能制造，控制技術，材料技術，信息技術等不斷發(fā)展和提升，這些技術也被廣泛地綜合應用與制造工業(yè)， 3D打印技術的發(fā)展將體現出精密化、智能化、便捷化以及通用化等主要趨勢。提升3D打印的速度、效率和精度，開拓并行打印、連續(xù)打印、大件打印、多材料打印的工藝方法，提高成品的表面質量、力學和物理性能，以實現直接面向產品的制造；開發(fā)更為多樣的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、納米材料、非均質材料及復合材料等，特別是金屬材料直接成型技術有可能成為今后研究與應用的又一個熱點。 3D打印機的體積小型化、桌面化，成本更低廉，操作更簡便，更加適應分布化生產、設計與制造一體化的需求以及家庭日常應用的需求；軟件集成化，實現CAD/CAPP/RP的一體化，使設計軟件和生產控制軟件能夠無縫對接，實現設計者直接聯(lián)網控制的遠程在線制造，拓展3D打印技術在生物醫(yī)學、建筑、車輛、服裝等更多行業(yè)領域的創(chuàng)造性應用。 1.緒 論 1.1研究背景及研究意義 1.1.1國內外3D打印機研究現狀 3D打印技術出現在上世紀90年代中期，是利用光固化和紙層疊等方式實現快速成型的技術。打印機內裝有粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，與電腦連接后，通過一層又一層的多層打印方式，最終把計算機上的藍圖變成實物。第一臺商用的3D打印機出現在1986年，但3D 打印技術的真正確立是以美國麻省理工大學的Scans E.M. 和Cima M.J.等人于1991 年申報的關于三維打印專利為標志的。 在國外，經過十多年的探索和發(fā)展，3D打印技術有了長足的進步，目前已經能夠在 0.01mm的單層厚度上實現600dpi的精細分辨率。在歐美發(fā)達國家，3D打印技術已經初步形成了成功的商用模式，如在消費電子業(yè)、航空業(yè)和汽車制造業(yè)等領域，3D打印技術可以以較低的成本、較高的效率生產小批量的定制部件，完成復雜而精細的造型。 在國內，自20世紀90年代以來，國內多所高校開展了3D打印技術的自主研發(fā)。中國科技大學自行研制了八噴頭組合噴射裝置，有望在微制造、光電器件領域得到應用。但總體而言，國內3D技術的研發(fā)水平還有較大差距。我國港臺地區(qū)很多高校和企業(yè)都有自己的3D打印設備，RP技術應用更為廣泛，但并非自主研發(fā)。國產3D打印機在打印精度、打印速度、打印尺寸和軟件支持等方面還難以滿足商用的需求，技術水平有待進一步提升。 1.1.2研究意義 3D打印技術應用廣泛，除了日常生活用品以外，3D打印技術還可以廣泛運用于建筑、醫(yī)學、藝術等領域。人們已經使用該技術打印出了燈罩、身體器官、珠寶等，有些人甚至使用該技術制造出了機械設備。 傳統(tǒng)的產品從設計到生產要經過漫長的周期，一些很復雜的產品如汽車發(fā)動機、航空發(fā)動機、房子等需要耗費大量的時間對原料進行加工和建造。而3D打印技術集產品設計與打印制造于一身，短則幾小時，多則幾天就能把結構復雜的產品生產出來。? 傳統(tǒng)的制造會浪費大量材料，在一些高新技術產品的生產過程中一些廢棄角料無法回收利用，造成大量浪費，增加生產成本。而3D打印技術使用的材料主要是PLA、ABS或金屬材料，它幾乎沒有材料損耗，大大降低了生產成本，為企業(yè)增加利潤創(chuàng)造條件；傳統(tǒng)產品的生產過程需要大量的人力、場地和設備，給企業(yè)增加了較大負擔。而使用3D打印技術生產產品只需要幾個技術熟練的3D打印技術人員即可完成從設計到生產制造的全部過程。 從長期來看，3D打印技術是一種顛覆性的技術，在未來將會是實現高端制造業(yè)發(fā)展的重要手段之一。 1.2 3D打印機的發(fā)展趨勢 隨著新興技術的不斷發(fā)展，3D打印技術的發(fā)展將體現出精密化、智能化、便捷化以及通用化等主要趨勢。3D打印機的發(fā)展目前主要是如何提升3D打印的速度、效率和精度，實現斷電斷點連續(xù)打印、大件打印、多材料打印，并提高成品的表面質量、力學和物理性能，以實現強度高、表面質量好的成品。 但受限于3D打印技術自身原因，無法應用于大量生產，它適合一些小規(guī)模制造，尤其是高端的定制化產品，比如汽車零部件制造。而且受材料的限制，3D打印機可以生產的其他產品也很少，現在所應用的主要材料還是塑料，但未來金屬材料肯定會被運用到3D打印中來，3D打印技術可應用的的范圍會越來越廣。未來在生物醫(yī)學、建筑、車輛、服裝等行業(yè)領域將會有更多創(chuàng)造性應用。 1.3 3D打印機工作原理 1.3.1熔融沉積快速成型技術簡介 典型的快速成型技術有立體光固造型SLA、疊層實體制造LOM、選擇性激光燒結SLS、熔融沉積技術SLS。 其中熔融沉積的制造過程是通過對CAD模型進行快速切片，從而生成每一層的幾何形狀，將熱塑性材料加熱融化，通過計算機控制移動并擠出半流體材料，凝固成實際部分薄層，并在垂直提升系統(tǒng)下生成下一層，使兩層固化在一起。最后成為三維實體。 1.3.2基于熔積技術的3D打印機工作原理 圖1-1為3D打印機工作原理示意圖，打印噴頭首先將材料融化，通過打印噴頭將材料擠出。計算機已設計好所要打印的3D模型，由打印頭噴出零件底層截面的形狀三維打印技術是采用噴頭融化并擠出熱塑性材料。根據截面輪廓形狀信息并在計算機的控制下打印頭做x-y軸運動，最終打印出底層截面形狀。然后Z軸進行上下移動，繼續(xù)打印出下一層截面形狀。經過一層一層的打印粘結最后形成所需要的模型。 Z軸移動的距離即每層的厚度由噴涂材料及打印機的結構決定，為幾十毫米軸到幾百毫米不等，對于模型的層片分割由軟件來實現。 圖1-1 熔積式打印機工作原理圖 1.4 3D打印機工作流程 工作流程如下： (1) 三維建模 應用CAD、Solidworks、Pro/E等三維建模軟件構建三維模型，然后進行切片處理，也可對實體進行掃描獲得數據點，進行三維構造。 (2) 三維模型的處理 在使用3D打印機加工前，由于模型上往往有一些不規(guī)則的曲面，加工前必須對其進行近似處理。處理后的模型文件為STL格式，一般三維建模軟件可直接轉為此文件格式。 (3) 三維模型切片處理 由于3D打印技術是一層層的加工，故必須對三維模型進行切片處理，即每隔一定間距分一層，已獲得輪廓形狀，為獲得光滑的實體表面，層片厚度應小于1mm。層片厚度越小表面越光滑，但加工時間越長。 (4) 截面加工 根據切片處理的截面輪廓，在計算機控制下，噴頭由數控系統(tǒng)控制在x-y平面內按截面輪廓進行掃描，并擠出材料凝固，得到一層層截面。 (5) 獲得三維實體 每層截面形成之后，下一層材料被送至已成形的層面上，與前一層面相粘結，從而將一層層的截面逐步疊合在一起，最終形成三維產品。 1.5本次設計主要內容 1.5.1 主要設計方面 (1) Y軸（打印截面平面）運動機構 (2) 軸（截面累積）運動機構 (3) 擠出機（耗材擠出）機構 (4) 框架設計 通過以上四個主要機械結構，構成3D打印機的基本運動結構，可以初步實現3D打印的打印過程。 1.5.2 設計參數 成 型 空 間 ：210mm*210mm*220mm 最大移動速度：50mm/s 噴頭定位精度：0.05mm 最大成型質量：500g  2.總體設計方案選擇 2.1機架部分設計 在機械框架方面，采用主流的四邊形支撐架構，這種架構結實穩(wěn)定而且容易安裝其他零件，抗震能力也更為出色。本次設計的機架部分，主要由鋁型材進行拼裝組成，如圖2-1所示，這種架構相對于亞克力板材質，更為牢固、結實，使用過程中不易出現損壞。 圖2-1 機架 2.2傳動設計 2.2.1 XYZ軸傳動方式選擇 傳動方式上，常規(guī)的傳動方式主要有絲桿傳動和同步帶傳動，二者各有其優(yōu)缺點。絲桿螺母副傳動啟動力矩極小,不會出現滑動運動那樣的爬行現象,能保證實現精確的微進給，無側隙、剛性高；但是其速度較慢，而且價格昂貴。同步帶傳動傳動比范圍大，結構緊湊，維護保養(yǎng)方便，運轉費用低，但同步帶用久后會被拉長，需要經常換皮帶。 (1) Z軸：由于Z軸方向需帶動X軸以及打印擠出頭，所受重力較大，而且Z軸位移較慢，所以采用絲桿傳動，既保證電機有足夠的力使其移動，又保證了進給的準確性。 絲杠螺母傳動形式采用螺桿轉動，螺母做直線運動，由電機驅動螺桿，螺母的移動為Z軸直線運動。圖2-2為傳動簡圖與螺桿載荷圖。 圖2-2 絲桿螺母傳動簡圖 (2) 在X軸和Y軸方面，要求傳動比準確，傳動效率高。X與Y軸由于沒有重力作用，所承受力較小，同步帶與絲杠螺母相比較而言，同步帶價格較低，體積小，空間占用率高，而且在使用過程中維修方便，而且在打印過程中為了保證有足夠的速度，故采用同步帶傳動，同步帶只會有輕微的變形，不會影響到精度。 故3D打印機機械傳動方式如表2-1所示。 表2-1 傳動方式表 X軸 同步帶輪機構 Y軸 同步帶輪機構 Z軸 光桿—絲杠機構 2.2.2 電機選擇 3D打印機制作的產品精度高，所以對于電機的要求較高。在步進電機和伺服電機選擇，分析它們的性能如圖2-3所示： 圖2-3 步進電機伺服電機對比 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。在考慮設計的經濟性時，我們選擇步進電機作為運動源。 2.3打印平臺設計 打印平臺由加熱板和打印固定板通過螺栓螺母固定而成，如圖2-4所示，底層為固定板，上層為加熱板。兩層板由四角處的螺栓連接，之間放置彈簧，通過調節(jié)螺母來調節(jié)平臺的高度。 打印平臺下部固定直線滑動軸承，再通過光軸與直線滑動軸承的配合完成Y軸打印平臺的運動。 圖2-4 打印平臺 2.4擠出機設計 2.4.1 電機選擇 擠出機擠出融化材料時需要運動平穩(wěn)，精度要求高，但是對轉速的要求不高，根據上節(jié)的電機選擇分析可選擇步進電機。 2.4.2 擠出機構原理 耗材擠出機構的基本要求是:將成型料絲送人液化器中,在其中及時而充分地熔化,由固態(tài)變?為熔融態(tài)。然后再進一步從更小直徑的噴嘴中以極細絲狀擠出,按掃描路徑堆積成型。而且送絲速度要與掃描速度相匹配,以保證均勻一致的材料堆積路徑。 擠出機的功能要求可以分解為以下幾點: (1) 供應功能：將料絲從絲筒上拉出,提供成型材料。 (2) 熔絲功能：將送進的固態(tài)料絲及時且充分地熔化成為熔融狀態(tài)。 (3) 流道功能：固態(tài)料絲以及熔融狀態(tài)下的材料的運輸通道。 (4) 定徑功能：對擠出熔融態(tài)物料進行定徑,變?yōu)闈M足要求的細小直徑的絲材進行堆積。 (5) 出絲速度可控：在打印機工作起始以及Z軸向上移動時，出絲速度應隨之變化或者停止。 （6）散熱功能：3D打印機工作時，擠出的材料應該快速冷卻，以固定打印的實體，避免出現斷層現象。 2.4.3 擠出機結構設計 (1) 供料機構 供料機構由步進電機作為動力源提供動力，工作原理是通過擠壓齒輪對線性材料進行擠壓，材料在內凹型軸承內滑動來完成供料。設計出的供料基本結構如圖2-5所示，軸承支架通過螺栓固定于步進電機上，同時可圍繞螺栓旋轉。齒輪連接在電機軸上，隨電機轉動。軸承支架另一端的彈簧使軸承對齒輪施加壓力，齒輪與軸承之間的線性材料便隨著齒輪的轉動被擠出。 圖2-5 供料機構圖 當需要換料盤或者撤出線性材料時，需要按下軸承支架右端，使軸承遠離齒輪，此時便可以撤出材料。 (2) 融化出絲機構 如圖2-6所示，融化出絲機構完成了熔絲、通道、定徑功能。材料經過喉管進行運輸，加熱棒和鋁塊將材料進行融化，最后經由噴頭使融化的材料變?yōu)樾枰募毥z。 喉管由螺旋副連接在支架上，材料經過供料機構被送入喉管內，沿著喉管向下運動。由加熱鋁塊內插入的加熱棒提供熱量，用于融化線性材料，使材料變?yōu)槿廴跔顟B(tài)，融化徹底的材料經過噴頭進行擠出，成為打印所需要的細絲。加熱鋁塊的作用是將加熱棒的熱量均勻的分布于喉管周圍，避免因為加熱不均勻而導致的融化不徹底。如果有未融化的材料進入噴頭，會使噴頭堵塞，打印機無法正常出料。 散熱片連接于喉管上，加速喉管的散熱。避免了加熱鋁塊的熱量沿著喉管向上傳導，是材料提前融化，無法向下運輸。 圖2-6 融化出絲機構圖 (3) 散熱機構 散熱機構采用雙風扇結構，一個風扇對打印的實體進行冷卻，另一個風扇對步進電機降溫，使其更好地工作。  3.機械結構設計計算 3.1步進電機的選擇 3.1.1 3D打印機使用步進電機的參數 (1)轉速要求：3D打印機其實對步進電機的轉速要求并不高，3D打印機除了對X.Y軸的電機轉速要求高一點外，像Z軸及擠出機部分電機的轉速都比較低。 (2)驅動電流的大?。耗壳?D打印機用的基本上都是1A或者2A的主板，也就是說驅動電流都在在2A以下。 (3)溫度的要求：很多3D打印機所使用的步進電機都是直接外露的，所以對電機表面溫度的要求就比較高，正常情況下步進電機的表面溫度在80度以下都是正常的，而3D打印機上的步進電機因為有直接外露的，所以要求電機的表面溫度不能太高，溫度在40度以下最好。相同驅動電流的情況下要讓步進電機的溫度降下來，步進電機的相電阻就必須不能太高，所以3D打印機用的步進電機的相電阻一般都在2歐以下，1.5歐左右最好。相同電流的情況下，步進電機相電阻越大力矩越大，而為了保證電機的表面溫度，就不得不犧牲步進電機本身的力矩。 3.1.2傳動電機的選擇 3D打印機傳動部分的電機為XYZ三軸的電機，設計對電機的要求較高，要求運動性能一致，故需選用同一種電機。在三軸之中，Z軸電機所需力矩最大，故只需計算Z軸來選擇電機。 Z軸電機帶動X軸及打印擠出頭套件上下移動，X軸運動部件和擠出頭套件總重約為1.6kg，移動速度為2m/min。 G = mg = 16N V = 33mm/s (1) 電機轉速 n電機 = VP (3-1) P為絲杠螺距，取P=4mm n電機 = VP = 20.004 =500r/min (2) 負載轉矩 TL=μgMP2πη=0.3×10×1.6×0.0042π×0.9=0.034N·m (3-2) 其中： μ: 摩擦系數，取0.3 M: 負載質量，1.6Kg P: 絲桿導程，0.004mm η: 傳動效率，取0.9 (3) 負載慣量 上下垂直運動： JLM=MP22π=1.6×0.00422π=4.07×10-6(kg·m2) (3-3) 絲桿螺母慣量： JB=π32ρLBDB4=π32×7.8×0.32×0.0084=10-9 (3-4) JB=π32ρLBDB4=π32×7.8×0.32×0.0084=10-9 其中： ρ為密度，取7.8 LB為絲桿長度，取0.32mm DB為絲桿直徑，取0.008mm 總慣量 J=4.07×10-6(kg·m2) (4) 電機轉矩 啟動轉矩： TS=2πNM(JM+J)60=0.016 (3-5) 選取安全系數為3，故電機力矩為： Ts=(0.016+0.034)×3=0.15 N·m 選用電機為飛凌廠家的42步進電機，圖3-1為電機型號參數。 圖3-1 步進電機參數 由上圖可知FL42BYG40力矩滿足要求，電機外形圖如下。 圖3-2 電機外形尺寸圖 外形尺寸42*42*40，軸徑輸出5mm。 3.2絲杠螺母設計計算 3.2.1螺紋基本參數 本次設計采用滑動螺旋，螺紋為矩形螺紋，矩形螺紋傳動效率較高，但強度較低。 3.2.2螺旋副材料選擇 滑動螺旋傳動的主要零件是螺桿和螺母，螺桿的材料應有足夠的強度和耐磨性，以及良好的加工性。對于精密的傳導螺紋要求熱處理后有較好的尺寸穩(wěn)定性。螺母材料以ZCuSn10Pb1最耐磨，但價格較貴，主要用于高精度的傳導螺旋。 下表3-1為螺桿的常用材料及熱處理。 表3-1 常用材料熱處理 精度等級是否淬硬 材料 熱處理 中等及中等以上精度 淬硬 合金工具鋼9Mn2V、 CrWMn C56 氮化鋼38CrMoAlA D0.5-900 不淬硬 高碳工具鋼T10 T215 中等以下精度 淬硬 合金鋼40Cr G42 不淬硬 中碳鋼45 T235 易切削鋼Y40Mn 通過以上分析，螺桿材料可選擇9Mn2V，螺母材料選擇ZCuSn10Pb1。 3.2.3絲桿螺母校核計算 由上一章得絲桿的軸向載荷F=16N (1)螺紋中徑的計算 梯形螺紋螺紋中徑d2： d2≥0.8FφPp=0.8×1.6÷1.2×11=0.968mm (3-6) 其中： Pp--------螺紋副許用壓強，見表3-2 φ值取1.2 表3-2滑動螺旋傳動許用壓強 螺紋副材料 速度范圍 許用壓強 鋼對青銅 低速 ~0.5 0.1~0.2 0.5~ 18~25 11~18 7~10 1~2 鋼對耐磨鑄鐵 0.1~0.2 6~8 由d2可選取螺紋公稱直徑d為8mm，螺距P為4mm，線數X為1。 (2) 螺桿強度計算 Ff=μmg=0.2×16=3.2N T=Ffd2×1000=0.011N·m (3-7) 選取安全系數為3 T=0.011×3=0.033 d1=6.6mm 螺桿工作時承受軸向載荷F和扭矩T的作用，因此，校核螺紋強度時根據第四強度理論求出危險截面計算應力σca。 其強度條件為： σca=σ2+3τ2=1AF2+3（4Td1）2≤[σ] (3-8) 其中： F------------軸向壓力，N A------------危險截面面積,mm d1-----------螺紋小徑，mm T-------------螺桿所受扭矩，N·mm 求得： σca=1π4×6.62162+3（4×336.6）2=1.12N/mm2 查表3-3得： σ=σs5=1505=30MPa 故σca?σ，螺桿強度足夠。 表3-3 材料應力表 材料 許用拉應力 許用彎曲應力 許用剪應力 螺桿 鋼 σs5 —— —— 螺母 青銅 耐磨鑄鐵 鑄鐵 鋼 —— —— —— —— 40~60 50~60 45~55 —— 30~40 40 40 —— (3) 螺紋強度計算 剪切強度τ： τ=Fπd1bn (3-9) 牙根部寬度b=0.5P=2mm 旋合圈數n=5 τ=16π×6.6×2×5=0.077N/mm2 查表3-3得： τ?40N·mm-2 彎曲強度σ： σb=3FH1πd1b2n (3-10) 基本牙型高度H=0.5P=2mm σb=3×16×2π×6.6×22×5=0.23N/mm2?σb 故螺紋強度足夠。 (4) 效率 由回轉運動轉化為直線運動時 η=（0.95~0.99）×tanλtan?（λ±ρ） (3-11) （0.95~0.99）為軸承系數，決定與軸承形式，滑動軸承取最小值，軸向載荷與涌動方向相反時取+號。 其中： λ=arctanSπd2=9 (3-12) ρ=arctanfcosα2=5.7 (3-13) f如表3-4取0.1。 表3-4 摩擦因數f值 螺桿和螺母材料 F值 淬火鋼和青銅 0.06~0.08 鋼和青銅 0.08~0.10 鋼和耐磨鑄鐵 0.10~0.12 η=（0.95~0.99）×tan9tan?（9±5.7） 故上升時效率為0.57、下降時效率為2.5。 3.3同步帶輪的設計計算 設定電機功率為0.2Kw，每天使用8小時，其工作系數KA為1.0。則計算功率為： P=0.2Kw。 (1) 計算同步帶輪轉速 n=v2πr=32π×60=75r/min (3-14) (2) 選取同步帶帶型 由于電機功率以及轉速不大，所以可選取MXL型號同步帶，為了滿足精度要求，選取梯形齒形同步帶，節(jié)距Pb=2mm，帶寬b=4.8mm。 (3) 選取同步帶齒數 查表3-5得同步帶輪最小齒數為10，本次設計取15。 表3-5 同步帶輪齒數表 (4) 同步帶輪節(jié)圓直徑 d=ZPbπ=2×1.5π=9.6mm (3-15) 同步帶速確定 v=πdn60×1000=π×9.6×7560×1000=0.04m/s (3-16) (5) 同步帶長確定 軸間間距為410mm，故同步帶長為： L0=2×410+π2×2d=850mm (6) 基準額定功率計算 周節(jié)制： P0=T-mv2v1000 (3-17) 其中： T----------許用工作壓力 m----------單位長度質量 查表3-6得：T=27N, m=0.007kg/m，最后算得： P0=27-0.007×0.042×0.041000=0.001kw 表3-6 周節(jié)制帶的基準寬度、許用拉力T及質量m 型號 MXL XXL L 基準寬度/mm 6.4 6.4 9.5 許用拉力T/N 27 31 50.17 帶的質量/kg/m 0.007 0.01 0.022 (7) 作用于軸上的力 F=1000×P×dV=0.24N 3.4聯(lián)軸器的設計計算 聯(lián)軸器用于連接絲桿與電機輸出軸，用于傳遞扭矩。本次設計采用LMX型梅花聯(lián)軸器，具有緩沖減震、不需潤滑、維護方便的特點，具有補償兩軸相對偏移的能力。適用于載荷變化不大、工作平穩(wěn)、正反轉、中低速、頻繁啟動、中小功率的傳動。圖3.3為梅花聯(lián)軸器零件圖。 圖3-3梅花聯(lián)軸器 聯(lián)軸器承受轉矩： TC=KaT=1.3×0.033=0.0429N·m<15N·m 表3-7技術參數表 規(guī)格 額定轉矩 N·m 最高轉速 r/min 主要尺寸/mm d1、d2(mm) D D1 L 16 15 19000 5~16 30 25 50 3.5滾動直線導套副的壽命計算 滾動直線導套副由直線運動球軸承，圓形導軌軸組成。由于結構原因，軸承只能在圓形導軌軸上做直線往復運動。 采用軸承代號為LBP81524，表3-8為尺寸表： 表3-8 LBP81524尺寸表 軸承代號 外形尺寸 LBP型 內徑 外徑 長度 LBP 81524 8 15 24 設計中，工作臺與工件總重約為20N，共有兩根軸承載工作臺，每根軸上裝有兩套軸承，則每個導套所受載荷為5N。 由表3-9查得fT=1，由表3-10查得fc=0.81，由表3-11查得fw=1.2。滾動直線導套副的額定動載荷為80N。 計算： L=(fHfTfCfW×cPc)3×50=1×1×0.811.2×8053×50=62986Km (3-18) Lh=8.3Lln=8.3×629860.4×50=26139h 預計使用年限為 26139/（8*300）=11.9a。 表3-9 溫度系數fT 工作溫度 fT ~100 1.00 100~150 0.90 150~200 0.73 200~250 0.6 表3-10 接觸系數fc 每根導軌上的滑塊數量或每根軸上花鍵套個數 fc 1 1.00 2 0.81 3 0.72 4 0.66 5 0.61 表3-11 載荷系數fw 工作條件 fw 無外部沖擊或震動的低速運動場合，速度小于15m/min 1~1.5 無明顯沖擊或震動的中速運動場合，速度小于60m/min 1.5~2 有外部沖擊或震動的高速運動場合，速度大于60m/min 2~3.5 3.6導向光軸的校核 本設計中對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軸是豎直安裝的，所以其受的載荷相對X軸的工作臺要小些。故選取x軸進行校核。 3.6.1軸徑計算 軸的材料均采用45鋼，為加強其性能，采用調質處理。 查得σb=640MPa，A0=110。由公式得 d≥110×320011×1000= 6.68mm 取軸直徑d=8mm。 3.6.2軸的剛度校核 軸兩端有固定支撐，簡化為A、B兩個鉸支點，作用力作用在中點上。處于中點時，軸的撓度最大，設所受力為8N。 (1) 變形計算 絲桿軸橫截面的慣性矩為： I=πd464=π×8464=201mm4 作用力所引起的撓度為： wc=-Fl348EI=-8×240348EI=-0.054mm (2) 剛度校驗 由于X軸進給精度為0.01mm，所以wc<[w] 故剛度滿足要求。  4.傳感器選擇 4.1溫度傳感器選擇 溫度傳感器分為接觸式和非接觸式傳感器，非接觸式傳感器結構復雜、體積大、價格昂貴，故選用接觸式溫度傳感器。?接觸式溫度傳感器適合1200℃以下、熱容大、無腐蝕性對象的連續(xù)在線測溫，并且接觸式測溫系統(tǒng)結構簡單、體積小、可靠、維護方便、價格低廉。下表4-1為幾種接觸式溫度傳感器： 表4-1 接觸式溫度傳感器對比 傳感器類型 測溫范圍 精度（%） 特點 常用熱電阻 -260～＋850℃ 0.05 可連續(xù)工作2000h，失效率小于1％，使用期為10年。 管纜熱電阻 -20～＋500℃ 0.5 最高上限為1000℃ 陶瓷熱電阻 –200～+500℃ 0.3、0.15 超低溫熱電阻 –268.8～253℃-272.9～272.99℃ 0.5 熱敏電阻器 -50～300℃ 0.3~0.5 體積小，重量輕，靈敏度高。 綜上所述，熱敏電阻器測溫范圍在-50～300℃，精度在0.3~0.5%，標準度高，使用性能好，在本次設計中，打印溫度為200℃左右，所以使用熱敏電阻適合做溫度傳感器。 4.2限位開關選擇 限位開關用于確定XYZ三軸起始位置，3D打印機每一次打印運行前，都需要確定起始位置，找到XYZ軸的零點，保證打印的準確。本次設計采用微動式接觸式限位開關。 圖4-1為微動式限位開關外形及結構圖。 圖4-1 限位開關外形結構圖  結論 本次設計完成了對3D打印機機械結構的設計，本設計總體由鋁型材構造而成，完成了對三D打印機XYZ三坐標進給系統(tǒng)設計，擠出裝置設計，設計的3D打印機可以完成制作精度為0.05mm的實體打印。 (1) X軸由步進電機驅動，通過同步帶進行傳動，同步帶帶動打印擠出機進行X軸的移動，最大移動距離為220mm。 (2) Y軸由步進電機驅動，通過同步帶進行傳動，同步帶帶動打印平臺進行Y軸的移動，最大移動距離為220mm。 (3) Z軸由步進電機驅動，通過絲杠螺母進行傳動，絲杠通過聯(lián)軸器連接步進電機輸出軸，帶動整個X軸進行Y軸的移動，最大移動距離為230mm。 (4) 耗材擠出裝置主要由擠壓齒輪進行摩擦擠壓，將耗材送入喉管，最后經由噴頭加熱融化擠出成為所需要的細絲。 本設計與市場上較為成熟的3D打印機相比較，打印精度較低，零件中有一部分為塑料件，質量較差，但可以通過優(yōu)化系統(tǒng)結構進行改善。  參考文獻 [1] 廖漢元,孔建益.機械原理[M].北京:機械工業(yè)出版社,2012. 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[14] Letcher T, Waytashek M. Material Property Testing of 3D-Printed Specimen in PLA on an Entry-Level 3D Printer[C]// ASME Imece,2014.  致謝 經過了幾個月的努力，我最后完成了論文的寫作。從開始接到論文題目到系統(tǒng)的實現，再到論文文章的完成，每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學期間獨立完成的最大的項目。在這段時間里，我學到了很多知識也有很多感受，從一無所知，我開始了獨立的學習和試驗，查看相關的資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己十分稚嫩作品一步步完善起來，每一次改善都是我學習的收獲，每一次試驗的成功都會讓我興奮好一段時間。 本設計在劉安生老師的悉心指導和嚴格要求下完成，從課題選取、方案論證到具體設計和調試，無不凝聚著劉安生老師的心血和汗水，在四年的本科學習和生活期間，也始終感受著老師的精心指導和無私的關懷，我受益匪淺。在此向劉安生老師表示深深的感謝和崇高的敬意。 不積跬步何以至千里，本設計能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認真負責，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設計中得以體現。正是有了他們的悉心幫忙和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向大連大學，機械工程學院的全體老師表示由衷的謝意，感謝他們四年來的辛勤栽培。