毕业设计(论文)-激光3d打印机设计说明书[管理资料].docx

毕业设计（论文）毕业设计题目：激光3D打印机毕业生姓名专业学号指导教师所属系（部）二。年月前言3D打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，3D打印通常采用数字技术材料打印机来实现。3D打印技术主要包括立体光刻造型技术、熔融沉积成型技术、选择性激光烧结等，这些技术使得打印出的产品在精度及质量等方面有大幅的提升，可以说3D打印为产品成型提供了整体解决方案。3D打印技术就是以逐层堆积材料的方式，获得立体的实物。首先，通过扫描仪或电脑制图软件获得需要打印物体的三维数据，然后将数据导人3D打印机，用专用软件进行分层处理，每一层形成二维图形数据，然后专用软件根据每一层的二维图形数据进行线扫描或点打印路径规划和自动编程，形成打印机识别数控G码程序，然后打印机启动这些程序，进行逐点逐线逐面打印直到完成实物的成型。基本思路就是先将虚拟数据离散化处理，然后将离散数据用打印机变成实体。全套设计加11970985或197216396自20世纪80年代中期以来，光固化快速成型技术的发展与应用越来越广泛和深入，光固化成型机的需求也越来越大。由此，本论文针对激光3D立体光固化成型机的机械结构进行了设计，包括：1、XT扫描机构；2、Z轴升降机构；3、刮刀机构,并且对其中的部分结构进行了改进Y方向的平面扫描运动和刮刀的水平运动由原来的精密同步带传动改成精密滚珠丝杠传动，使其在行程较长时不出现抖动，有利于保证扫描精度，运动稳定。采用直线步进电机直接连接滚珠丝杠，响应更加快速准确，同时因无中间部件，使机械结构简单化,精度较高。通过对立体激光固化造型机机械结构的设计，使得其运动和传动更加合理和平稳，进而使其在生产过程中能够更好的进行生产。关键词：立体激光固化；扫描机构；快速成型；传动；结构设计ABSTRACTThisarticlespecificallyforthree-dimensionalmodelingoflight-curedstructuraldesignofmechanicalsystems.X-Yscanningnormallyusedtoscrewdrive.Throughthemotorrotation,withanotherevenreachedthescrewshaft,throughtotheXandYtothetwomotorsofrotationtoachieveXYtoscan;Ztothetable,alsobythescrewandarail.Ztothetablebytheextensionunits,columns,screwcomposition,itstransmissionisthroughthesamemotorrotationaxisistopassevenreachedthescrewbyscrewtoachievetherotationofthetablemoveupordown.Throughthethree-dimensionalmodelingoflight-curedinthedesignandmechanicalsystems,makingtheircampaignsanddrivemorereasonableandstable,thenintheproductionprocesssothatitcanbettercarryoutproduction.Keyword:SLA；Scanningagencies；RapidPrototyping；Transmission；Structuredesign第1章绪论-4-4-4-5-5-1、CAD模型的前处理造成的误差-6-2、成型系统的工作误差-7-3、成型过程中材料状态引起的翘曲变形-7-4、成型之后环境度化引起的误差-7-5、工件后处理造成误差-8-8-立体光固造型SLA国内外现有技术水平-9-9-本次设计的主要工作-9-主要设计工作-9-设计参数-9-设计思路及主要问题-10-第2章XY方向设计计算-12-12-设计参数-12-方案的分析、比较、论证-12-脉冲当量和传动比的确定-13-脉冲当量的确定-13-传动比的确定-13-确定步进电机步距角-13-丝杠的选型及计算-14-计算丝杠受力-14-滚珠丝杠螺母副的选型和校核-14-导轨的选型及计算-18-初选导轨型号-18-计算滚动导轨副的距离额定寿命L-18-步进电机的选择-19-传动系统等效转动惯量计算-20-所需转动力矩计算-21-本章小结-23-第3章Z方向设算-25-Z方向工作台设计-25-25-设计参数-25-方案的分析、比较、论证-25-脉冲当量和传动比的确定-26-脉冲当量的确定-26-传动比的确定-26-确定步进电机步距角-26-丝杠的选型及计算-27-计算丝杠受力-27-滚珠丝杠螺母副的选型和校核-27-步进电机的选择-30-传动系统等效转动惯量计算30-所需转动力矩计算-31-34-第4章刮刀系统设计-35-刮板的选择-35-刮板的材料和移动速度对涂层质量的影响-36-本章小结-37-38外文-39-中文翻译-54-致谢-65-参考文献-66-第1章绪论本文主要针对立体激光固化造型机机械结构设计。按照国家和行业相关标准，机械传动部分参照了机电一体化系统设计手册。在设计过程中，力求使立体激光固化造型机的传动及零部件结构简单、运动稳定、而且成本低廉、质量可靠、可批量生产,并且促进立体激光固化造型机的普及与发展，同时为国内同类机器的设计提供一定的参考。快速原型制造技术(RaPidPrototypeManufacturing),简称RPM,后很快发展到欧洲和日本，可以说是近20、计算机控制技术、数控技术、检测技术和材料科学的基础之上，将计算机辅助设计CAD与各种自由造型(FreeFormManUfaCtUring)技术直接结合起来，能以最快的速度将设计思想物化为具有一定结构功能的产品原型或直接制造零件，从而使产品设计开发可能进行快速评价、测试、改进，以完成设计制造过程，适应市场需求.1、立体光固造型SLASteroLightgraphyApparatus又称激光立体造型、激光立体光刻或立体印刷装置.2、叠层实体制造LOM叠层实体制造LaminatedObjectManufacturing的成形材料是热敏感类箔材(如纸等)，激光器先按最底层的CAD三维实体模型的切片平面几何信息数据，对于铺在工作台上的箔材作轮廓切割，之后，工作台下降一层高度，重新送入一层(铺在底层之上)材料，并用加热辑滚压，与底层粘牢，激光器按对应数据作轮廓切割，制作的零件不收缩、不变形，精度可达土,切片厚度。3、选择性激光烧结SLS选择性激光烧结SelectedLaserSintering的生产过程与SLA类似，用C02红外激光对金属粉末或塑料粉末一层层地扫描加热使其达到烧结温度，最后烧结出由金属或塑料制成的立体结构.4、融积成型技术FDM融积成型技术(FUSedDepositionMOdeIing)的制造过程是，首先通过系统随机的Quickslice和SUPPOrtWorkS软件将CAD模型分为一层层极薄的截面，生成控制FDM,FDM加热头把热塑材料(如聚脂塑料、ABS塑料、蜡等)加工到临界状态，在微型机控制下，喷嘴沿着CAD确定的平面几何信息数据运动并同时挤出半流动的材料，沉积固化成精确的实际零件薄层，通过垂直升降系统降下新形成层并同样固化之，的制作精度目前可达±,连续堆积范围，它允许材料以不同的颜色出现.5、其它快速原型制造技术直接制模铸造DSPC(DirectShellProductionCaSting)来源于三维印刷(3DPrinting)CAD设计好的零件模型装入模壳设计装置，利用微型机绘制浇注模壳，产生一个达到规定厚度，需要配有模芯的模壳组件的电子模型，然后将其输至模壳制造装置，露出完成的模壳，采用熔模铸造的一般方法对模壳最后加工不需要图纸，就可完成全部加工.光屏蔽(即SGC一SOlid-GrOUndCUring)由以色列Cubital公司开发,该工艺可以在同一时间固化整个一层的液体光聚合物.SGC工艺使用丙烯酸盐类光聚合物材料，其制作精度可达整体尺寸的,切片厚度约为,Cubital公司开发的Solider5600型产品制作的最大工作尺寸为508X508×356un,所用紫外光灯功率为2kW,每一层循环约化90s.MRM(MitsubishiChemicalRapidMoulding)日本三菱化学最近推出的三菱化学快速制模系统,可将原型直接转换成模具，采用称作“金属补强树脂制模(MetaIResinMOUlding)复合料”，制模成本降低为传统制模的1/2,制模时间缩短了1/21/3.奥斯丁的德克萨斯大学正在研究的高温选择激光烧结(HTSLS),可利用Cu-Sn或青铜一银粉两相粉末，采用激光局部熔化低熔点粉末来制造模具几种典型成型工艺的比较成型工艺原型牯度表面质量复杂程度零件大小材料价格利用率常用材料制造成本生产效率设备费用SLA较高优中等中小件较贵很高树脂较高高较贵LOM较高较差简单中小件便宜较差塑料低高便宜SLS较低中等复杂中小件较贵很高石蜡较低中等较贵HDM较低较差中等中小件较贵很高金属较低较低便宜研究成型机的成型精度，提高成型精度，对于RP技术的推广和应用有很重要的影响。制件误差的产生原因见图1-1所示：光固化成型由三个环节组成:前处理、快速成型加工和后处理。这三个部分彼此相连，共同完成光固化快速成型过程。每一环节中存在的误差都会影响到最终成型零件的精度。快速成型的精度为机械精度和制件精度。目前影响快速成型最终精度的主要原因由于下几个方面：1、CAD模型的前处理造成的误差目前，对于绝大多数快速成型系统而言，必须对工件的三维CAD模型进行STL格式化和切片等处理，以便得到一系列的截面轮廓。在对三维CAD模型分层切片前,需作实体模型的近似处理，即用三角面片近似逼近处理表面，其输出的数据为STL文件格式，这种格式非常简单，便于后续的分层处理。STL格式中每个三角面片只用四个数据项表示，即三个顶点坐标和一个法向矢量，而整个CAD模型就是这样一组矢量的集合，STL公式化用许多小三角面去逼近模型的表面，由于以下原因，它会导致误差：A:从本质上看，三角面的组合，不可能完全表达实际表面，所以，误差无法避免;B:STL公式化时，数据的沉余量太大，致使所需计算机的存储量过大，从而难于选取更小、更多的小三角面，造近似结果与实际表面有更大的误差；C:另外，在进行STL格式转换时，有