桌面型增減材制造機床結(jié)構(gòu)設(shè)計全套圖紙加V信153893706或扣3346389411

摘 要關(guān)鍵詞：增材制造；減材制造；復(fù)合加工；三維軟件；桌面；設(shè)計AbstractSincethebirthofCNCmachinetools,comparedwithtraditionalmachinetools,ithasbeenwidelyusedinthefieldofmetalprocessingbyvirtueofitshighmachiningconvenientuse,savinghumanresourcesandothercharacteristics.Differentfromotherspecialmachinetoolmanufacturing,conventionalCNCmachinetoolsstillhavethedisadvantagesofhighcostandlowandcanonlyprocesspartsofconventionalsize.Mechanicalproductswiththedevelopmentoftheshowthedevelopmenttrendofminiaturizationandpointsout,thenewincreaseofmaterialproductionisdifferentfromtraditionalmanufacturingtothemachiningwaychoiceofmorecomplexparts,atthesametime,thetraditionalwayofcuttinghasitsparticularadvantagesandmoresophisticatedprocessingtechnology,theadvantagesanddisadvantagesoftwokindsofmanufacturingmethodcancomplementeachother,andthisadvantageiswhatpeoplewanttosee,therefore,desktopincreaseordecreaseinmaterialmanufacturingmachinetoolscameintobeing,thedevelopmentofmachinetooltooccupytheleastspace,consumetheleastamountofenergyandmaterials,highefficientproductionofhighprecisionproductsasthegoal.Beforetheadventofcomputerthree-dimensionalsoftware,wemechanicalworkerscanonlysimulatetheappearanceofpartsormachinetoolsinourmindsthroughtheirownimaginationandtwo-dimensionaldrawings,butnowwesavealotoftroublethanbefore,weusethree-dimensionalmodelingsoftwareforproductdesign,wecanmoreintuitivelyobservetheappearanceofmechanicalproducts.Throughvirtualsimulation,thetimeandcostofrealassemblycanbegreatlyreducedoreveneliminated,andtheproductqualitycanbegreatlyimproved.Intermsofsoftware,the3-dand2-dsoftwarelearnedintheuniversityisadoptedfordesignthistime.Theuniquefunctionsandmoreintuitivepicturesoftheapplicationsoftwarecanreducethecostofgraduationdesign,improvethereliabilityofdesign,andshortenthedesigntime.Finally,inviewofthisdesign,putforwardtheproblemsinthedesignprocessandgivesomeSuggestions,tobetterproductdesignputforwardtheirownprospects.Keywords:additivemanufacturing;Reducedmaterialmanufacturing;Compoundmachining;3dsoftware;Desktop;design目錄緒論 1選題背景 1選題意義 1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2主要內(nèi)容、研究方法及擬要解決的問題 4主要內(nèi)容 4研究方法 4擬要解決的問題 4基本參數(shù)的確定 5數(shù)控銑床的主軸的設(shè)計與校核 6主軸功率的計算 6主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)計算 7選軸材和處理法 7主最直的算 7軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 8軸裝方案 8確軸段直徑 8確各段長度 9主軸剛度的計算 9主的化彎度的算 9主軸工作原理及技術(shù) 114.5.1概述 工原理 電軸典結(jié)構(gòu) 電軸優(yōu)點 12電軸關(guān)術(shù) 125、工作臺，車身和立柱設(shè)計 15工作臺的設(shè)計 15十滑特點 15T型參確定 15床身的設(shè)計 16Z軸立柱的設(shè)計 176、進給系統(tǒng)機械部分設(shè)計 18銑削力的計算 18銑主參選擇 18銑用選擇 18銑力算 18導(dǎo)軌選型計算 19線模特點 19如選線模組 20絲螺副選用 20伺電機選用 20工臺軌型 203D打部移軌選型 22數(shù)銑部分Z動導(dǎo)設(shè)計算 23.滾珠絲杠及電機選型計算 24確滾絲副程 24計載及速 24計預(yù)額動荷 24估滾絲的允許向形量dm 25估算珠杠螺底X 25導(dǎo)精的擇 26確滾絲副代號 26電選擇 26滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)與調(diào)整 27螺滾型的狀 27單弧面 28雙弧面 28滾的環(huán)式 28軸向間隙的調(diào)整和加預(yù)緊力的方法 297、3D打印機結(jié)構(gòu)設(shè)計 303D打印機噴頭組成及設(shè)計 30送結(jié)設(shè)計 30加部設(shè)計 30擠部設(shè)計 30散部設(shè)計 31熔融沉積3D打印噴頭工作原理 323D其他部分設(shè)計 32機設(shè)計 32控系統(tǒng) 333D打印機噴頭堵塞原因及解決方法 343d印噴堵出料暢的因： 34FDM3d打機不順原和決法 358、標(biāo)準(zhǔn)件的選型設(shè)計 38軸承的設(shè)計與計算 38軸當(dāng)動荷計算 38驗兩承壽命 39連接件的選擇 409、結(jié)論 41參考文獻 42翻譯部分 441緒論1緒論PAGEPAGE431 緒論Introduction選題背景（Selectedtopicbackground）2025選題意義（Selectedtopicsignificance）就像上面背景所說那樣，新型的桌面型增減材制造機床可以解決以前存在的如增材工藝表面粗糙、切削加工速度慢、復(fù)雜構(gòu)件加工難，二次加工誤差等問題，達到減少浪費和節(jié)約時間，空間資源的目標(biāo)。隨著對機械這門課程的不斷學(xué)習(xí)以及平時老師的教導(dǎo)，會逐漸發(fā)現(xiàn)，在世界頂尖水平的機械制造行業(yè)，中國的制造技術(shù)還處于較為落后的局面。中國制造也還發(fā)展還需要面臨著攻克許多難題，而面對著早已處在領(lǐng)先技術(shù)水平位置的國家，我們只有從新型的技術(shù)著手，不斷趕超和突破，才有可能打斷別的國家的技術(shù)壟斷，中國不僅僅要是制造強國，也要成為創(chuàng)造強國。對與機械制造3D3D桌面型增減材制造由于一般加工零件一般偏小，所以對于大型加工機床而已，桌面型增材制造可以更適應(yīng)小批量制造，同樣的，桌面型增材制造調(diào)整方便，可以更適應(yīng)市場的需要。同樣，結(jié)構(gòu)簡單，工序集中等也是桌面型增減材制造機床的優(yōu)點。桌面型增減材制造機床大多用到了數(shù)控系統(tǒng)，相對與傳統(tǒng)的增材制造其還可以節(jié)省人力和物力，而且機械自動化的精度較之于人工點位的精度相差太大，對于生產(chǎn)的產(chǎn)品而言，其可以提高質(zhì)量，遠銷海外，對于產(chǎn)商而已，可以增加自己的產(chǎn)品知名度和質(zhì)量水平，而對于國家而已，在制造水平上又邁上了新的臺階。總結(jié)來說其優(yōu)點有：（1）加工出復(fù)雜曲面效率高，比如凹槽和復(fù)雜的內(nèi)流道等曲面。（2）加工的廢料減少，對資源的利用率變高，對于一些特殊金屬來說可以大大降低成本。（3）自動化程度高，不太需要人工操作，不用二次加工。（4）生產(chǎn)效率高，加工速度快，能夠快速制造出工件。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀（Researchstatusathomeandabroad）因為在全世界范圍在其研究上比較早，所以現(xiàn)在已經(jīng)有幾種可以供我們參考和研究，比如日本沙迪克公司的幾種增減材復(fù)合數(shù)控機床。其中一種與其他不同的在于它同時應(yīng)用兩種技術(shù):高速銑削技術(shù)和3D打印技術(shù)。這種增減材數(shù)控機床先使用激光照射燒結(jié)的方式，將材料粉末燒結(jié)，在用高速銑削零件加工。OPM350L53D機床種類有激光融結(jié)增減材復(fù)合高速銑床、激光堆焊增減材復(fù)合五軸銑床、熔融擠出增減材復(fù)合銑床等。激光融解增減材復(fù)合高速銑床和激光堆焊增減復(fù)合五軸銑床都具有代表性，而熔融擠出增減材復(fù)合銑床這是大部分公司在原有的機床基礎(chǔ)上研究開發(fā)大的，所以大多數(shù)基礎(chǔ)加工的是金屬材料。在中國的增減材數(shù)控機床也有在北一誕生的增減材復(fù)合機床，其技術(shù)人員應(yīng)用技術(shù)結(jié)合使兩臺機床實現(xiàn)增減材復(fù)合制造功能，成為新型增減材復(fù)合機床。兩者技術(shù)合二為一給人提高了新的思路，其優(yōu)點是可以實現(xiàn)不同復(fù)雜零件的加工和修復(fù)。2主要內(nèi)容、研究方法及擬解決的問題2主要內(nèi)容、研究方法及擬解決的問題主要內(nèi)容、研究方法及擬要解決的問題Maincontents,researchmethodsandproblemstobesolved主要內(nèi)容（Themaincontent）（1）總體方案的初步設(shè)定；（2）機床床身設(shè)計，機床各部分布局設(shè)計；（3）增減材數(shù)控機床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計；（4）完成銑削主軸和三維打印部分移動系統(tǒng)設(shè)計及圖紙繪制；（5）完成移動工作臺設(shè)計及圖紙繪制等；（6）軸承、電機等標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，各零部件的校核及圖紙繪制。研究方法（Theresearchmethods）3D3D擬要解決的問題（Theproblemtobesolved）根據(jù)數(shù)控銑床、3D3Dz3D3基本參數(shù)的確定3基本參數(shù)的確定基本參數(shù)的確定Thedeterminationofbasicparameters本次畢業(yè)設(shè)計的桌面型增減材數(shù)控機床中的數(shù)控銑床部分可以銑削平面和溝槽，也可加工空間曲面。按照畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書中規(guī)定的工作臺的面積：150×240mm，床身尺寸550×500mm。銑床部分主要技術(shù)參數(shù)如下：工作臺工作面尺寸（長×寬）240mm×150mm工作臺X向最大行程200mm工作臺Y向最大行程200mm工作臺T型槽數(shù)3工作臺T型槽寬6mm工作臺T型槽間距40mm快速移動速度（X、Y、Z軸）32m/min最小分辨率0.001mm定位精度±0.005mm重復(fù)定位精度±0.002mm主軸最大移動速度20m/s主軸移動最大加速度5m/??25工作臺，車身和立柱設(shè)計5工作臺，車身和立柱設(shè)計數(shù)控銑床的主軸的設(shè)計與校核CNCmillingmachinespindledesignandcheck主軸功率的計算（Spindlepowercalculation）HRA90，20mm/min,進給0.5mm,6mm,z=4,背吃刀量ap

=5mm，切削寬度B=4.5mm。由公式??=1000??計算得??=1060r/min????則每齒進給量為??=160=0.038????????根據(jù)典型切削工藝公式：?? =2.8×10-2×??0.9×??0.74×??×??×??×????切 ??

190式中：t—切削厚度，即被吃刀量（mm）sz—每齒進給量（mm）B—切削寬度（mm）Z—刀齒數(shù)HB—材料硬度代入數(shù)值得??切

=2.8×10?2×50.9×0.0380.74×4.5×4×1060×176=187.3??190查找書可知主傳動的總效率可取為η=0.70～0.85,樣我們可以求得主軸的傳遞功率為：??=

??切??

187.3=0.8

=234.2??主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)計算（Mainstructuralparametersofspindlearecalculated）選擇軸的材料和熱處理方法查找資料，先選擇軸的材料為40Cr，需要進行調(diào)質(zhì)處理,并在機械性能設(shè)計手冊中可以查得：????=700??????，????=500??????，???1=185??????查機械設(shè)計手冊得[???1]??=190??????主軸最小直徑的估算主軸一般設(shè)計為空心階梯軸，所以估算公式為： 3 ????≥??0√??(1???4)式中：d—主軸的最小直徑（mm）P—主軸傳遞的功率(kw)，前面已算出234.2wn—主軸的計算轉(zhuǎn)速(r/min)，前面已給出n=1060r/min??0—根據(jù)所選軸用材料40Cr查表取常數(shù)103，??=0.6(空心軸內(nèi)外徑之比)√代人數(shù)值得：??≥112×3√

0.234.2(

4)=7.1????1060×1?0.5查表和根據(jù)經(jīng)驗，我們在這里取主軸的最小直徑??1=20mm，在這里是考慮到軸承的軸向固定需要鎖緊螺母，應(yīng)當(dāng)保留一定的空間，如果軸的最小直徑過小，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（Thestructuraldesignoftheshaft）軸的裝配方案這次畢設(shè)打算采用電主軸，比原來數(shù)控銑床的主軸傳動效率要高，實現(xiàn)機床當(dāng)主軸因切削運動而產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)時，任何輕微的震動都會引起高頻振動，確定軸各段的直徑=1=20????；根據(jù)軸承的型號以及軸與軸之間的配合2??2=25????。55??4=40????42～3mm3=38????。452～3mm，34??4=????3??3=????。齒輪定位主要靠軸段6的軸肩來實現(xiàn)，因為這樣的定位更可靠一點，所以軸段6要比軸段5的直徑大5～10mm，又需要考慮主軸前端的內(nèi)孔交大，因此取軸段6的直徑為??6=45????。77??7=50????。7：24BT209=878的直徑為??8=55????。確定各軸段的長度1313110mm，312mm518mm。6615mm；7B=23mm，T=5mm，728mm。8810mm922mm。BT50220mm，410mm。綜上所述，主軸的跨距L＝145mm,懸伸量a=30mm。主軸剛度的計算（Calculationofspindlestiffness）主軸容易在有負(fù)載的情況下，有可能嘗試比較大的變形,這就會影響主軸日常的工作，更嚴(yán)重一點，甚至可能會破壞機床，出現(xiàn)生產(chǎn)事故等問題，所以應(yīng)對仔細進行計算設(shè)計，確保無誤。查機械設(shè)計手冊知：[??]=0.00025??；圓錐滾子軸承處的偏轉(zhuǎn)角[??]=0.0016??????。主軸的簡化和彎曲剛度的計算（1）如主軸前后軸承頸之間有數(shù)段組成，則當(dāng)量直徑????=??1??1+??2??2+?+????????????式中：d1、l1；d2、l2；…；??、ln—分別為各段的直徑和長度????—總長，??l1l2ln（mm）??=20?10+25?20+12?30++10?38+40?18+45?15=19.5145（2）主軸切削力??切的計算根據(jù)P=??切

??得：??切

=??，則當(dāng)線速度??最小時,切削力最大????=????????????1000×60

=3.14×6×1060=0.331000×60?? =??=234.2=0.709????（3）撓度的計算

切 ??

0.33當(dāng)主軸前端作用一外載??切，則撓度??切??2????=

3????

×10?3???? 式中??切—典型切削工藝的切削力??—前懸伸，等于載荷作用點至前支承點間的距離（mm）??—跨距，等于前后支承之間的距離（mm）??—彈性模量，鋼取??＝2×105（Mpa）????—截面慣性矩，??=0.05（??4-??4）（mm4）????，????—主軸的外徑和孔徑（mm）將??和??的值待人，可得??切??2??????=30(??4???4)=??

0.709×103×302×145=4.56???? 30(354?124) =4.56???? ??≤[??]=0.0002??=29????所以撓度滿足要求。（4）偏轉(zhuǎn)角主軸切削工件時承受很大的切削力，主軸前端產(chǎn)生彎曲變形，查機床設(shè)計手冊得????=

??切??(2??+3??)6????式中????—主軸前端偏轉(zhuǎn)角(rad)??切、??、??、??、??與前面相同代入數(shù)據(jù)得????=

0.709×103×306×2×105×0.05×（354?124）

×(2×145+3×20)=0.00084??????所以????≤[??]=0.0016??????綜上所述：主軸的剛度滿足條件，不必重新設(shè)計。主軸工作原理及技術(shù)（Spindleworkingprincipleandtechnology）概述電主軸可以較于其他主軸的不同在于不僅可以提高加工的效率，也可以提高工件的加工質(zhì)量，因此在現(xiàn)代相較與普通主軸，電主軸的應(yīng)用已經(jīng)趨于普遍化，隨著趨勢的發(fā)展，這種趨勢可能會進一步提升，即使就現(xiàn)在而言可以實現(xiàn)高速加工能力的電主軸已經(jīng)成為市場的主流。對于高速加工機床而已，電主軸已經(jīng)是不可或缺的一部分了，它的功能就決定了這個增減材數(shù)控機床的上限。工作原理電主軸是將轉(zhuǎn)子安裝在主軸前，這樣電機轉(zhuǎn)動時候可以保證轉(zhuǎn)動速率的傳遞，確保穩(wěn)定性。定子使用冷卻套的定位功能實現(xiàn)在主軸箱孔內(nèi)的固定，這樣定子轉(zhuǎn)子就會形成一個完整的系統(tǒng)。在通電后，電主軸由轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動。電主軸的典型結(jié)構(gòu)如下圖所示，電主軸的布局方式是將電機放在主軸前、后軸承之間。這樣的布局不僅可以體現(xiàn)出主軸的軸向尺寸短、剛度大、功率大的特點，也可以讓這種結(jié)構(gòu)更適合與大中型的增減材制造機床。。1主軸箱體2冷卻套3冷卻水進口4定子5轉(zhuǎn)子6套筒7冷卻水出口8轉(zhuǎn)軸9反饋裝置10主軸前軸承11主軸后軸承電主軸的優(yōu)點前文說到過，電主軸較其他數(shù)控主軸不一樣的在于省卻了傳動系統(tǒng)，這樣不僅能實現(xiàn)零傳動，也可以提高傳動效率。和其他普通的數(shù)控主軸相比，剛度高，傳遞精度高，快速響應(yīng)能力強，變速范圍大，可以實現(xiàn)快速準(zhǔn)停。電主軸相關(guān)技術(shù)電主軸不能簡單的理解為一個套管，而是包括了很多部分的一套組件，其中包括定子、轉(zhuǎn)子等。具體而言，電主軸中包括了很多的技術(shù)，不夸張的說，電主軸所包含的技術(shù)比較全面，具有代表性。下面就來具體介紹一下這幾種關(guān)鍵的技術(shù)。1、高速軸承技術(shù)高速緊密軸承的引用是這項技術(shù)的重要突破點，它成為高速化精密化的關(guān)鍵，雖然電主軸使用的軸承有很多種，但也是優(yōu)缺點并存。最為常用的就是精密角接處陶瓷球軸承以及精密圓柱滾子軸承。而液壓動靜壓的標(biāo)準(zhǔn)化卻不高，氣體靜壓軸承也不適合在大功率場所使用，磁懸浮軸承也因為控制系統(tǒng)的復(fù)雜也無法實現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用。作為最大應(yīng)用的電主軸軸承，混合陶瓷球軸承可以通過減少離心力來減少兩者之間的摩擦，從而獲得較低的溫度環(huán)境以及較好的速度性能?；旌咸沾汕蜉S承與鋼珠軸承相比，優(yōu)點如下：摩擦性能好，可以減低零件與潤滑劑的摩擦應(yīng)力。陶瓷密度低，相對而已它的質(zhì)量也較低，減少了運轉(zhuǎn)時的離心力。陶瓷較低的熱膨脹系數(shù)減低了軸承預(yù)加負(fù)載的變化。陶瓷的彈性模量較高，可以提高軸承的剛度。2、潤滑技術(shù)采用合理的潤滑方式才能有效的控制住軸承度，另一方面也能確保機床的精密性和準(zhǔn)確性?，F(xiàn)在市場上，電主軸主要的潤滑方式有三種，其中電主軸常采用潤滑脂潤滑，轉(zhuǎn)速較低。脂潤滑方式最大的特點或者優(yōu)點就是簡單和無污染，而且電主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，且對于環(huán)保而已，其也沒有污染。油氣潤滑就是利用壓縮空氣連續(xù)、準(zhǔn)確地向每組主軸軸承供應(yīng)少量的潤滑油氣。微量的油滴形成一層彈性動壓油膜在內(nèi)部和外部滾道之間,和、而壓縮空氣的流動也可以熱的一部分,也是區(qū)別其他固體潤滑的地方,另一方面,它可以保證高速加工系統(tǒng)的精度。不同與其的潤滑方式，油霧潤滑同時有冷卻和潤滑兩者功能。油霧潤滑依附在流動的空氣流中，以此實現(xiàn)流動到各個需要潤滑的地方。與其他潤滑方式相比，油霧潤滑大多具有設(shè)備簡單、維護方便、性價比高等優(yōu)點。這是一種比較常見的高速電主軸潤滑方法。但相反，它也有高污染和燃料消耗的缺點。隨著環(huán)保等各方面的宣傳，人們的環(huán)境意識不斷提高，知道保護環(huán)境，那么油霧潤滑終將被在將來被淘汰掉。實踐表明,它在潤滑過程中會產(chǎn)生或多或少的有害物質(zhì),但石油供應(yīng)不能準(zhǔn)確地被油脂潤滑和油霧潤滑方式控制,如果控制不好的話，可能危害到主軸的使用壽命和減低主軸的額定轉(zhuǎn)速。油氣潤滑系統(tǒng)可以保證系統(tǒng)中各個部分都有油氣潤滑，可靠性高。無數(shù)的實踐證明。然而，由于它是最理想的潤滑方法，它是目前最流行的潤滑方法。3.電主軸的冷卻電主軸主要的發(fā)熱源有兩種：內(nèi)置發(fā)電機的發(fā)熱和主軸軸承的發(fā)熱。所以為了電主軸使用壽命和精度著想，我們要控制好這兩個熱源，來確保機床的加工精度和使用壽命，針對這兩種熱源，可以采用的主要冷卻措施如下：（1）減少滾珠直徑，從而減少因為摩擦產(chǎn)生的熱量，從而產(chǎn)生冷卻效果。（2）采用陶瓷材料等新型材料制造滾珠，這樣接觸時摩擦減少，摩擦產(chǎn)生的熱量會降低。（3）合理潤滑方式，因地制宜的采用潤滑方式，不能盲目采用成本里，最流行的潤滑方式，還有考慮是否需要冷卻等因素。4.電主軸設(shè)計以及轉(zhuǎn)配想要獲得一個具有良好使用壽命的電主軸，就得合理、準(zhǔn)確地設(shè)計和制造電主軸的各部分。電主軸定子采用優(yōu)質(zhì)硅鋼制造，具有高導(dǎo)磁性。轉(zhuǎn)子由三部分組成：轉(zhuǎn)子芯、鼠籠和轉(zhuǎn)子軸。主軸箱的兩種精度要求將直接影響主軸箱的整體精度。由于裝配過程中正常的正向運動平衡遠遠不夠，在裝配之后，為了保險起見，我們還要設(shè)計專門的系統(tǒng)去自動平衡主軸。另外電主軸上禁止有鍵聯(lián)接和螺紋聯(lián)接，一般采用過盈聯(lián)接，并實現(xiàn)扭矩的傳遞。轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子軸之間的過盈連接分為兩類。另一種是無套筒時，轉(zhuǎn)子直接與轉(zhuǎn)軸干涉連接。組裝后，此類連接的轉(zhuǎn)子不能拆卸。由于轉(zhuǎn)子軸的內(nèi)孔與配合面干涉較大，可以通過轉(zhuǎn)子軸冷收縮和轉(zhuǎn)子熱膨脹的方法進行轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子軸的裝配。流入套筒中預(yù)留孔的高壓油會使套筒膨脹，這樣就會在兩者之間出現(xiàn)空隙，就可以乘機進行拆卸。5.電主軸的運動控制6.進給系統(tǒng)機械部分設(shè)計6.進給系統(tǒng)機械部分設(shè)計工作臺，車身和立柱設(shè)計5、Table,bodyandcolumndesign5.1 工作臺的設(shè)計（Designofworktable）工作臺選用材料為HT200,長×寬為150mm×240mm,寬為70mm,查表密度為7.9Kg/????3,重量約為199.1N。工作臺桿全封閉雙導(dǎo)軌十字滑臺上。工作臺移動系統(tǒng)的搭建就是由兩個FSL200系列的直線模組裝在滾珠絲搭建而成，兩軸的滑臺，可以輕松實現(xiàn)XY反向的運動。直線模組采用封閉式結(jié)構(gòu)，滑塊一邊采用不銹鋼密封起來，每個方向都配置了雙導(dǎo)軌，一個導(dǎo)軌兩個滑塊，這樣的設(shè)計有助與移動系統(tǒng)承載重負(fù)載和高速度，它的機構(gòu)狀態(tài)好，運行平滑流暢，防水防水，配合著控制器可以實現(xiàn)精準(zhǔn)的直線運動控制。十字滑臺特點1.鋼帶式全封閉結(jié)構(gòu)，防塵防水等級IP66。2.兩端軟墊防護，防止撞擊。3.首端雙推力球軸承，提供強力軸向負(fù)載。4.雙導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，任意方向負(fù)載穩(wěn)定可靠.T型槽參數(shù)確定TTHT200，HB200，需要兩6002T下為T型槽參數(shù)表現(xiàn)按照基本尺寸進行選擇，查表得，A=6，B=12，C=6，H=12，E=1，F(xiàn)=0.6，G=1。在根據(jù)槽寬為6mm,查下表槽寬為40mm,極限偏差為±0.3。床身的設(shè)計（Thedesignofthebed）床身的材料為鑄鐵，3D移動系統(tǒng)和工作臺移動系統(tǒng)的滾珠絲杠，數(shù)控銑床立柱都安裝在工作臺上，數(shù)控銑床立柱上也裝有Z軸滾珠絲杠，以及它的電機。工作臺下裝有滾珠絲桿雙導(dǎo)軌十字滑臺，3D打印部分三軸移動部分為T型三軸滑臺-滾珠絲桿模組。其中車床與數(shù)控銑床立柱、工作臺滾珠絲杠雙導(dǎo)軌十字滑3D打印移動部分有4個連接孔。機身底部采用中間U形槽來保證工作臺平衡，確保與卓面保持平衡。Z（Designofz-axiscolumn）它使桌面型增減材數(shù)控銑床的支撐部分，也是其中數(shù)控銑床部分的重要組成部分。對于固定式結(jié)構(gòu)的數(shù)控銑床，立柱上也裝有導(dǎo)軌，主軸箱等系統(tǒng)。數(shù)控銑床一般采用方形截面，用于受有兩個方向彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷的立柱，??≈1，??使得兩個方向的抗彎剛度基本相同，抗扭強度高。立柱采用鋼板和型鋼焊接，這樣有許多優(yōu)點：（1）使用鋼板和焊接，制造簡單，生產(chǎn)周期短。（2）1.5（3）應(yīng)用焊接我們可以鑄造完全封閉的箱型，這樣就不需要留沙孔。（4）制造簡單的同時也是為維修方便埋下伏筆，如果出現(xiàn)剛度不足等問題，也可以及時補救，對于生產(chǎn)等不會有太大的影響。由于任務(wù)書中的車身的固定，在設(shè)計過程中進行裝配時發(fā)現(xiàn)，有效行程200mmU8標(biāo)準(zhǔn)件的選型設(shè)計8標(biāo)準(zhǔn)件的選型設(shè)計進給系統(tǒng)機械部分設(shè)計Mechanicalpartdesignoffeedsystem銑削力的計算（Millingforcecalculation）銑刀主要參數(shù)選擇根據(jù)經(jīng)驗，我們一般會選取小直徑的銑刀，因為銑刀直徑越小切削力矩越小，這樣更適合設(shè)計的機床。銑削用量選擇根據(jù)銑削用量選擇原則以及經(jīng)驗來說：首先應(yīng)盡先選取較大的切削深度????及切削寬度????，然后取較大的每齒進給量????，最后取較大的銑削速度??。（1）銑削深度????的選擇在工件表面要求的光潔度為??3之后，按經(jīng)驗來說通常選擇鋼????=3????；銑削鑄鋼或鑄鐵????=5????。當(dāng)工件表面要求的光潔度為??4~??5時,可分粗銑、半精銑、兩步銑削，粗銑后留0.5~1.0????余量。當(dāng)工件表面要求的光潔度為??6~??7時,可分粗銑、半精銑、精銑三步銑削。半精銑????=1.5????，精銑????=0.5????左右。（2）每齒進給量????的選擇粗銑過程中會限制進給量，這就需要判斷其所剩余的空間，保證哪里的空間可以放的下。當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性越少以及銑刀齒數(shù)越少時，????可取得的更大點；半精銑及精銑時，工件表面光潔度會限制每齒進給量????，而且對于的光潔度要求越高，????應(yīng)該越小。銑削力計算通過查詢資料中發(fā)現(xiàn)，面銑刀在切削碳鋼的時候切削力是最大的，因此在這里按照立銑刀計算選用。根據(jù)銑削力和銑刀材料等相關(guān)參數(shù)，查找資料中，可根據(jù)金屬切削原理及應(yīng)用公式計算：????=9.81×825??1.1??0.75??1.0?????1.3???0.12×60?0.2?? ?? ?? 0根據(jù)數(shù)據(jù)，采用在銑削溝槽時用硬質(zhì)合金立銑刀。按工件材料為????=600MPa的45鋼設(shè)計。查《金屬切削手冊》，選擇銑削用量為銑刀直徑??0=6????，銑刀齒數(shù)??=4，切削寬度????=4.5????，每齒進給量????=0.038????，切削深度????=0.5????/??，銑刀的切削速度??=20????/??????。在主軸的計算轉(zhuǎn)速下，采用端面銑刀在加工零件時進行強力切削，主軸具有很大的力矩，并可以傳遞動力和功率。由??=??????得：??==0.33

=17.5??/??.2???? ??0.006故????=9.81×825×4.51.1×0.0380.75×0.51.0×4×6?1.3×17.5?0.12×60?0.2=222??主切削力在X，Y方向上的分力是：????=0.9????=0.9×222=200??;????=????=220??由以上計算可知Y方向的切削力最大。導(dǎo)軌選型計算（Guidetypeselectioncalculation）21料，而且使用方便，也越來越精密，從此它的使用就越來越流行，使用它的應(yīng)用領(lǐng)域也十分全面，這次設(shè)計的精確化自動化設(shè)計，都需要應(yīng)用到線性模組。線性模組特點1、先對于一個個的設(shè)計而已，其安裝維護簡便（機構(gòu)簡單，密度小）2、高精度（誤差可在3微米以內(nèi)）3、高速度（對比其他的，線性模組的速度可以快五倍，且速度可以高達每秒鐘10米，更會產(chǎn)生比之較低的噪音）4、高可靠性（偏心螺母設(shè)計和防松移設(shè)計）5、高耐磨性（鋼軸經(jīng)過特別加硬處理）6、設(shè)計獨到（合金結(jié)合，用處廣泛，不僅可以保證質(zhì)量，也大部分降低設(shè)計和時間的成本）如何選擇線性模組1、滾珠導(dǎo)軌有兩種類型，一種負(fù)載能力高，精度高而且使用壽命比其他的要更長一點。另一種優(yōu)點則偏重于商業(yè)設(shè)計類型，運行平穩(wěn)，精度高。2、絲杠驅(qū)動的線性模型設(shè)計用于對推力、剛度、精度要求高的重型負(fù)載。3、當(dāng)加速度即速度是第一考慮要素時，則選擇皮帶傳動的線性模組。4、線性模組中的導(dǎo)向滾輪結(jié)合了剛度和動態(tài)特性，具有負(fù)重強、加速度高等優(yōu)點，使我們設(shè)計的主要參考對象。采用棱形導(dǎo)軌可以提供性價比高，平穩(wěn)，可靠及無需維修的導(dǎo)線線性模組。絲杠螺母副的選用通過電機，滑塊是怎么運動的，這是因為伺服電動機的運動會通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換為直線運動，這樣就會帶動滑塊運動，這就需要滿足絲杠螺母0.001mm沖當(dāng)量和±0.01mm定位精度要求，而滑動絲杠副是達不到要求，只能選用滾珠絲桿副才能達到要求，其優(yōu)點在于傳動精度高、快速響應(yīng)能力好、穩(wěn)定性強。伺服電動機的選用本次設(shè)計打算選用混合式步進電機，而不是伺服電機，因為混合式步進電機具有成本低等優(yōu)點。工作臺導(dǎo)軌選型根據(jù)工作臺面積和重量，選擇福譽科技直線模組滾珠絲桿全封閉雙導(dǎo)軌十XYXY方向有效行程為200mm10~80Kg，符合工作臺要求，產(chǎn)品和產(chǎn)品參數(shù)如下圖所示：電機選擇：這個導(dǎo)軌可以選擇86步進電機，伺服電機，減速電機等，可以按照需求進行定制。在這里選擇三相86128步進電機，具體參數(shù)如下：圖紙如下圖3D打印部分移動導(dǎo)軌選型在本次設(shè)計中打算用三個直線模組分別作為XYZ方向的移動機構(gòu)，先設(shè)YZ200mm，X100mm。因單個導(dǎo)軌80Kg3D打印部分的重量?，F(xiàn)選FSL120XYZ-T型號導(dǎo)軌和其他配件參數(shù)如下圖Z軸移動導(dǎo)軌設(shè)計計算導(dǎo)軌的選擇50kg0.5kg。.滾珠絲杠及電機選型計算（Ballandmotorselectioncalculation）確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程V4500pm。1Z1500mm/min。則絲杠導(dǎo)程為Ph=Vmax/i?nmax=1500/1?4500?0.34mm實際取Ph=10mm，可滿足速度要求。計算載荷及轉(zhuǎn)速因為導(dǎo)軌在承重時的滑動摩擦系數(shù)最大為0.004，而且靜摩擦系數(shù)與摩擦系數(shù)差別不大，此處計算選取靜摩擦系數(shù)為0.006。則導(dǎo)軌靜摩擦力：??0=??0??????+??=0.004×50×9.8+4×5=22.96??式中：M——銑刀和Z軸移動臺的總質(zhì)量，經(jīng)計算M約為50kg。f——導(dǎo)軌滑塊密封阻力，按4個滑塊，每個滑塊密封阻力5N。因為這邊主要用于檢測，所以使用檢測運動接近勻速，在這種情況下阻力一般都來自導(dǎo)軌、滑塊的摩擦力。則有：nmax?nmin

=60?v/Ph=60?25/10=150????????≈????????≈??0=22.96??≈23??滾珠絲杠副的當(dāng)量載荷：????=滾珠絲杠副的當(dāng)量轉(zhuǎn)速：

2????????+????????3 ≈=23??n =nmax+nminm 2

=150計算預(yù)期額定動載荷??1、計算預(yù)期工作時間：??

=0??

?

?????????

3 23×1=√60×150×15000×100×1×1

=117.99??式中：nm——當(dāng)量轉(zhuǎn)速，nm=60?v/Ph=60?25/10=150rpmLh——預(yù)期工作時間，測試機床選擇15000小時fw——負(fù)荷系數(shù)，平穩(wěn)無沖擊選擇fa——精度系數(shù)，2fa=1fcfc=1

fw=12、按滾珠絲杠副的預(yù)期運行距離計算：式中：

3???????????=√???

?

325×103=√ ×10×10?3

23×1=3121.58??1×1LsLs

=?103m3、按滾珠絲杠副的預(yù)加最大軸向負(fù)載計算：??????=????????????=6.7×23=154.1??式中：fe——預(yù)加負(fù)荷系數(shù)，輕預(yù)載時，選擇fe=6.7Fmax——絲杠副最大載荷估算滾珠絲杠的最大允許軸向變形量dmdm?(13~1/4)?重復(fù)定位精度Z向運動的重復(fù)定位精度要求為0.005mm，則????≤1?4×0.005=0.00125mmX1、根據(jù)Z向運動行程為300mm，可計算出兩個固定支承的最大距離：??≈(1.1~1.2)???+(10~14)????=1.2×200+14×10=380????FoL1000dm2FoL1000dmd2m

?0.039式中：F0——導(dǎo)軌靜摩擦力，F(xiàn)0=23NL——滾珠螺母至滾珠絲杠固定端支承的最大距離，L=380mm則有??2??

≥0.039×√ 23×3801000×0.00125

=3.261????導(dǎo)程精度的選擇X0.005mm/1000mm300mm長度0.0015mm。確定滾珠絲杠副規(guī)格代號按照規(guī)格選取內(nèi)循環(huán)雙螺母式滾珠絲桿，型號為FYND6310-4，精度等級2級。絲桿基本導(dǎo)程Ph=10mm，絲杠底Xd2m=57mm＞3.261mm，外Xd=62mm，公稱直Xd0=63mm，額定動載荷Ca=48740N＞Cam，額定靜載荷Cao=156912N。電機選擇NASA4系MDMA152P1V,N.m,電機慣JM：0.00123Kg.m2Z向運動工件及移動臺質(zhì)量估計最大值約50Kg。1、外部負(fù)荷的轉(zhuǎn)動慣量：絲桿部分的轉(zhuǎn)動慣量：J=1m?r2=1?31.633?0.0312=0.0151996565kg?m21 2 2外部負(fù)荷的負(fù)荷轉(zhuǎn)動慣量：??2

????=??1+???(則有：

???2??

0.012=0.0151996565+50×( )2??

=0.015326308?????????=????加在電機上的轉(zhuǎn)動慣量：

0.0153263080.00123

=12.46??=????+????=0.015326308+0.00123=0.016556308???????22、摩擦扭矩：??=??????×10?3=23×10×10?3=0.0406729299013???????式中：

2?????

2??×0.9Ph——滾珠絲桿副的導(dǎo)程h——未預(yù)緊的滾珠絲桿副的效率（2級精度h=0.9）F——外加軸向載荷，含導(dǎo)軌摩擦力，其中含切削力為03、預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦扭矩：????=

?2??

1???2??2

×10?3=

7.67×102??

1?0.92× 0.92

×10?3式中：

=0.0028634136???????Fp——滾珠絲桿副間的預(yù)緊力，????

=

/3=23/3=7.67N4、支承軸承產(chǎn)生的摩擦扭矩：C603050T10.23N.m。5、加速度產(chǎn)生的負(fù)荷扭矩：根據(jù)設(shè)計要求可知：Z向工作臺運動速度為v=25mm/s，對應(yīng)電機轉(zhuǎn)速n2=150rpm，最大加速度為a=40mm/s2,則工作臺速度從0升至25mm/s所需時間：2vat=2va

=1.2522?2540當(dāng)電機轉(zhuǎn)速從n1=0升至n2=150rpm時，其負(fù)荷扭矩=???

2??(??2???1)=0.016556308×60???

2???(150?0)=0.1387018016??.??60×1.256、電機總扭矩：????=????+????+????+????=0.4162381451??.??<7.15??.??所選擇電機額定扭矩為7.15N.m，大于計算電機總扭矩3倍以上。所選擇電機扭矩符合要求。（Structureandadjustmentofballpair）滾珠絲杠副在表現(xiàn)形式上雖然有很多種，但其主要區(qū)別在以下等三個方面。螺紋滾道型面的形狀滾珠絲杠副的選擇盡管有很多種，目前在國內(nèi)比較流行且正式生產(chǎn)的，只有單圓弧型面接觸點法線與絲桿軸線的垂線之間的夾角，稱為接觸角。單圓弧型面雙圓弧型面雙圓弧型面與其不同的地方在于，它的螺紋滾道接觸角是不變的。在偏心距（e）確定后，滾珠與滾道之間任然會有會有很小的空隙，雖然這些間隙可以容納一些贓物，但是卻不會造成堵塞，不僅不會有害，反而對滾柱的滾動有好處。滾珠的循環(huán)方式滾珠循環(huán)方式一般分為兩種：內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)。（1）外循環(huán)方式（2）內(nèi)循環(huán)方式（Themethodofadjustingtheaxialclearanceandaddingthepre-tighteningforce）在這里除了需要對運動精度有要求外，它也對軸向間隙有著非常高的標(biāo)準(zhǔn)，以此確保直接的反向傳動精度，但這個過程是很困難的，還是處在理想的層面，目前最流行的雙螺母調(diào)整預(yù)緊力的調(diào)整方法只要有三種。（1）墊片調(diào)隙式滾珠絲杠上用螺釘連接兩個螺母的凸槽，中間加墊片，墊片的厚度是為了消除間隙，產(chǎn)生預(yù)緊力（2）螺紋調(diào)隙式螺紋間隙調(diào)整型是一種在螺紋外端帶有凸緣的螺母，另一種螺母沒有凸緣，用兩個圓螺母來調(diào)整間隙，在一個螺母上用鎖緊螺母即可。這種結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)整方便等特點。此被廣泛引用，但其缺點是調(diào)整后的位移不能準(zhǔn)確確定。（3）齒差調(diào)隙式3D打印機結(jié)構(gòu)設(shè)計Structuraldesignof3Dprinter3D（Compositionanddesignof3Dprinternozzle）熔融沉積成型（FDM）技術(shù)是將絲狀熱熔材料加熱融化成液體狀，通過細微的噴嘴將絲送出，層層沉積形成最終成品。噴頭是3D打印機打印零件的關(guān)鍵部件，現(xiàn)有的3D打印機噴頭主要是由兩部分組成，其中包括送絲、加熱、擠出、散熱部分。送絲結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)在它的機構(gòu)設(shè)計，主要是單驅(qū)動輪驅(qū)動，驅(qū)動輪與從動輪之間固定間距。加熱部分設(shè)計3D打印機中所用到的材料需要的翁都一般不是很高，使用我們一般不使用高功率密度的加熱棒。擠出部分設(shè)計散熱部分設(shè)計3D3D3D（Meltdeposition3Dprintingnozzleworkingprinciple）3D打印機噴頭工作原理圖上段提到過，3D打印技術(shù)就是通過連續(xù)的物理層疊加，來實現(xiàn)3維實體的技術(shù)，與傳統(tǒng)的減材制造不同，我們稱這種制造方式為增材制造。3DFX、Y3D（3Ddesignofotherparts）、機構(gòu)設(shè)計其中機構(gòu)可以包括三個部分?？刂葡到y(tǒng)主要控制著噴頭器以及位移系統(tǒng)。傳感系統(tǒng)的反饋可以分為三個個部分，對于著位置、溫度和壓力著三個方面控制系統(tǒng)通過控制脈沖數(shù)來控制角位移，來達到精確定位的目的。它也可以控制脈沖頻率來確定電機的轉(zhuǎn)速和加速度，這就是步進電機能實現(xiàn)調(diào)速的原因。這個優(yōu)點對于我們設(shè)計電機的要求完全復(fù)合，雖然其還存在著很多的確定，如自震蕩等比較嚴(yán)重的問題，但它的特點也是非常的明顯，那就是沒有誤差積累，這就可以在工作中出現(xiàn)不了太大的誤差，保證了準(zhǔn)確性。其可以準(zhǔn)確的地位到目標(biāo)，明顯要比其他的要好，而且它是屬于開環(huán)，便于控制。此外，采用細分放大器和高輸入信號頻率可以有效地減少共振現(xiàn)象?？刂破饔兄杉芷诘臅r間限制，每當(dāng)速度上升的較快時候，步進電機都會通過開關(guān)線，形成一個奇特的現(xiàn)象：極限循環(huán)，這樣的后果就是系統(tǒng)不能正常工作了，甚至嚴(yán)重一點，可能就需要維修或者更換零件來確保加工過程不被打擾。根據(jù)上面說是的，在我們設(shè)計步進電機的速度控制器時候，我們要把定位系統(tǒng)設(shè)計的快速和合理，這些都是由控制器，補償器，轉(zhuǎn)換器，檢測器所一次配合才能實現(xiàn)的。上位機給出步進電機定位系統(tǒng)的位置指令X0.當(dāng)速度控制器根據(jù)初始位置來發(fā)現(xiàn)補償位置是，目標(biāo)位置和轉(zhuǎn)向位置形成互相補償時候，會形成實際的命令來命令位置從而獲得位置偏差量。位置控制器發(fā)送的命令會根據(jù)偏差和步進電機的目前速度，然后通過分析發(fā)現(xiàn)一定的規(guī)律，由上、下速度控制器來進行計算，再通過信號轉(zhuǎn)換器來將需要的步驟進行分解為無數(shù)個方向型號和脈沖型號。更好的控制電機的方向和位移速度，可以使電機一一種速度到位系統(tǒng)指定的位置，當(dāng)?shù)降孜恢煤?，控制器必須讓電機的速度停止，這樣才可以形成停車，避免慣性這一因素的影響，確?？焖贉?zhǔn)確的完成定位控制的要求。3D（Causesandsolutionsofplugof3Dprinternozzle）3d打印機噴頭堵塞（出料不暢）的原因：1、使用材料在擠出時平均直徑不一或者出現(xiàn)集體偏大的情況。2、使用材料干凈，內(nèi)部還有少量的雜質(zhì)未清理。3、進料塞柱的位置不對，導(dǎo)致堵塞。4、進料塞柱未完好。5、材料長時間放置，導(dǎo)致進料卡住。解決方法：1、更換質(zhì)量好一點的材料。2、材料保存時要保持與空氣密閉保存，減少材料里含有的雜質(zhì)，盡量保證純凈。3、根據(jù)教程調(diào)節(jié)進料塞柱。4、更換進料塞柱。5、材料保存時要讓材料聚在一起，防止松散。噴頭清理方法：1、通過加熱到240度，讓噴出機出絲，讓其中流動的材料沖走雜質(zhì)。2、將溫度調(diào)節(jié)到材料的熔點，再用一些較小的鉆頭疏通。3、將噴頭拆下，放于丙酮溶液中清洗。FDM3d打印機出絲不順的原因和解決方法1、FDM3d打印機進料塞柱松緊不合適在出絲的不順的情況下，還聽到咚的聲音時候就說明使進料塞住因為太緊了，導(dǎo)致堵住了出絲口，如果這個時候在工作狀態(tài)時候，可以將即將進入的材料捏住，那么說明動力太低了，還是要重新調(diào)整進料塞柱松緊。2、FDM3d打印機進料塞柱磨損這個是針對第一批機器的進料機構(gòu)，如果進料機構(gòu)上有一個可以向下（注意是向下哦）按的小把手，則看下一條吧，如果有，在拆開噴頭正面風(fēng)扇下面的兩個螺絲，就能拿掉風(fēng)扇，散熱片看到進料機構(gòu)和電機，拆下進料機構(gòu)上的兩個小螺絲，拿下進料機構(gòu)，看到進料塞柱，如果進料塞柱上有明顯磨損的痕跡，就要更換進料塞柱了?？梢栽谖覀兎欠彩康奶詫毜昱牡礁倪M后的進料機構(gòu)：3、FDM3d打印機進料齒輪需要清理在拆開噴頭正面風(fēng)扇下面的兩個螺絲，就能拿掉風(fēng)扇，散熱片看到進料機構(gòu)和電機，拆下進料機構(gòu)上的兩個小螺絲，拿下進料機構(gòu)，就能看到進料齒輪，機器用久了的話會有料渣卡在齒輪的齒縫里，用刷子清理一下就好了。如果是新型的進料機構(gòu)，直接在外部通過進料機構(gòu)右側(cè)（也可能是左側(cè)）的孔就能看到進料齒輪。4、FDM3d打印機噴頭堵塞噴頭堵塞的判斷方法，將料進入進料機構(gòu)后，不要啟動進料命令，而是啟動預(yù)熱命令待噴頭和料管里面的料都熱了以后，手動將料往下壓，只要確保了料是正確進入噴頭的，如果噴頭沒有堵，那料應(yīng)該是很容易就可以被壓出來的，如果堵住了就有可能壓不出來。當(dāng)然要確保料是正確進入到了噴頭里面，確保是融化了的哦，剛剛進入噴頭的料還沒有融化，可能也壓不出來。如果堵了的話，聯(lián)系相應(yīng)的技術(shù)支持吧。5、材料問題材料可能出現(xiàn)顆粒直徑不均勻，有雜質(zhì)，材料散了以及材料受潮等原因都3D一卷重量很重的材料最終從3D打印機噴嘴里出來，依靠擠出機的工作，變成了一根細絲。如果擠出力不夠或者阻力太大，擠出口就不會有出線。以下就讓我們來了解3D噴頭的一些基本原理。（1）擠出力的產(chǎn)生：這是通過機構(gòu)的彈力，然后經(jīng)過齒輪提高的嚙合力夾住，在通電機驅(qū)動力和摩擦力帶出，從而形成擠出力。（2）擠出力的傳遞：當(dāng)彈簧的彈力使齒輪夾住，向外傳遞動力的時候，它會跟隨材料進行傳遞到噴嘴，類似與人擠人的現(xiàn)象，才能發(fā)揮作用。為了順利傳遞擠出力，必須注意兩個問題:易耗品應(yīng)垂直，如果不垂直，側(cè)向構(gòu)件會分散擠出力;消耗品應(yīng)是固體、液體或軟的。（3）阻力：當(dāng)熔化的材料形成液體經(jīng)過通道壁時候，所受到的阻力可能比較大，但只要克服了這一個阻力，就可以讓熔融的材料流出噴嘴。如果導(dǎo)線通孔太小，銅頭里面有雜質(zhì)，銅頭溫度不夠或者耗材沒有完全熔化，電阻就會太大，最后導(dǎo)線就會不光滑。（4）出料：上面提到過，但熔融的材料克服了通道表面的摩擦力的時候才才可以進入到出絲口中，這樣之后才可以進行增材制造。其中如果加熱的溫度不夠或者過高的話，也會阻礙熔融材料的出絲情況，我們也要計算在通道內(nèi)殘留的材料余量，防止材料的不足導(dǎo)致整個生產(chǎn)的失敗。從上面以及資料文獻中，我們可以了解到，3D（1）擠出力不足，因為齒輪老化生銹等一些類的問題，都有可能導(dǎo)致齒輪之間的摩擦力不足，導(dǎo)致擠出力不足，也有可能是材料所受到的摩擦阻力過大，導(dǎo)致兩者之間的差值太小，動力不足。解決辦法：對各個零件尤其是齒輪進行保養(yǎng)，確保其參數(shù)的穩(wěn)定性，使摩擦力增大，確保動力足夠。同時也得確定好摩擦阻力的大小，以保證擠出力夠大。(2)打印東西產(chǎn)生變形，變形變小，動力不足導(dǎo)致嚙合力不足以使材料的摩擦力增大。應(yīng)對措施：維修壞了的打印件，或者更換其他的打印件，為了之后避免之后類似的事情發(fā)生。也可以檢查一下其他部件是否正常和固定螺絲是否擰緊。但如果沒有備用的零件進行更換，就將損壞的零件放在熱水中，手動還原其外形，并打印替換件。(3)有可能使安裝東西裝反了，檢查一下是否安裝完整有可能風(fēng)扇裝反導(dǎo)致材料散熱不足，導(dǎo)致液化程度較高，無法制造的時候形成快速冷卻形成穩(wěn)定的打印件。解決方案：在風(fēng)扇前用用紙條試試風(fēng)向，看電風(fēng)扇面前的風(fēng)往那邊吹，然后檢查一下打印的東西有沒有太熱。(4)擠出口被廢物堵住。解決辦法：這種情況我們一般采用加熱法，將噴頭加熱到一定的溫度，使其內(nèi)部雜質(zhì)輕微液化，然后用最細的扳手伸入到擠出口中，將堵塞在擠出口里的廢物雜質(zhì)帶出。如果還不能解決問題，那么請用別的直徑較小且具有一定剛度的物質(zhì)清理擠出口。(5)3D9結(jié)論9結(jié)論標(biāo)準(zhǔn)件的選型設(shè)計Standardpartsselectiondesign軸承的設(shè)計與計算（Designandcalculationofbearing）由于這次設(shè)計的桌面型增減材數(shù)控機床的銑床部分只要用于切削平面和打查軸承手冊得：32907型軸承基本額定動載荷Cr=78.8KN，e=0.31，Y=1.9。32908型軸承基本額定動載荷Cr=66KN，e=0.37，Y=1.6。軸承當(dāng)量動載荷的計算切削力的計算根據(jù)公式??=??切

??得：??切

=??，根據(jù)典型切削工藝取n=1200r/min????= ??????

=3.14×6×1060=0.333??/??1000×60?? =??=0.2342=0.704????徑向力的確定

切 ?? 0.333組合方式如圖所示，下為徑向力公式，可知：?? =61??

=61

×0.704=0.181KN??1 237切

237????2=????1+??切=0.181+0.704=0.885????s查機械設(shè)計手冊得，單列圓錐滾子軸承的派生軸向力為??=????，則2????=????1=0.181=0.047????1 2?? 2×1.9??=????2=0.885=0.28????2計算兩軸承的軸向載荷

2??

2×1.6軸承外加的軸向力????=2??????2+????=0.28+2=2.28????>??1????1=??2+????=2.28????????2=??2=0.28????P查機械設(shè)計基礎(chǔ)得：載荷系數(shù)????=1.5軸承Ⅰ的當(dāng)量動載荷P1：=2.28

=12.6>??=0.420.181查機械設(shè)計手冊得：??1=0.4，??1=1.4??1=????(??1????1+??????1)=1.5×(0.4×0.181+1.4×2.28)=4.9????軸承Ⅱ的當(dāng)量動載荷P1：=0.28

=0.32<??=0.44????2

0.885查機械設(shè)計手冊得：??2=1，??2=0??2=????????2=1.5×0.885=1.33????驗算兩軸承的壽命由于軸承是在正常溫度下工作，t<120℃，查表機械設(shè)計手冊得????=1圓錐滾子軸承??=10，則軸承I的壽命3106

??????????

106

1×78.8

10軸承Ⅱ的壽命

??10?1

(60??

)??1

= (60×1060

4.9

)3=165060.6???10?2=

10660??

(??????????2

)??

= 10660×1200

1×6610( )3=7060745.1?1.33530024連接件的選擇（selectionofconnector）3D結(jié)論9conclusion。參考文獻[13，2002.1[2]機床設(shè)計手冊編寫組主編.機床設(shè)計手冊第三冊,部件、機構(gòu)及總體設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，1986.12[3]文懷興、夏田主編.數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.6[4]蔡厚道、吳暐主編.數(shù)控機床構(gòu)造.北京：北京理工大學(xué)出版社，2007.2[52006.1[6，1987.3[7]邱宣懷等編著.機械設(shè)計（第4版）.北京：高等教育出版社，1997[8]李凱嶺，宋強主編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ).山東：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2005.9[9]甘永立幾何量公差與檢測上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2005.7[10]美國可切削性數(shù)據(jù)中心編.機械加工切削數(shù)據(jù)手冊：第三版，第二卷.北京：機械工業(yè)出版社，1989[11]馬立杰,樊紅麗,盧繼平,龐璐.(2014).基于增減材制造的復(fù)合加工技術(shù)研究.裝備制造技術(shù),7,57-62.[12]陳奕成,方輝,黃小林,袁婷婷,張笑語.(2017).桌面型增減材復(fù)合機床的設(shè)計和構(gòu)建.機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,30(4),171-173.[13]宮文峰，黃美發(fā)．逆向工程技術(shù)的應(yīng)用與研究［J］．機械設(shè)計與制造，2013(1):[14]李郁，孫東?。耪撃嫦蚬こ碳夹g(shù)的應(yīng)用［J］．現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2011(3)[15]GB18352.6-2016，輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）[S].[16]RodriguezP，LabargaJ.Anewmodelforthepredictionofcuttingforcesinmicro-end-ngopeaons.nalofMaeasocengehnoog，202（1：2268.[17]洪月蓉增減材復(fù)合數(shù)控機床沈陽機床（集團）設(shè)計研究院有限公司上海分司,200433[18]王雪瑩.3D打印技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及前景分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2012(26):3-5.[19]彭偉，王寶，邵璟增減材復(fù)合機床開發(fā)及應(yīng)用研究項目WMEN.2018年第四期AlexanderG.CooperFabricationofceramiccomponentsusingmoldshapedepositionmanufacturing[D].Stanford1999.Hans.FabricationofTurbineCompressorShaftAssemblyforMicroGasTurbineEngine[D].Stanforduniversity,2000.[22]J.M.Pinilla,F.B.Prinz.Lead-timereductionthroughflexiblerouting:applicationtoShapeDepositionManufacturing[J].InternationalJournalofProductionResearch,2003,13:29572973.[23]K.P.Karunakaran,S.Suryakumar,etal.Lowcostintegrationofadditiveandsubtractiveprocessesforhybridlayeredmanufacturing[J].RoboticsandComputer-IntegratedManufacturing,2010,26:490-499.[24]馬立杰，樊紅麗，盧繼平，龐璐基于增減材制造的復(fù)合加工技術(shù)研究北京理工大學(xué)機械與車輛學(xué)院，北京100081[25]韓立洋，郭旭紅．逆向工程技術(shù)在機械領(lǐng)域的應(yīng)用［J］．蘇州大學(xué)學(xué)報(工科版)，2004(28):58－60．[26]鄒來勝，方輝，黃小林，陳奕成，袁婷婷桌面增減材復(fù)合機床的虛擬裝配與裝配精度檢測四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院，四川成都610065ZhuHu,KunwooLee,.Determinationofoptimalbuildorientationforhybridrapidprototyping[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2002:378-383.ZhuHu,KunwooLee.Concaveedge-basedpartdecompositionforhybridrapidprototyping[J].InternationalJournalofMachineTools&Manufacture,2005（45）:35-4翻譯部分中文譯文

混合增減材制造作者：AzadehHaghighi,YiranYang由于制造復(fù)雜幾何圖形和減少材料浪費的優(yōu)點，增材制造已被應(yīng)用于，該混合過程是利用一個六自由度(DOF)機器人手更好的表面質(zhì)量的樓梯錯誤,生產(chǎn)高質(zhì)量的自由表面通過動態(tài)調(diào)整工具軸61.介紹增材制造3D3DAM3]。由于AM與傳統(tǒng)的減法制造(SM)工藝相比具有明顯的優(yōu)勢，AM技術(shù)得到了廣泛的關(guān)注，AM9AM/商用AMDOF)，3D流行的方法:(1)集成的三自由度是過程/機旋轉(zhuǎn)印刷平臺介紹了一個,兩個或兩個更高的額外程度的移動到當(dāng)前機制[10],(2)使用一個工業(yè)機器人手臂有超過三個自由度,也可以集成在一個旋轉(zhuǎn)的構(gòu)建平臺進一步減少流動性約束[11],(3構(gòu)或現(xiàn)有的3D[9]3Lee和Jee[125AM32等人，[11]AMSong[9]中，該過程顯示了改進不同測試幾何形狀的質(zhì)量的潛力。Rieger等人，[136AMDing6214]。提出了一種考慮旋轉(zhuǎn)部件懸垂結(jié)構(gòu)的新型切片方法，盡管多軸加工過程和他們對消除需要支持結(jié)構(gòu)過剩功能的優(yōu)點是提高質(zhì)量和減少生產(chǎn)時間的能力,但最后的部分仍然需要進一步增強質(zhì)量達到標(biāo)AMAM過程和SM/工作站已被開發(fā)和報告的文獻(如車磨機、磨粉機、激光切割、電火花加工、激光熱處理、鈑金成型等。AM[16]或使用多個添加劑頭來制備多材料沉積[17AM工藝目前局限性的一種有前途的解決方案[18,19]是再制造應(yīng)用[20][15,21,22AMSMSMAM/SMAM/Lin[23]提出了一種新的金屬制造航空發(fā)動機中重要的功能部件——超級合金整體葉輪具有復(fù)雜的自由Xiong等人[24Karunakaran253DChoi等人[26COlaser2文獻中所開發(fā)的混合工藝顯示了質(zhì)量改進的潛力。然而，他們?nèi)狈χ圃霯iou10]開發(fā)了一種金屬結(jié)構(gòu)的混合工藝，包括激光沉積系統(tǒng)和在一個工作站的數(shù)控銑削機構(gòu)與五軸運動模式。結(jié)果表明，五軸混合工藝可以顯著降低材料消耗和生產(chǎn)時間。此外，采用數(shù)控銑削工藝可以獲得滿意的表面質(zhì)量。Lee[27FDM(熔融沉積建模)180FDM雖然所討論的混合增減材過程可以有多軸運動(主要由旋轉(zhuǎn)構(gòu)建平臺引SMAMXYZSMAM3自由度的機械裝置。根據(jù)文獻，目前唯一的多軸機器人增減材的研究是通過KeatingOxman[29印速度(0.23DXYZ為了填補這一研究空白，本文提出并開發(fā)了一種新型的混合增減材制造HASM6AMSMAMSMHASMAMSM，HASM1(2過使用6(34)/5)66HASMAMSM2HASMHASMHASM4來的工作將在第5部分進行討論。2.系統(tǒng)設(shè)計HASM過程的硬件配置設(shè)計如圖所示.圖1部分主要由四個部分組成：一個6AMSMAMSMHASM253580圖一：HASM進程的硬件設(shè)計與配置FDMPolyJetAMAMAMt2圖二：HASM進程的硬件布局3.系統(tǒng)控制HASM1(3/HASM3CAD3DSM/減法加工在混合制造中的應(yīng)用范圍可以通過加入更多類型的減法加工特征AMTADTAD(1TADTAD2TADsTAD3TADs:通過不斷調(diào)整TAD以匹配表面法線來制造特征。為了利用這種增加的靈活性，新的切片算法可以支持多個TADs（在多平面工具路徑[30])或動態(tài)TADs[9MATLABHASM/減磁頭的代碼USB平臺校準(zhǔn)最初是在機器人軟件中使用集成平臺的精確副本進行的。因此，機器人軟件會自動計算出目標(biāo)相對于世界、基地、工具坐標(biāo)系的坐標(biāo)(如圖4)。然而，由于平臺制造過程中產(chǎn)生的誤差，我們采用了一種尋找最佳最小Z值的試錯方法。生成的代碼是派遣到機器人手臂控制器包含path-related數(shù)據(jù):(1)目標(biāo)的坐標(biāo),(2)序列的目標(biāo),(3)配置和定位機械臂在每個目標(biāo),(4)SM,(5)工具的重量、重心,和中心點(6)（如機器人運動指令，關(guān)節(jié)或直線運動，速度，目標(biāo)的終止形式)。派遣代碼添加到增減材控制器,然而,有一個刀位點格式包括以下數(shù)據(jù):(1)目標(biāo)的坐標(biāo),(2)序列的目標(biāo),(3)機器人移動速度,(4)擠壓速度/主軸轉(zhuǎn)速,和(5)附加信息(風(fēng)扇開/ArduinomegaDeviceNetHASM4(XYZ)應(yīng)該轉(zhuǎn)換為世界/基礎(chǔ)坐標(biāo)系中的(XyZ1，齊次變換矩陣(H)可以表示為:txty,和tzX、YZ90度旋轉(zhuǎn)沿Z軸(φ=90)執(zhí)行一個順時針的方向。δx的翻譯,δy,δ'z和δ'x也執(zhí)行目標(biāo)移動到中心,然后期待更高的高度構(gòu)建平臺。變換表示為:?X′??100δX′??cosφ?sinφ00??100?δx??X???ZY′′??=??001001δ0′z????sin0φcos0φ1000????00101?0δy????Yz??10001000100011(2)XYZX′Y′Z′是世界上最后的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換/機器人基礎(chǔ)坐標(biāo)系。切片軟件坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系在這一轉(zhuǎn)換中相互重疊。圖三：HASM過程的軟件原理圖和控制流程圖四：HASM過程坐標(biāo)系統(tǒng)的說明和轉(zhuǎn)換（a）（b）自由曲面銑削（a）印刷表面（b）印刷件機加工表面（c）擠壓塑料表面輪廓圖七：表面質(zhì)量比較（a）使用3軸打印（b）在沉淀最后一層時使用HASM工藝（c）調(diào)壓頭調(diào)配4.案例研究5HASMHASM工藝并不局限于PLA材料的制造。它還可以加工ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)，并可以進一步擴展到金屬通過調(diào)整硬件設(shè)計。6HASM線性的。換句話說，TADTAD圖八：多平面加工的混合制造（a）（b）圖十：唯一可行的配置使用的添加劑頭5自由度的能力，導(dǎo)致碰撞圖十一：附加頭的配置采用第六根旋轉(zhuǎn)軸，避免碰撞圖十二：機器人手臂的配置使用第六轉(zhuǎn)軸，避免碰撞圖十三：設(shè)計的試驗部分（a）有支撐結(jié)構(gòu)（b）無支撐結(jié)構(gòu)為了演示所開發(fā)的高速磁振子過程的動態(tài)TAD調(diào)整能力，設(shè)計了一個具有正弦函數(shù)的自由曲面。在打印或銑削過程中，通過調(diào)整刀具的坐標(biāo)系統(tǒng)來匹配自由曲面的法向量，加法頭和減法頭都可以沿著路徑成功移動，5aHASM5b)由于零件在打印過程后沒有重新定位(其坐標(biāo)系統(tǒng)沒有改變)，因10026HASMHASM)。HASM6HASMHASMSM機頭對加工好的零件進行表面加工，從而提高表面質(zhì)[24]中的分析相似。在圖6中，試驗部4.1HASM6(b)中與僅使用AM技術(shù)制作的相同零件的表面輪廓相比較。在圖6(a)中，以及可從供6(c)中。即使沒有對表面AMFDM工藝)制造的零件相比，HASM工藝的表面輪廓顯示出更好的質(zhì)量。但是，表面質(zhì)量仍然不如供應(yīng)商提供的擠壓塑料棒的加工表面。6SMAMSM3AMHASMX、Y、ZTAD(bTADsTADZ4Z軸方向與搭建方向?qū)R。但是，在多個TADs場景中，首先使用與第一個場景類似的常量TADTADTAD7HASM工藝獲得更光滑的表面，明顯降低了階梯誤差。在圖7(c)中顯示使用多個TADs場景打印最后一層以改善表面質(zhì)量時的機器人手臂配置。HASM/AMSM6為了演示所述的性能，設(shè)計了具有加性和減性特征的部件，如圖8(a)所SMPLA8(bSM3-DOFAM8(c))，在此過程中，TAD)TAD6TAD除了具有多平面打印能力外，HASMSM也可以用于制造不同的加工特征，而不一定是為了表面加工(如表面拋光)。，槽位特征如圖8(b)所示。圖十四：研究案例的生產(chǎn)時間分解與五自由度混合增減材相比，六自由度混合增減材中的六自由度旋轉(zhuǎn)軸494.39.在新的測試部分，兩個突出的466個軸都需要參與進來，以避免添加頭與打印平臺之間的碰撞(如圖10-12所示)。沒有第六軸提供的額外自由度，唯一可能的制造方法是通過重新定位零件來改變設(shè)置，這可能導(dǎo)致額外的生產(chǎn)時間。此外，定位過程中不可避免的FDMAMAMHASM4.29(a)中考慮和獲得的材料廢料和所需的生產(chǎn)時間進行比較。I4.383-DOF，3-DOF(用于主體)，6-DOF打印(用于外伸特征)。在案例II中，相同的零件是由HASM33III8(aCaseIII3-DOFblock,mainbody,overhangfeature3D3-DOF131HASM6339%,4245%，IIIIII2由于使用3-DOFAM工藝制造懸垂特征所需要的支撐結(jié)構(gòu)約占總材料浪費的62%。然而，在案例3中，材料廢料來自支撐結(jié)構(gòu)，因為該部分完全使用AM工藝制造。此外，在混合制造的情況下，我可以節(jié)省6.72