3D打印設(shè)備機械機構(gòu)設(shè)計摘要基于FDM的3D打印已逐漸演變?yōu)樾碌闹髁魈幚砑夹g(shù)。與傳統(tǒng)制造技術(shù)不同，基于FDM的3D打印機可以降低制造復雜零件的難度，易用性，低成本和各種打印材料。但它也面臨著許多困難和挑戰(zhàn)。特別是，檢查了模塑精度，印刷速度，測試速度和新材料的開發(fā)。因此，我仍然有很大的空間來開發(fā)和推廣3D打印技術(shù)。為了解決現(xiàn)有基于FDM的3D打印機的缺點，如此低的打印性能和差的構(gòu)建精度，我分析了3D打印機的原理并改進了3D結(jié)構(gòu)機器設(shè)計。根據(jù)另一個分工，三維打印機分為擠出機構(gòu)，送絲機構(gòu)，傳送機構(gòu)，散熱結(jié)構(gòu)，伺服系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)等。我設(shè)計了一個無線傳輸系統(tǒng)。對于不同的噴嘴直徑設(shè)置連接線的近端輸送的線和進一步管理線的方法減小了提取機構(gòu)的應(yīng)力并提高了打印速度。改善環(huán)形加熱器的結(jié)構(gòu)，選擇加熱器數(shù)量，長度，高度等參數(shù)的最佳組合，增強散熱性，解決關(guān)閉打印機的問題。分析了三維打印機軸承元件的強度和剛度，并測試了機械設(shè)計的可能性。模擬了噴嘴內(nèi)液體的實際運動，驗證了三噴嘴擠出機構(gòu)和噴嘴設(shè)計的可行性。對3D打印機的溫度控制系統(tǒng)進行測試，以確保工作過程的穩(wěn)定性。刪除并比較傳統(tǒng)的pid和混合pid響應(yīng)。選擇更合適的控制算法以更精確地調(diào)節(jié)溫度?；贔DM技術(shù)的三維打印機設(shè)計及控制系統(tǒng)測試可以提高送絲的絲堵塞、唾液和動力不足等問題,同時提高印刷精度和印刷速度。基于FDM技術(shù)的3D打印機的設(shè)計通過對設(shè)計的3D打印機進行了多項打印樣品的測試,滿足了設(shè)計要求,為以后的3D打印機開發(fā)提供了參考,具有較高的精度和效率。關(guān)鍵詞：FDM；3D打印機；擠出機構(gòu)目錄第1章緒論 21.1課題研究的背景和意義 21.23D打印機的分類與基本原理分析 31.2.13D打印機的分類 31.2.2基于FDM技術(shù)的3D打印機的工作原理 71.3基于FDM技術(shù)的3D打印機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 91.3.1國外研究現(xiàn)狀 91.3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 101.3.3存在的問題 121.4本文研究內(nèi)容 13第二章基于FDM技術(shù)的3D打印機核心機構(gòu)及結(jié)構(gòu)設(shè)計 142.1引言 142.2基于FDM技術(shù)的3D打印機總體設(shè)計 142.3基于FDM技術(shù)的3D打印機三噴嘴擠出機構(gòu)的設(shè)計 182.3.1三噴嘴擠出機構(gòu)的擠出方式選擇 182.3.2三噴嘴擠出機構(gòu)的噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計 192.3.3三噴嘴擠出機構(gòu)的布局設(shè)計 242.4送絲機構(gòu)的設(shè)計 262.4.1影響送絲驅(qū)動力的因素 262.4.2送絲機構(gòu)的設(shè)計 282.5散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計 302.5.1散熱結(jié)構(gòu)熱分析 302.5.2散熱結(jié)構(gòu)模型建立 312.5.3散熱結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)分析 322.6傳動機構(gòu)設(shè)計 362.6.1傳動機構(gòu)運動方式分析 362.6.2傳動機構(gòu)方案設(shè)計 372.7機身結(jié)構(gòu)和工作平臺設(shè)計 392.7.1機身結(jié)構(gòu)設(shè)計 392.7.2工作平臺設(shè)計 40第三章結(jié)論 41致謝 42參考文獻 43第1章緒論1.1課題研究的背景和意義三維打印是一種集數(shù)字化、使用人工智能和新材料的新生產(chǎn)方法。今天的世界3D打印已經(jīng)改變了打印技術(shù)的類型。根據(jù)不同的印刷原理，它分為快速合金原型（FDM），光固化（SLA），三維粉末粘合（3DP）和選擇性激光擺動（SLS）。與其他技術(shù)相比，基于FDM的3D打印機在打印過程中不會產(chǎn)生有毒氣體或化學產(chǎn)品，而是在適合家庭和辦公室使用的簡單安全的環(huán)境中運行。印刷品要求相對較低。印刷材料具有成本低，使用率高，運輸方便的優(yōu)點。同時，對于某些復雜產(chǎn)品，傳統(tǒng)的加工技術(shù)不易重新配置，由于加工設(shè)備的限制，這往往會影響設(shè)計和加工過程中零件的制造精度。但是，基于FDM的3D打印機可以很好地解決這些問題。目前，基于FDM的3D打印廣泛應(yīng)用于醫(yī)療和國防邊境地區(qū)。中國政府也通過3D打印加大了發(fā)展力度。對新材料生產(chǎn)反復描述了“五年計劃”，明確概述了改進材料生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新和研發(fā)體系。然而，在基于FDM的3D打印機市場中，由于相對成熟的國外技術(shù)，3D打印機的準確性和速度具有更多優(yōu)勢。中國的許多高質(zhì)量固定3D打印機僅依賴進口，高進口價格和高維護成本的問題是一個問題。因此，在全國范圍內(nèi)研究和開發(fā)基于FDM的3D打印機對于促進中國普通家庭使用和跨境科技領(lǐng)域非常重要。利用現(xiàn)有3D打印機功能開發(fā)3D打印機可以提高設(shè)計精度，提高打印速度，降低成本并獲得大量促銷活動，是該領(lǐng)域的熱點現(xiàn)在是。在各國政府和科學家的共同努力下，基于FDM的3D打印機的發(fā)展將在未來幾十年內(nèi)變得更加成熟和強大。提高中國制造業(yè)在醫(yī)療，教育和國防領(lǐng)域的國際地位。我們開發(fā)了基于fdm技術(shù)的3D打印設(shè)備。設(shè)計并改進了打印機的機器設(shè)計。同時，我們檢查了一個控制系統(tǒng)，以提高打印精度和打印速度。它為今后開發(fā)更先進的成型設(shè)備提供了基礎(chǔ)，為今后實現(xiàn)準確，快速的印刷提供了良好的參考。簡而言之，設(shè)計高精度，高打印速度的3D打印機是切實可行的。1.2.13D打印機的分類目前,世界各國都在開發(fā)不同類型的3D打印機。這些3D打印機可以根據(jù)不同的工作原理和機械結(jié)構(gòu)進行分類。具體分類如下:(1)根據(jù)3DP打印機的不同工作原理,三維打印可分為選擇性激光燒結(jié)(SLS)、光固化(SLA)、三維粉末粘接(3DP)和熔融沉積快速原型(FDM),如圖1-1、1-2、1-3、1-4所示：圖1-1選擇性激光燒結(jié)成型機圖1-2光固化成型機圖1-33DP成型圖圖1-4FDM成型圖三維印刷技術(shù)的基本原理是材料的疊加和積累,但不同形式的疊加和印刷材料在成型過程中導致了不同的技術(shù)原理。因此,成形零件的力學性能和成形速度也不同。標準1-1給出了四種典型3D打印機的工作原理和主要成形特性的比較結(jié)果。表1-13D打印成型技術(shù)對比(2)根據(jù)不同的機械結(jié)構(gòu),打印機可根據(jù)不同的打印原理分為四類,如表1-1所示。每臺打印機可根據(jù)不同的機械結(jié)構(gòu)進行分類。根據(jù)不同的機械結(jié)構(gòu),FDM3D打印機主要有三種類型:Reprap、制造商機器人和Ultimaker。如圖1-5、1-6、1-7所示：這三種型號由于其不同的機械結(jié)構(gòu),在安裝、調(diào)試和使用方面有不同的要求。這些差異最終反映在成型機的印刷精度和速度上。表1-2列出了三種典型的FDM3D打印機型號的優(yōu)缺點。表1-2三種FDM型3D打印機機型特點1.2.2基于FDM技術(shù)的3D打印機的工作原理基于FDM的3D打印機由兩部分組成：主要是機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)。只有3D打印機的機械結(jié)構(gòu)不能正常工作。3D打印機還需要控制系統(tǒng)，相關(guān)系統(tǒng)軟件和切割軟件才能成功打印3D打印產(chǎn)品。行動計劃如圖1-8所示。其中，工作平臺提供印刷空間，送絲機構(gòu)為電線供電，擠壓機構(gòu)負責加熱和擠壓電線，步進發(fā)動機電源和控制系統(tǒng)負責掃描路徑。fdm過程是印刷材料的疊加。線輸送機構(gòu)提供用于提取機構(gòu)的線輸送裝置。在加熱室中加熱電線后，將其熔化并供給噴嘴。在外部控制系統(tǒng)的控制下，噴嘴打印出二維平坦路徑。每個平面都正常打印，噴嘴行進一段距離，打印下一個平面，最后獲得3D結(jié)構(gòu)壓力[3]。在此過程中，為每個圖層組合整個圖層以打印整個對象。設(shè)計和構(gòu)建3D組件模型的過程。流程圖如下圖1-9所示：基于FDM的3D打印機的優(yōu)點是：（1）工作環(huán)境是一種簡單，安全，無有毒的化學氣體，適用于家庭和辦公室使用，這是由于傳統(tǒng)加工技術(shù)設(shè)備的限制。在設(shè)計和加工零件時，零件的制造精度往往受加工技術(shù)的影響，結(jié)構(gòu)難以實現(xiàn)?；贔DM的3D打印機使這些產(chǎn)品的打印變得簡單。1.3基于FDM技術(shù)的3D打印機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1國外研究現(xiàn)狀以前，國外對基于FDM的3D打印機的研究已經(jīng)開始。多年的發(fā)展使印刷技術(shù)相對成熟。1）基于FDM技術(shù)的三維打印機機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的研究來自丹麥的貝里尼安娜，將噴頭安裝在三維打印機的原始機械結(jié)構(gòu)上。印刷和成型速度優(yōu)于原始機械系統(tǒng)[4]。印度理工學院開發(fā)了一種新的FDM3D打印機。PrinterDiskPrinter為原始打印機底座增加了兩個自由度。可以圍繞x和y軸旋轉(zhuǎn)兩個額外的自由度，以便可以使用多個自由度打印，并且當打印薄的彎曲部分時這兩個額外的自由度減少步驟錯誤，不需要額外的支持。用于提高印刷強度的懸掛結(jié)構(gòu)[5]美國公司Stratasys生產(chǎn)了一種最大尺寸為590mm*500mm*590mm的新型打印機。這種類型的打印機是第一個使用磁懸浮定位系統(tǒng)的打印機。它可以同時控制兩個噴嘴。并顯著提高打印速度。朱大平和劍橋大學實驗室生產(chǎn)半導體器件和薄膜晶體管，共同開發(fā)可用于生產(chǎn)目的的印刷設(shè)備和印刷系統(tǒng)。2）FDMgiordanomitr.a.基于分析的三維打印機三維打印機的拉伸強度和其他機械性能通過基于FDM技術(shù)測量樣品，冷軋是PLLA形狀[7]結(jié)論是可以改善機械性能。馬來西亞科技大學Dr.LeeLineABS打印材料3DFDM打印機使用Taguchi方法通過許多研究確定距離和打印部分單個打印層靈活性和厚度的最佳參數(shù)網(wǎng)格線裂縫之間的空間得到連接。博洛尼亞CroccoloD.使用實驗方法組合產(chǎn)生機器曲線特征的圓圈和樣條的方向的效果具有預測形成的細節(jié)的機械性質(zhì)的理論模型。材料ABS-M30已標記。預先建立的理論模型打印出FDM樣條機并測試其機械性能。最后，恢復強度和楊氏模量是決定機械性能的決定因素。g.pawankumar和srrivasprakashregalla支持結(jié)構(gòu)，影響與印刷品隨時間印刷的相互作用，最后優(yōu)化印刷時間和支撐結(jié)構(gòu)。為了應(yīng)用成形方法[11]，我們提出了一種制造Massie成形和成形FDM印刷的主要材料的方法。新加坡國立大學Dietmarw開發(fā)了一種新型plc材料，可用于組織工程研究。我們開發(fā)了一種新型復合材料，可增加10％的ABS樹脂，從而獲得基于ABS的新型布線。性能得到了很大提高[12]。通過改變實驗性abs材料的性能，它可以更好地與水結(jié)合。ABS生物相容性材料改善了FDM加工在生物領(lǐng)域中發(fā)揮更重要的作用[13]。Ho-Kim-chanJorgeMeares和具有低熔點溫度特性的材料，新使用的金屬材料。根據(jù)本發(fā)明的這個方面，在打印過程的參數(shù)選擇中定義了規(guī)則[14]。olafdigeer和sarathsingahumennyFDM在電路處理技術(shù)領(lǐng)域取得了成功。通過導電印刷彎曲法成功實現(xiàn)聚合物層分級[15]1.3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀中國基于FDM的3D打印機研究期可追溯到20世紀90年代初。首先，主要研究人員是來自中國所有大學的師生。在清華大學，西安交通大學和南京大學取得了最好的成績。從那時起，社會上的許多公司開發(fā)出具有全功能和優(yōu)異性能的FDM成型設(shè)備，可以印刷相對復雜的產(chǎn)品。隨著市場和技術(shù)的發(fā)展和成熟，每個公司都有自己的特點。公司還在3D打印市場工作：北京銀華激光快速成型技術(shù)有限公司，上海敦諾實業(yè)有限公司，北京山國科技有限公司，北京方明達科技有限公司，南京基于FDM的3D打印機精度有助于速度，材料測試和開發(fā)1）基于fdm技術(shù)的fdm技術(shù)基于mrpms和3d打印mem-200和基于men-250的機械結(jié)構(gòu)研究首次開發(fā)：金一帆，張章等人介紹了半導體冷卻技術(shù)，液壓可變功率冷卻系統(tǒng)散熱低散熱[16]FDM技術(shù)，結(jié)合冷卻技術(shù)與三維打印溫度控制，開發(fā)半有效解決3D打印過程中的一些交叉因素基于此，Sisiuobin和王春霞改進了3D打印機的供應(yīng)系統(tǒng)。ShenBinKyung和GuanYupeng在具有平行臂的單色3D打印機中完成噴水機制，創(chuàng)建一維三維產(chǎn)品梯度，使用雙進料擠出機制提取材料以熔化和混合改進了原來的單噴嘴?；旌闲Ч≡诨旌鲜襕18]。通過對擠出機構(gòu)的研究和分析，現(xiàn)有的3D打印機，線材和噴嘴如高艷芳創(chuàng)造了一種新型的3D原型梁松松設(shè)計的基于FDM技術(shù)的并行3D打印機。并行結(jié)構(gòu)化3D打印機旨在考慮機器系統(tǒng)，設(shè)備控制系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)帳戶。在打印過程中分析了機器錯誤和過程參數(shù)，并描述了錯誤的來源[21]。2）基于fdm的三維打印機控制系統(tǒng)宋平蓮和江素華研究開發(fā)了基于三維系統(tǒng)創(chuàng)建的基于3dfdm打印機的基于開放式gl的三維打印機仿真系統(tǒng)。仿真系統(tǒng)在3d打印機過程中取得了成功[22]。毛磊和郭小金成功實施了基于Linux的3D打印機系統(tǒng)[23]。吳海西，于中華等人開發(fā)了一種基于聲發(fā)射傳感器的損傷監(jiān)測系統(tǒng)，并進行了相關(guān)實驗，以獲得相關(guān)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)基本上執(zhí)行典型的FDM3D錯誤識別，錯誤識別的準確率為9462％[24]。華中科技的李忠峰和王岑君使用開放式GL處理機制，MFC文檔和透視結(jié)構(gòu)來進行錯誤修復算法應(yīng)用研究。3）基于fdm的切削算法研究經(jīng)過多次實驗的李戰(zhàn)力和丁玉成試驗影響印刷性能的因素?；谠嫉娜乔懈钏惴?，提出了兩種算法，快速排序和快速分層，以及一種新的布局軟件[26]。劉光福，李愛平分析了軟件的總體布局和相關(guān)的模塊功能，提出了一種新的坐標計算機系統(tǒng)轉(zhuǎn)換方案和一個快速的三維固定零件坐標系統(tǒng)。工具原型工具軟件[27]。西安工程大學張建平和徐光申開發(fā)了一種基于SolidWorks3D的CAD模型直接建模方法[28]。李永清等。研究了fdm成形機的精度控制，確定了線速和噴嘴速度的數(shù)學模型[29]。來自西北工業(yè)大學的郭磊和陸暢德提供了新的視角來改善FDM印刷模型的表面質(zhì)量，改進CAD預處理方法，并獲得良好的印刷效果[30]]。上海交通大學的王天明等人在形成FDM時解決了彎曲部分的問題[31]。李慎，蔣本琪，王建斌等領(lǐng)域已經(jīng)補償了STL的準確性。使用新生成的STL文件，您可以確保模型每個部分的準確性，減少文件大小并減少計算過程中的數(shù)據(jù)量。這有助于提高STL文件模型的準確性[32]。1.3.3存在的問題據(jù)統(tǒng)計，基于FDM技術(shù)的3D打印機生產(chǎn)的產(chǎn)品中有80％仍然是未加工產(chǎn)品，必須在以后加工。其他產(chǎn)品中只有20％是成品。結(jié)果表明，基于fdm的3d打印機的改進有很多方面。其中，機械機構(gòu)和基于FDM的3D打印機技術(shù)具有以下缺點：（1）輔助對象需要額外的支撐機制：由于基于FDM的3D打印機的重力至，它無法打印暫停。因此，有必要在懸掛物體下方印刷上部結(jié)構(gòu)。目前，大多數(shù)3D打印機都使用單個噴嘴進行打印，并負責打印部件表面，內(nèi)部填充和外部支撐。打印速度低，打印精度低。（2）當散熱器內(nèi)的熱量被打印出來時，它不能隨時間釋放，保險絲可以復位，噴嘴可以鎖定。（3）送絲方式的送絲機構(gòu)具有印刷精度一旦實現(xiàn)，就無法實現(xiàn)打印速度。相反，它們不符合打印速度和準確性。同時，電線管理過程存在一個問題，即電線管理過程不充分并影響打印質(zhì)量。（4）只能印刷塑料制品以限制成品的硬度。（5）較薄的層需要更多的層并且更長，因此許多噴嘴可以同時提高打印速度?；贔DM的3D打印機的機制和技術(shù)存在一些缺點，但基于FDM的3D打印機在國內(nèi)外也存在差距。比較了國內(nèi)外fdm型3D打印機的具體參數(shù),如表1-3所示。表1-3國內(nèi)外FDM型3D打印機參數(shù)對照表從表1-3中我們可以看到,國外的印刷厚度可以達到0.05-0.4mm,而國內(nèi)國家的印刷厚度只能達到0.1-0.4m。在印刷速度方面,國外可以達到10-100毫米,而中國只能達到30-80mm[34]。國外印刷精度與印刷速度和最大打印速度之間存在較大差距。機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)仍有許多需要改進的領(lǐng)域,與國外發(fā)達國家的總體技術(shù)仍有一定差距。我國3D打印的整體發(fā)展還存在一些不足。由于高溫,國內(nèi)3D打印機容易出現(xiàn)扭曲邊緣、溢出和打印效果差的情況。1.4本文研究內(nèi)容基于FDM的3D打印機正在發(fā)展成為新的主流處理技術(shù)。與傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)不同，3D打印可以降低制造復雜零件的難度，易于使用，成本低，并且易于獲得印刷材料。但它也面臨著許多困難和挑戰(zhàn)。因此，3D打印技術(shù)的發(fā)展和傳播有很大的空間。本文概述了基于d??dm的三維打印機的分類，操作原理，研究相關(guān)性，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。討論了基于fdm的3d打印機的優(yōu)點和主要問題。設(shè)計并測試了基于fdm技術(shù)的3D打印機的機械結(jié)構(gòu)。提出了一種三噴嘴提取機構(gòu)。設(shè)計并制造了三噴嘴擠出機構(gòu)。設(shè)計了送絲機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和布局。分析了影響加熱器散熱的因素。散熱器的數(shù)量和尺寸得到優(yōu)化。在本文中，我們分析了3D打印機傳輸機制的典型運動模式，并設(shè)計了更高效的運動模式。機身和工作平臺設(shè)計和部件選擇第二章基于FDM技術(shù)的3D打印機核心機構(gòu)及結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1引言3D打印機的機械結(jié)構(gòu)決定了成品的精度和速度。本文在市場上對三維打印機機械結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)上,對3D打印機的核心機構(gòu)和結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計和研究,以提高打印速度和印刷精度。本章共分八個部分,分別對擠出機構(gòu)、送絲機構(gòu)、傳動機構(gòu)、噴嘴結(jié)構(gòu)、機身結(jié)構(gòu)、散熱結(jié)構(gòu)等機械機構(gòu)進行了設(shè)計和研究。整體機架示意圖2.2基于FDM技術(shù)的3D打印機總體設(shè)計基于FDM技術(shù)的3D打印機可分為三個主要系統(tǒng):機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)[35],3D打印機與主機連接。主機計算機軟件根據(jù)STL格式的三維模型生成打印機識別的語言g代碼,然后通過串行通信將其傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng),控制系統(tǒng)向機械系統(tǒng)?？刂拼蛴÷窂?。下面的圖2-1顯示了這三個系統(tǒng)之間的關(guān)系：控制系統(tǒng)包括外部電路、溫度控制系統(tǒng)、功率控制系統(tǒng)、工作流控制系統(tǒng)等。這些控制系統(tǒng)起到控制和監(jiān)控的作用,并配合機械系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)完成印刷工作[36]。該控制器對主機傳輸?shù)腉碼進行解碼,并根據(jù)G碼中的信息控制步進電機、擠出機構(gòu)和散熱裝置。同時,步進電機的位置和溫度信息將反饋到上電腦。該軟件系統(tǒng)負責對導入的三維模型切片進行分層,并根據(jù)設(shè)定的處理參數(shù)生成所需的G代碼。控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖2-2所示：如X，Y，Z所示，主X框架的現(xiàn)有擠壓和擠壓機構(gòu)是主X框架的第二部分的擠壓機構(gòu)，Y軸分布用于傳遞船體軸線的Y軸連接帶式X軸印刷機架的結(jié)構(gòu)傳輸和安裝到FDM技術(shù)支持和擠出頻率。這直接影響證書印刷過程的運動，從而產(chǎn)生機械軸推進機構(gòu)的三維印刷和成形。運行132-2控制系統(tǒng)的推動機構(gòu)和軌道具有在打印過程中供應(yīng)的源。噴射系統(tǒng)相對于2-3打印機的噴嘴結(jié)構(gòu)的打印位置使用塊傳送機構(gòu)和打印機的傳送機構(gòu)。無限進料噴嘴的精密機構(gòu)由單個或類似的驅(qū)動噴嘴組成。打印機構(gòu)用于精確定位電線。機械式線材發(fā)送器的頂部加熱結(jié)構(gòu)可以三維打印部件等。身體在移動。傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是長線發(fā)射器和附近的線發(fā)射器。零件清單，主體節(jié)點機構(gòu)，平滑材料移動機構(gòu)，結(jié)構(gòu)和打印機控制結(jié)構(gòu)如下。傳遞算法簡單易用，但不能提供快速的打印速度。因此，本文提出了一種新的涂覆方法，其使用兩個直徑的噴嘴來印刷部件，輔助支撐件和內(nèi)部填充物。其中，小噴嘴印刷部件的表面，大噴嘴相應(yīng)地印刷內(nèi)部填充物和外部支撐物。因此，根據(jù)新的印刷分層設(shè)計，我們設(shè)計了基于fdm技術(shù)的三種打印機的機器設(shè)計，并對控制系統(tǒng)進行了檢驗。3D打印機的一般設(shè)計是設(shè)計打印機的一般結(jié)構(gòu)和主要配置，并選擇和優(yōu)化打印機部件的結(jié)構(gòu)，包括擠出機構(gòu)和線材發(fā)送器。2）提取機構(gòu)設(shè)計有三個噴嘴。該部件的外表面印有小直徑噴嘴，該噴嘴填充有大直徑噴嘴的外支撐件。根據(jù)新的切割算法進行打印，提高打印速度和形成精度。（3）當設(shè)計不同直徑的噴嘴時，在送絲機構(gòu)中，為了在確保預定精度的同時減小拉動機構(gòu)上的負荷，使用遠程送絲機構(gòu)和接近送絲機構(gòu)的組合。結(jié)合。分析了影響線輪功率和功率的因素。V型方向盤用于解決螺紋力不足的問題。4）根據(jù)工作條件設(shè)計和測試散熱結(jié)構(gòu)的環(huán)形散熱片的數(shù)量和尺寸。對ansys3d模型進行了仿真，分析并優(yōu)化了影響環(huán)形散熱結(jié)構(gòu)散熱效果的因素。5）傳遞機構(gòu)分析三個軸的運動模式。步進發(fā)動機安裝在遠離駕駛軌的肩部。它提高了傳輸性能，減少了打印過程中的慣性，提高了打印精度。（6）工作平臺必須在印刷平臺上添加熱印刷基板，以便在印刷過程中由于突然冷卻導線不會收縮和扭曲。（7）伺服機控制系統(tǒng)選擇步進發(fā)動機作為裝配工，將步進發(fā)動機驅(qū)動分為A4988芯片，以提高步進控制在驅(qū)動過程中的準確性。8）溫度控制算法的設(shè)計將pid控制算法與混合pid控制算法進行比較，選擇優(yōu)化算法來提高打印過程中溫度控制的精度。9）使用獨立于fdm技術(shù)開發(fā)的3d打印機部件來打印部件。顯示一個示例，顯示設(shè)計結(jié)構(gòu)是否符合設(shè)計要求。本文主要研究擠壓機構(gòu)的設(shè)計，散熱機構(gòu)的改進，傳動機構(gòu)的設(shè)計，溫度控制算法的選擇和實驗驗證。。獨立開發(fā)的基于fdm的3D打印機參數(shù)如下表2-1所示：機械系統(tǒng)的主要機理和結(jié)構(gòu)會影響印刷零件的成形精度和速度,因此設(shè)計打印機機構(gòu)非常重要。圖2-4顯示了機械系統(tǒng)的主要機理和結(jié)構(gòu)。1成型件噴嘴2內(nèi)部填充噴嘴3外部支撐噴嘴4熱床5送絲機構(gòu)6工作平臺7主機身圖2-43D打印機總裝2.3基于FDM技術(shù)的3D打印機三噴嘴擠出機構(gòu)的設(shè)計2.3.1三噴嘴擠出機構(gòu)的擠出方式選擇在基于FDM技術(shù)的三維打印設(shè)備中,擠出機構(gòu)是實現(xiàn)印刷和成形的關(guān)鍵機制,是實現(xiàn)穩(wěn)定、連續(xù)打印和成形過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。擠壓機構(gòu)直接影響打印機的打印質(zhì)量和性能。因此,研究擠壓機理尤為重要。擠壓機構(gòu)主要由噴嘴、送絲機構(gòu)、加熱結(jié)構(gòu)和散熱結(jié)構(gòu)組成。同時,擠壓機構(gòu)作為機電一體化裝置,也是機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的結(jié)合。根據(jù)不同的擠出方法,擠出機構(gòu)可分為螺桿擠出機構(gòu)和柱塞擠出機構(gòu)兩種類型。這兩者的特點見表2-2。表2-2兩種擠出方式的對比相比之下,柱塞擠出機結(jié)構(gòu)小,能滿足臺式3D打印機的要求,因此本設(shè)計選用了柱塞擠出機。柱塞擠出機構(gòu)包括冷卻風扇、環(huán)形散熱器、加熱模塊、噴霧和熱電偶。其原理是將加熱室中的實心線用作柱塞,將熔融的導線向前推,以便從噴嘴中擠出熔絲。電源是步進電機。柱塞擠出結(jié)構(gòu)如下圖2-5所示：印刷材料是高聚物,在熔融狀態(tài)下具有很強的粘性。有些電線會在加熱室的通道中積聚。這很容易導致擠壓機構(gòu)堵塞。因此,為了防止電線的積累,要求電線不要出現(xiàn)在上述熔融狀態(tài)。因此,聚四氟乙烯軟管入內(nèi)部。特氟龍軟管具有耐高溫、表面不粘的物理特性,加入特氟龍軟管可以保證焊絲在轉(zhuǎn)輪中的流動性,避免堵塞問題。2.3.2三噴嘴擠出機構(gòu)的噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計在打印機構(gòu)的實際打印過程中，一些打印機結(jié)構(gòu)必須操作并填充一些打印機，一些需要外部打印，一些需要內(nèi)部打印，等等2必須同時使用打印機。另一方面，印刷和印刷支持實現(xiàn)了印刷結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，另一方面，存在延長成形時間的問題。因此，當滿足模塑條件時，必須使加工時間最小化并使支撐結(jié)構(gòu)最小化。由于在印刷后去除輔助支撐并且填充內(nèi)部部分，因此印刷部分是噴嘴的直徑和內(nèi)部結(jié)構(gòu)填充I以形成輔助支撐結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)的強度改善了部件模型這些對于這個構(gòu)件來說足夠大了以此提高印刷效率。此次實際使用的噴嘴，如下圖所示。實際使用噴嘴示意圖以mem-300為例,用于印刷固體材料的噴嘴直徑為0.15-0.16mm,用于印刷支撐結(jié)構(gòu)的噴嘴直徑為1mm。在擠壓機構(gòu)的設(shè)計中,也充分考慮了表面成形部分的厚度不同于內(nèi)填充部分和外部支撐部分的厚度。外表面層的厚度設(shè)置為3n,輔助支撐層的厚度設(shè)置為3n,內(nèi)部填充層的厚度設(shè)置為3n。舊的切片算法如圖2-6所示,新的切片算法如圖2-6所示。該模型根據(jù)上面設(shè)計的厚度設(shè)置進行切片。擠壓機構(gòu)的運動方式如下:(1)擠壓機構(gòu)根據(jù)切片數(shù)據(jù)的指示打印印刷表面,印刷層的層數(shù)為3;(2)擠壓機構(gòu)根據(jù)切片數(shù)據(jù)的說明分別打印輔助支撐物和內(nèi)部填充件,印刷層的層數(shù)為1。(3)擠出機構(gòu)按照上述兩個步驟進行圓形印刷,直至產(chǎn)品完成最終打印雅雅。使用上述算法,打印機擠出機構(gòu)中的噴嘴數(shù)量必須為3個。在三個噴嘴中,要求在打印工件的外表面形成的噴嘴出口直徑較小,而噴嘴出口的直徑則在打印工件的內(nèi)部填充和輔助支架上形成應(yīng)較大,負責外部表面形成的噴嘴出口的直徑應(yīng)加倍。根據(jù)成型的不同部分,設(shè)置不同的層,以確保成型的準確性,同時減少成型所需的時間。因此,在上述分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計了擠壓機構(gòu)的噴嘴。首先,印刷物體外表面的噴嘴直徑大于印刷物體外部支撐和內(nèi)部填充上的噴嘴直徑。其次,選擇最佳尺寸組合,以滿足印刷過程的需要?？傊?用于加工工件表面的噴嘴直徑為0.2mm;輔助支承噴嘴直徑為0.4mm;用于處理內(nèi)部灌裝的噴嘴直徑為0.4mm。噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖如2-8所示。直管截面直徑is_1.75毫米,漸變截面的角度為60,模具截面分別is_0.2x0.5mmand_0.4x0.5mm。其中,0.2mm噴嘴的物理對象如圖2-9所示：噴嘴內(nèi)加熱器的尺寸參數(shù)對熔絲的運動特性有影響,這與噴嘴的內(nèi)徑和外徑有關(guān),并與錐形過圓度的大小有關(guān)。通過建立不同的加熱室流道模型,將該模型引入有限元軟件進行分析,并逐一獲得并記錄和分析相關(guān)數(shù)據(jù)。當加熱室內(nèi)徑為2毫米時,印刷速度保持不變,錐形超額角保持60,流道外徑為可變值,熔融段長度數(shù)據(jù)和完全熔融的熔融時間d電線見下文表2-3。表2-3不同加熱腔外部直徑的融化時間與融化段長度以加熱室外徑為橫坐標,以熔融段長度為縱坐標,分析了加熱室外徑對熔融段長度的影響。如圖2-10所示。圖2-10融化段長度與加熱腔外部直徑關(guān)系從斷線圖和數(shù)據(jù)中可以得出結(jié)論,噴嘴內(nèi)導線的熔化時間越長,熔化部分的熔融長度越短,當加熱室的內(nèi)徑保持不變時,外部的外部時間就越大。噴嘴的直徑。然而,加熱室噴嘴直徑過小,會導致加熱室內(nèi)壁與電線表面接觸面積太小,使加熱室的壁壁結(jié)構(gòu)太薄,不足以提供電線的熱量。當加熱室的外徑保持不變6毫米時,打印速度保持不變,圓錐形角保持不變60度,加熱室內(nèi)徑不同,影響內(nèi)徑的影響。研究了導線上的加熱室。電線實現(xiàn)完全熔煉所需的時間和熔融部分的長度見表2-4：表2-4不同加熱腔內(nèi)部直徑下的融化時間與融化段長度以加熱室的直徑為橫坐標,以熔融段的長度為縱坐標,分析了加熱室的直徑對熔融段長度的影響,如圖2-11所示：圖2-11融化段長度與加熱腔內(nèi)部直徑關(guān)系根據(jù)斷線圖和數(shù)據(jù),當加熱室的外徑保持不變時,加熱室噴嘴的內(nèi)徑越大,導線的熔化時間越短,熔融段的長度越短。加熱室的漸變角對熔融段的長度有很大的影響。通過改變漸變角的角度,建立不同尺寸的模型來模擬和分析不同漸變角下熔融截面的長度。該軟件可以在不同的漸變角度下分析熔融段的長度。其他結(jié)構(gòu)參數(shù)保持不變,錐形過度圓角使用不同的值,如下表2-5所示：表2-5不同漸變角度下融化時間與融化段長度如圖2-12所示,利用錐形過渡圓角作為橫坐標,熔融截面長度為縱坐標,分析了錐形過渡圓角對熔融段長度的影響：圖2-12錐形角度大小與融化段長度折線圖2.3.3三噴嘴擠出機構(gòu)的布局設(shè)計三噴嘴三維結(jié)構(gòu)圖在系統(tǒng)配置中，三個噴嘴提取機構(gòu)可以分為直角三角形，等邊三角形和連接系統(tǒng)，如圖2-13所示。三角形結(jié)構(gòu)非常復雜。它需要很大的空間。需要復雜的控制程序和算法來增加3D打印機的成本。選擇字體布局以減少旅行和處理時間。在打印過程中，通過X軸和Y軸步進電機的協(xié)調(diào)操作實現(xiàn)三個噴嘴位置開關(guān)。通過確保打印速度也可以提高零件精度。擠出機構(gòu)如下圖2-14所示：圖2-13三噴嘴擠出機構(gòu)布置形式1零件外表面噴嘴2內(nèi)部填充噴嘴3外部支撐噴嘴4風扇5進絲口6環(huán)形散熱片圖2-14三噴嘴擠出機構(gòu)實物圖設(shè)計完成的三噴嘴擠出機構(gòu)的參數(shù)如表2-6所示：表2-6設(shè)計的擠出機構(gòu)參數(shù)根據(jù)表2-6,三噴嘴擠出機構(gòu)的總長度大于市場上其他單噴嘴3D打印機的總長度,但總質(zhì)量較輕。主要原因是選擇了不同的送絲方式,每個噴嘴分工不同,但運動協(xié)調(diào),提高了成型零件的印刷精度和表面精度。2.4送絲機構(gòu)的設(shè)計2.4.1影響送絲驅(qū)動力的因素在擠出過程中，印刷和成形的關(guān)鍵因素是送絲機構(gòu)提供的功率是否足夠大和穩(wěn)定。目前，基于FDM的打印機線的三維進給機構(gòu)驅(qū)動一對摩擦輪，拉緊線，并通過步進電機的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動摩擦輪，以提供如圖1和2所示的線。完成這個過程。如果楔形輪在線上的推力小于噴嘴中線的阻力，則會發(fā)生托盤輪和線之間的滑動摩擦。這種位移導致導線不平滑并減慢了吞吐量。另外，如果電線的電源不穩(wěn)定，則噴嘴不能穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)，并且不能確保成形精度。因此，為了確保印刷質(zhì)量，必須充分地提供具有焊絲供給機構(gòu)的穩(wěn)定焊絲，因此應(yīng)充分考慮影響焊絲強度的因素。圖2-15摩擦輪送絲機構(gòu)影響電線供電的因素有：（1）電線本身的加工精度，壓縮機線路加工中電線不均勻?qū)︱?qū)動輪功率的影響，當直徑時電線直徑特別長在垂直方向上不能保證一致性，并且導線很小，產(chǎn)品設(shè)計錯誤看起來很棒。通常，3D打印線的直徑約為2mm，并且變化非常小，但是在基于FDM的3D打印材料中，由于線直徑的變化引起的誤差對打印精度具有很大影響。在沒有外部負載的配置的情況下，初始壓力主要是由于線的變形，并且對于較小直徑的線，不可忽略線的不均勻直徑。（2）當兩個刺輪將固定線插入擠壓機構(gòu)時，線的固定部分用作活塞并沿Z軸方向推動噴嘴中的熔融聚合物直到噴嘴被擠壓。在該過程中，對噴嘴熔體的固定部分的阻力直接傳遞到撕裂輪。因此，隨著噴嘴中熔化材料的動態(tài)阻力減小，線的推力增加。由于在流動路徑中遇到的熔化材料的阻力較小，較高的拉動速度使得3D打印機打印更有利。PTES熔融聚合物的生理特性和噴嘴中的流動路徑的大?。?）發(fā)動機負載對動力系的動態(tài)負載能力的影響也影響電線的電源。步進電機的負載能力越大，電線發(fā)送器的功率越大。然而，驅(qū)動力與該組摩擦輪的送絲不完全相同。該解決方案基于步進發(fā)動機的實際扭矩計算。許多3D打印機使用普通線圈將繩索轉(zhuǎn)移到凸輪上。凸輪圖如2-17所示。送絲動量為f=f.n.。在電線上作用的力顯示在圖2-16和2-16中：因此,送絲的動力是普通凹輪的兩倍。因此,v形車輪比普通凹輪能提供更大的送絲動力。本設(shè)計中,ABS用于金屬絲材料,屬于熔融狀態(tài)下的聚合物和非牛頓流體。所需的送絲驅(qū)動力與管徑結(jié)構(gòu)有關(guān)。熔融段的流程圖如圖2-18所示：圖2-18熔融段流道示意圖2.4.2送絲機構(gòu)的設(shè)計該設(shè)計使用三個噴嘴提取機構(gòu)，因此需要三個線材輸送機構(gòu)。擠壓機構(gòu)沿著軌道移動。提取機制重量更輕，打印更準確。為了減輕負荷，必須考慮壓力機構(gòu)的影響。逐步進給機構(gòu)重約0.4千克，如加熱鋁塊，散熱器，噴嘴，加熱棒等。它大約是0.4千克。如果所有三個線發(fā)射器噴嘴使用相同的短距離線傳輸機構(gòu)，則三個噴嘴將重約2.4kg（即比原始單噴嘴擠出機構(gòu)多三倍）。并使軌道上的壓力很高?？諝庖叩枚?。導軌的抗疲勞性是原來導軌的三倍，因此可以縮短3D打印機的整體壽命，從而確保使用三個噴嘴進行高速打印，在受到影響之前，可以增加或減小導向裝置的直徑以減小驅(qū)動導軌上的負載。簡單地增加軌道的直徑將增加活力，但它承載整個機械交通系統(tǒng)。同時，驅(qū)動軌的重量增加，導致質(zhì)量過高，并且當制動器失效時速度增加。形成零件四角的質(zhì)量太低。因此，通過減少導軌來設(shè)計布線系統(tǒng)。通過減少驅(qū)動軌道上的負載，平衡了打印速度和打印機構(gòu)精度之間的沖突。提出了三噴嘴擠出機構(gòu)的遠程接線圖。一種提取機制使用遠程送絲來獲得送絲。然而，印刷單元外表面上的噴嘴尺寸太小，并且當使用遠程線時，摩擦輪和線之間的摩擦不足，并且移動和拉動困難。穿線很困難，不能連續(xù)預期。準確度要求。為此，使用電線輸送方法來連接電線的遠程供應(yīng)和電線的近端供應(yīng)，以便減小提取機構(gòu)的應(yīng)力并向電源供應(yīng)更多電力。在打印單元的外表面上具有0.2mm的噴嘴的提取機構(gòu)的情況下，使用在端部附近提供線的方法，并且使用隨后的布線方法來打印支撐和填充元件。遠端送絲機構(gòu)和近端送絲機構(gòu)的布局可分為兩種情況,如下圖2-19所示：10.2mm噴嘴20.4mm噴嘴30.4mm噴嘴4近端送絲摩擦輪5遠端送絲摩擦輪圖2-19遠端送絲與近端送絲的分布在第一種方案中,0.2mm噴嘴的送絲機構(gòu)位于中間端和近端,0.4mm噴嘴的擠出機構(gòu)位于兩端,采用遠端。在第二種方案中,0.2mm噴嘴的送絲機構(gòu)位于左端,0.4mm噴嘴的送絲機構(gòu)位于右端。分析了兩種進料機構(gòu)的布置。由于0.4mm噴嘴擠出機構(gòu)所需的進給驅(qū)動力較小,因此它可以遠離步進電機。相反,0.2mm噴嘴擠出機構(gòu)需要較大的進給驅(qū)動力,因此采用了第二種方案。送絲機的結(jié)構(gòu)示意圖和物理圖紙如下所示：送絲機結(jié)構(gòu)示意圖送絲機構(gòu)三維示意圖2.5散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計2.5.1散熱結(jié)構(gòu)熱分析在自然界中,傳熱是很常見的。傳熱有三種方式:導熱、對流和輻射。只要有溫度梯度,就會發(fā)生傳熱。當由于體內(nèi)溫度不平衡而產(chǎn)生溫差時,熱量將從高溫部分流向人體的低溫部分。熱傳導不僅可以發(fā)生在固體中,還可能發(fā)生在氣體和液體中[38]。在無內(nèi)部熱源的傳熱過程中,換熱能力與傳熱溫差_t之間的關(guān)系可以用Q=qf=_trw表示。Q-熱流t傳遞動力f-傳熱接觸區(qū)熱阻是由熱電偶加熱噴嘴過程中的溫差和增加熱量引起的對流形式。高溫流體密度相對較低,重量輕,高密度流體移動到低密度流體[39]。在噴嘴模塊的操作期間，加熱接合附近的噴嘴溫度相對較高，并且噴嘴和遠噴嘴元件之間的溫度差產(chǎn)生傳熱力。為了熱交換，散熱以波浪的形式擴散，并且可以在沒有任何介質(zhì)或接觸的情況下進行熱交換。在熱對流中，熱交換與熱導率，有效接觸表面和溫差成正比。這三個值越高，它們的熱量就越多。通過控制有效表面，結(jié)構(gòu)，可以增加散熱。散熱器的優(yōu)點更大，因為散熱區(qū)域更有效。因此，散熱器采用環(huán)形散熱器的形式來延伸散熱區(qū)域。如果不同時使用散熱器，則導熱率也會發(fā)生變化。導熱系數(shù)主要與散熱面積，溫差，流速和氣流方向的長度有關(guān)。確定熱源和外部環(huán)境之間的溫差。因此，為了促進熱擴散，簡單地通過增加熱擴散的面積，熱擴散增加，熱源的能量分配到大環(huán)形翅片，并且熱量通過熱傳導傳遞到空氣，差異之間具有正相關(guān)性的溫差越大，散熱能力越大，空氣流動方向上的長度越短，并且導熱率越高。散熱區(qū)域包括散熱區(qū)域，溫度場，流速和空氣流動方向上的長度。增加導熱系數(shù)的最佳條件是更短的氣流長度和更寬的側(cè)向氣流[41]。它允許熱量覆蓋更大的區(qū)域。散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2.5.2散熱結(jié)構(gòu)模型建立在電線轉(zhuǎn)移單元中，電線輸送??機構(gòu)發(fā)射固定電線。當電線進入加熱室時，扁平電線充當活塞并移動電線。在電線的加熱部分中，固定線在溫度計加熱的影響下處于熔融狀態(tài)。固定線承載的壓力通過噴嘴擠壓熔融材料。在該過程中，實線和液體都沿著流動路徑流動。通常，導體的直徑應(yīng)略大于導線直徑。另外，導線之間存在間隙，因為導線本身的直徑存在誤差，有些地方非常好。由于這些間隙，保險絲在恒定的管線壓力下向后流動。如果回流的距離太長，則電線和流路之間的摩擦阻力將增加并且噴嘴將容易被阻塞。同時，噴嘴熱段的高溫導致噴水器尾部過熱，導致尾線預先軟化并失去動力并堵塞噴嘴。因此，應(yīng)采取適當措施冷卻噴嘴?；窘鉀Q方案是加熱流動路徑，包括加熱噴嘴的外部部分，以便可以降低流動路徑的溫度。風扇數(shù)量的增加會增加壓縮機構(gòu)的重量并影響打印速度，因此不考慮風扇增加計劃。由于環(huán)鰭片的散熱與其自身的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，因此有必要分析影響散熱結(jié)構(gòu)的參數(shù)。在建立不同的參數(shù)模型時，將模型引入到ansys中進行仿真，并對獲得的數(shù)據(jù)進行記錄和分析，以找到合適的輻射器節(jié)點。構(gòu)建和優(yōu)化。圖2-22環(huán)形散熱結(jié)構(gòu)圖2-23環(huán)形散熱片示意圖如圖2-2所示,D是兩個相鄰輻射器S之間的距離，D是沿軸線Y方向的一個輻射器的厚度，A是輻射器S的總數(shù)，H是軸向外部寬度。由于擠壓結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求，L=8mm的設(shè)計。優(yōu)化加熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)，以在不同的空間約束下找到目標函數(shù)的最佳值。為了簡化分析過程，簡化了散熱器結(jié)構(gòu)而不影響實際加工條件，并做出以下假設(shè)。材料本身的參數(shù)是恒定的，其他部件的材料特性是均勻的（2）加熱噴嘴后，環(huán)境溫度不會改變。除了加熱棒之外，3D打印機周圍的氣流是恒定的自然對流熱流。基于上述假設(shè)，簡化了復合環(huán)柵欄的動態(tài)熱交換過程，以穩(wěn)定熱交換過程。根據(jù)上一章的熱分析理論，總散熱器體積用作評價指標，因為影響熱交換和熱交換的主要因素是散熱結(jié)構(gòu)和空氣接觸面。2.5.3散熱結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)分析影響外部壓力通道輻射器的散熱效果的主要因素包括輻射器S的數(shù)量，兩個相鄰輻射器S之間的距離D，一個輻射器的厚度D和每個輻射器的長度H.側(cè)。根據(jù)眾所周知的理論，如果空氣層的厚度為2毫米，散熱器之間的空間必須大于1毫米，以確保平穩(wěn)的自然對流[43]。然而，如果兩個輻射器之間的距離太大，則在有限的空間內(nèi)減少輻射器的數(shù)量。從而減少了輻射面積。相反，如果兩個輻射器之間的距離太小，則自然對流的效率將顯著降低，從而降低輻射效率。因此，為了確定最佳的熱分布，有必要確定兩個相鄰輻射器S之間的距離，單個輻射器的厚度和輻射器S的數(shù)量的最佳組合。使用ansysworkbench軟件分析散熱器模型。將噴嘴溫度設(shè)定為固定值，引入熱流以顯示散熱，并改變散熱器的厚度，長度，數(shù)量和半徑以記錄散熱器結(jié)構(gòu)末端的最高溫度以觀察散熱。這是。得到了散熱器末端的最高溫度和管端的最大溫度分布以及散熱器的數(shù)量，并研究了散熱器數(shù)量對散熱器散熱效果的影響。因此，基于六個散熱器的擠壓機制，根據(jù)實際經(jīng)驗和實際測量，選擇6至13個散熱器的散熱器的設(shè)計要求其他尺寸參數(shù)與樣品散熱器一致。數(shù)據(jù)見表2-8：表2-8不同散熱片片數(shù)對散熱的影響數(shù)據(jù)以散熱片厚度為橫坐標，散熱體積與溫度分別為縱坐標，根據(jù)以上數(shù)據(jù)繪制兩個折線圖，如圖2-26、2-27所示：圖2-26散熱片厚度對散熱體積的影響圖2-27散熱片厚度對溫度的影響根據(jù)上述斷線圖,隨著散熱器厚度的增加,散熱量也相應(yīng)增大,溫度也相應(yīng)降低。研究了相鄰翅片間距對散熱效果的影響。根據(jù)實際經(jīng)驗和翅片結(jié)構(gòu)要求,研究了1~2.4之間相鄰翅片間距的不同值。其他尺寸參數(shù)與樣品鰭一致,數(shù)據(jù)如表2-10所示：表2-10相鄰散熱片間隔對散熱的影響數(shù)據(jù)以散熱片間隔為橫坐標，散熱體積與溫度分別為縱坐標，根據(jù)以上數(shù)據(jù)繪制兩個折線圖，如圖2-28、2-29所示：圖2-28散熱片間隔對散熱體積的影響圖2-29散熱片間隔對溫度的影響根據(jù)上述斷線圖,隨著翅片之間距離的增加,散熱量相應(yīng)增大,溫度也相應(yīng)降低,但兩者的變化并不明顯。研究了散熱器橫向長度對散熱效果的影響。根據(jù)散熱器的實際經(jīng)驗和結(jié)構(gòu)要求,從3到10不等取散熱器橫向長度的值。其他尺寸參數(shù)與樣品散熱器一致。數(shù)據(jù)見表2-11：表2-11散熱片長度對散熱體積的影響數(shù)據(jù)以散熱器的橫向長度為橫坐標,散熱器的體積和溫度分別為縱向坐標,根據(jù)上述數(shù)據(jù)繪制了兩個多邊形圖,如圖2-30和2-30所示：從圖中可以看出,隨著散熱器寬度和距離的增加,散熱體積開始相應(yīng)減小,然后隨著長度的增加而增大。溫度也是如此。2.6傳動機構(gòu)設(shè)計2.6.1傳動機構(gòu)運動方式分析根據(jù)市場上現(xiàn)有的FDM型3D打印機,設(shè)計了三噴嘴擠出機構(gòu)3D打印機的傳輸模式。設(shè)計的關(guān)鍵是選擇合適的傳輸模式,將x、y和Z的運動轉(zhuǎn)移到擠出機構(gòu)和印刷平臺?；贔DM技術(shù)的3D打印機傳輸模式可分為幾種類型,如圖2-32所示：圖2-32運動方式示意圖打印平臺將平面X（Y）和Z一起移動，并且提取機構(gòu)沿一個軸移動Y軸（X）。（B）打印平臺沿X軸（Y）單側(cè)移動，擠壓機構(gòu)在Y平面（X）和Z（C）中移動。t對于提高打印速度非常有用。對于相同尺寸的打印件，使用較少的空間并使用更多的空間。（D）打印平臺將X和Y平面移動到一起，擠出機構(gòu)分別移動Z軸。它可以提供平臺的高強度和剛性，但空間使用率低。這需要大量的打印空間。根據(jù)上述分析，壓縮機構(gòu)執(zhí)行軸Xi在軸Y上的移動，并且打印平臺以具有最小移動空間和最大空間使用的軸為中心。選擇此方案作為可以高速播放的3D打印機發(fā)送模式。傳輸機制圖和物理圖如下圖所示傳動機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖傳動機構(gòu)物理圖紙2.6.2傳動機構(gòu)方案設(shè)計兩個步進電機（x，y）對稱地布置在主框架的一端。四個固定槽相對于主框架線性布置。固定裂紋，步進電機和可動噴嘴部分根據(jù)圖1和2中所示的位置連接到同步旋轉(zhuǎn)軸。X和Y側(cè)由安全帶驅(qū)動。齒輪帶是齒輪帶互鎖的模式。同步帶傳動無相對滑移現(xiàn)象，傳動平穩(wěn)準確，傳動效率高，抑制振動能力強，噪音低。在皮帶傳動中，皮帶是柔性的，因此在每個端部施加張力（兩個部分的切割位于頂部和底部）。打開電源目標。當兩個步進電機根據(jù)時鐘的運動而旋轉(zhuǎn)時，噴嘴組合機構(gòu)前進到軸以移動第二部分的位置。當步進電機X和Y沿與順時針方向相反的方向旋轉(zhuǎn)時，噴嘴組件沿負X軸方向移動并移動三個點。當X響應(yīng)于時鐘的移動而旋轉(zhuǎn)并且步進電機Y沿與時鐘的運動相反的方向旋轉(zhuǎn)時，噴嘴組件機構(gòu)相對于鎮(zhèn)流器的運動乘以一步運動，并且打印機移動到正軸機構(gòu)Y.航向電流可以減小到Y(jié)軸。打印機本身有許多優(yōu)點。當電子系統(tǒng)設(shè)計在負方向上移動時，使用電氣系統(tǒng)設(shè)計中的逐步運動來改進尺寸傳遞節(jié)拍。圖3中的Z軸方向上的高印刷設(shè)備優(yōu)于高印刷設(shè)備。移動X時需要步進電機來反轉(zhuǎn)發(fā)動機。軋制能力高，傳動精度高。通過較少的變形機器控制傳動比原始控制通過2-33級噴嘴組件控制裝置的旋轉(zhuǎn)通過36-滾珠螺桿的穩(wěn)定性和精確裝置組裝。因此，可以使用步進發(fā)動機執(zhí)行2-34軸機械配置，并且Staper驅(qū)動器的兩個旋轉(zhuǎn)數(shù)y反向旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)傳動結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方向，等等良好的性能和集成的步進引擎。反轉(zhuǎn)計算機的軌道并打印推進發(fā)動機的方向。Z軸的精確定位導致結(jié)構(gòu)控制傳動效率通過旋轉(zhuǎn)針，只能實現(xiàn)方形控制的線性精度，結(jié)構(gòu)非常小且結(jié)構(gòu)高。新的設(shè)計和剛度可以通過有效地分離噴嘴結(jié)構(gòu)和改善位移印刷的橫向來提高驅(qū)動效率。2.7機身結(jié)構(gòu)和工作平臺設(shè)計2.7.1機身結(jié)構(gòu)設(shè)計目前機身結(jié)構(gòu)是整個3D打印機承受重力的基礎(chǔ),包括螺桿、三噴嘴擠出機、步進電機、直線導軌等多種設(shè)備。因此,采用三噴嘴擠出機的三維打印機主機結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)具有強度高、結(jié)構(gòu)緊湊、運行負荷低的特點。根據(jù)各種因素選擇鈑金作為3D打印機的機身?；暮穸葹?米。這種材料具有拆卸安裝方便的優(yōu)點,可用于表面的耐腐蝕處理。整體機身結(jié)構(gòu)的物理圖紙如圖2-35所示：圖2-35主機身結(jié)構(gòu)圖紙2.7.2工作平臺設(shè)計Z軸滾珠絲杠固定3D打印機工作臺。排氣管沿XY平面上的零件輪廓掃描。因此，工作平臺的穩(wěn)定性會影響零件的質(zhì)量。由于在模塑時從噴嘴拉出的電線的高溫，在室溫下，在冷卻后，電線硬化和收縮并且產(chǎn)品的端部彎曲。因此，為了快速降低產(chǎn)品的溫度，需要在工作平臺上添加熱沉積物，使得部件可以連接到工作平臺，并且可以避免由于暫時降低溫度引起的變形。該設(shè)計使用如圖1和2所示的熱PCB組合物。通過加熱熱部件，打印機保持相對較熱，從而減少了由于打印期間的冷卻而導致的材料收縮。熱床的效率均勻加熱。它可以增加手動平整度，功能平穩(wěn)，不易損壞。加熱器產(chǎn)生加熱效果。工作平臺的結(jié)構(gòu)模型顯示在2-37中：圖2-36PCB熱床圖2-37工作平臺圖2.38零件圖圖2.39梯形絲杠及螺母機構(gòu)示意圖第三章結(jié)論為了提高打印速度和質(zhì)量，本文檔提出了一種新的打印算法。根據(jù)新算法設(shè)計了三噴嘴擠出機構(gòu)。設(shè)計了三種噴嘴擠出機構(gòu)和擠出機構(gòu)的噴嘴結(jié)構(gòu)。使用不同直徑的圓盤來印刷部件的表面，內(nèi)部襯墊和外部支撐件。設(shè)計并分析了送絲系統(tǒng)和刺輪結(jié)構(gòu)。附加電線管理與附近的電線管理系統(tǒng)配合使用可提高打印速度和準確性。記錄了熱量分布結(jié)構(gòu)的熱量分布環(huán)模擬數(shù)據(jù)，分析了影響散熱的結(jié)構(gòu)參數(shù)，解決了散熱不能隨時間釋放的問題。此外，設(shè)計和分析了傳輸模式和主要結(jié)構(gòu)。通過研究國內(nèi)外基于FDM的3D打印機技術(shù)參數(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展，基于FDM的3D打印機的一般性，包括機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和基于FDM的3D打印機的控制設(shè)計。三通流動機由三個噴嘴抽出機構(gòu)分開，并根據(jù)聯(lián)合操作的新切割算法完成打印。其中，錐形噴嘴過量和流路長度影響熔化時間和熔絲熔化部分的長度。流體動力學模擬生成噴嘴中熔化液體的靜壓和云速度圖。仿真結(jié)果表明，圓角噴嘴的向下壓力最快，中心軸最快，遠離中心軸。這很慢?？紤]到上述因素，它用0毫米直徑，1毫米噴嘴和60度錐角壓縮。用外部支撐和內(nèi)部填充物印刷兩個直徑為0.2mm和60度的圓錐形噴嘴。這有效地提高了打印速度和零件精度。分析了保險絲的正常操作所需的導線的驅(qū)動力和由摩擦輪提供的導線供給的驅(qū)動力。當原始線圈變?yōu)閂形輪時，荊棘輪提供的功率是原始線圈的兩倍。0.1毫米的磁盤打印需要打印精度的零件表面。因此，使用短端送絲，噴嘴0,2mm內(nèi)部填充和外部支撐，打印精度低并且使用額外的送絲。減輕了打印機構(gòu)的重量并有效地提高了打印速度。對散熱器散熱數(shù)據(jù)的分析和處理表明，散熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)包括厚度，寬度，厚度，寬度，散熱器高度和相鄰散熱器影響散熱器散熱。距離?？紤]到散熱的空間結(jié)構(gòu)和合理性，選擇了環(huán)加溫器參數(shù)的最佳組合。。致謝時間是飛行，最后完成工作。雖然文章有點難，但我終于吸引了自己的努力，我支持，支持和鼓勵，衷心的感謝和恩惠給老師，同事，同學，親戚朋友我想表達一下謝謝我的父母，謝蒂特。過去兩年，老師密切關(guān)注我的學習和生活。開放，寫作，改進和完善這項工作給了我精心的指導和獨創(chuàng)性，以集中領(lǐng)導者的汗水和努力。在為期兩年的學習和生活中，我向老師們表示衷心的感謝，感謝他們的全心關(guān)懷，支持和幫助。與此同時，我很感謝與我一起學習的父母，家人和同事。在我的研究和論文中，他們給予了極大的支持和鼓勵。最后，我要感謝那些再次幫助過我的人。參考文獻[1]王秀峰，羅宏杰.速原型制造技術(shù)，第1版．北京：中國輕工業(yè)出版社，2011.[2]熊曉明，張連洪.快速成形技術(shù)的現(xiàn)狀及進展[J].精密成形工程,2011,19(6):1-4.[3]Chenzhangzi,HuanXu,Ninghaiyang,Zhengyou.Temperature-dependentopticalresponseofphase-onlnematicliquidcrystalonsilicondevices[J].ChineseOpticsLetters,2016,11:89-93.[4]RussellA.G,BenjaminM.W.,ScottW.B.,etal.Mechanicalpropertiesofdensepolylacticacidstructuresfabricatedbythreedimensionalprinting,JournalofBiomaterialsScience[J].EmanuelM.Sachs&MichaelJ.Cima,PolymerEdition,8:1,63-75[5]SingareS,DichenL,BinghengL,etal.Customizeddesignandmanufacturingofchinimplantbasedonrapidprototyping[J].RapidPrototypingJournal,2005,11(2):113-118.[6]DarioC.,MassimilianoD.A.,GiorgioO.ExperimentalcharacterizationandanalyticalmodellingofthemechanicalbehavioroffuseddepositionprocessedpartsmadeofABS-M30[J].ComputationalMaterialsScience,79(2013)506–518[7]G.PavanKumar,SrinivasaPrakashRegalia.OptimizationofSupportMaterialandBuildTimeinFusedDepositionModeling(FDM)[J].AppliedMechanicsandMaterials,2011,110-116:2245-2251[8]Macy,B.Rapid/AffordableCompositeToolingStrategiesUtilizingFusedDepositionModeling[J],SampleJournal,2011,47(4):37-44[9]CroccoloD.Developmentofbioceramictissuescaffoldsviafuseddepositionofceramics[J].Bioceramics:MaterialsandApplicationsIII,2003:183-195.[10]EricJ.McCulIough，VamsiK.Yadavalli.SurfacemodificationoffuseddepositionmodelingABStoenablerapidprototypingofbiomedicalmicrodevices[J].JournalofmaterialsProcessingTechnology,2013,213(6):947-954[11]JorgeMireles,Ho-ChanKim,etal.DevelopmentofaFusedDepositionModelingSystemforLowMeltingTemperatureMetalAlloys[J].J.ElectronPackag,2012,134(4):041007-041012[12]OlafDiegel,SaratSingamneni，etal.CurvedLayerFusedDepositionModelinginConductive[J].AdvancedMaterialsResearch,2011,199--200:1984-1987[13]EricJ,Vamsikthree-dimensionalprintingtechniques:US,US5204055[P].2013.[14]Ho-chanKimandJorgeMirelesMechanicalpropertiesandcell