PAGE河北工業(yè)大學2015屆本科畢業(yè)設計說明書河北工業(yè)大學設計說明書作者：歐陽長天學號：110497學院：機械工程學院系(專業(yè))：機械設計制造及其自動化題目：Kossel3D打印機—機械系統(tǒng)設計指導者：賈曉輝講師(姓名)(專業(yè)技術職務)評閱者：(姓名)(專業(yè)技術職務)2015年5月15日

畢業(yè)設計（論文）中文摘要題目Kossel3D打印機—機械系統(tǒng)設計摘要：以前的零部件設計完全取決于生產加工工業(yè)，而通過3D打印，可以使零部件的生產不在考慮生產工藝的問題，因為其可以將任何復雜的形狀直接打印出來。為了縮短生產周期，使用3D打印機從計算機獲得數據模型，提高了效率。雖有不完善的地方，但其具有極大的市場潛能，勢必會成為未來制造行業(yè)眾多突破技術之一。本次設計是為了探究kossel結構3D打印機的機械結構系統(tǒng)，設計一種能提高裝配精度，打印精度，使機構小巧、緊湊，制造成本低，使用壽命長的機型。同時提高綜合運用本專業(yè)所學的理論知識、生產實踐能力，掌握產品開發(fā)設計的基本方法和步驟，提高資料收集能力和查閱能力，熟悉機械設計的標準和規(guī)范。關鍵詞：kossel結構3D打印機機械結構系統(tǒng)設計3D打印技術河北工業(yè)大學2015屆本科畢業(yè)設計說明書PAGEPAGE3畢業(yè)設計（論文）外文摘要TitleThedesignofKossel3Dprinter-MechanicalSystemAbstractPreviouspartsofthedesigndependsonindustrialproductionandprocessing,andbya3Dprintercanmakepartsoftheproductionisnotinconsiderationoftheproductionprocess,becauseitcanbeanycomplexshapedirectlyprintout.Thegraphicsdataobtaineddirectlyfromthecomputer,soastoreducetheproductioncycle,improveproductivity.Althoughimperfectplace.However,ithasgreatpotentialinthemarket,isboundtobecomeoneofthemanybreakthroughsintechnologyindustrymanufacturinginthefuture.ThedesignisinordertoexplorethemechanicalstructuralsystemKosselstructureof3Dprinters,designakindofassemblyprecisioncanbeimproved,theprintingprecision,smallsize,compact,lowmanufacturingcost,theuseoflonglifemodels.Whileimprovingtheintegrateduseoftheprofessionaltheoreticalknowledgeandpracticeability,tomasterthebasicmethodsandproceduresoftheproductdevelopmentanddesign,improvetheabilityofinformationcollectionandaccessability,familiarwithmechanicaldesignstandardsandnorms.Keywords：ThestructureofKossel，3Dprinter，Thedesignofmechanicalstructuresystem，3Dprintingtechnology目錄TOC\o"1-1"\t"標題2,1,標題3,1"\h\u177011引言 -1-271761．1設計3D打印機的目的、意義和國內外研究概況 -1-156431.1.1設計3D打印機的目的、意義 -1-8271.1.2國內外研究概況 -1-95001.1.3課題研究的內容 -2-38822設計的理論依據 -2-73322.1打印原理 -2-85082.2機械結構 -3-73133Kossel3D打印機機械系統(tǒng)的功能分析與中總體方案設計 -5-78503.1Kossel3D打印機的運動過程分析 -5-199073.2功能分解與基本實現方案 -6-110633.2.1打印頭的功能 -6-291373.2.2熱熔絲的選擇 -7-254913.2.3傳動方式的選擇 -8-220973.2.4滑塊的運動與實現 -8-71623.3總體方案設計 -9-203613.4總體方案確定 -9-196274Kossel3D打印機機械系統(tǒng)詳細設計 -9-239414.1標準件（外購件）選型 -9-253844.1.1步進電機 -9-304284.1.2導軌 -13-98214.1.3電源 -15-37604.1.4控制板 -18-33634.1.5噴頭 -19-224514.1.6熱床 -21-86354.1.7微動開關 -23-51634.1.8型材 -24-87514.1.9同步帶和同步帶輪 -24-8524.2連接件設計 -26-196514.2.1連接件設計原則 -26-160144.2.2連接件材料選擇 -26-213結論 -27-11575參考文獻 -28-24545致謝 -29-河北工業(yè)大學2015屆本科畢業(yè)設計說明書4-1引言網絡媒體、雜志、報紙、電視等，到處可以見到有關3D打印技術的報道。3D打印機，有時也稱為立體制造或者快速成型制造，這是一種使用塑料或者金屬原料將數字設計模型轉換成三維實物的新興技術。這個技術實際已有25年之久，最初只是少數人在使用，如工程師、設計師，如今3D打印機已經開始對每一個人的生活產生影響，更加便宜、便捷、小巧的3D打印設備來到我們身邊，讓每個有不滿足的好奇心之人，能夠運用3D打印機制作出各式各樣的東西。1．1設計3D打印機的目的、意義和國內外研究概況1.1.1設計3D打印機的目的、意義日常生活中的普通打印機可以打印平面的圖形，而3D打印機則可以打印出實物。我們通常使用的打印機是在紙上用墨汁或者粉末打印，但是3D打印卻不同，其能夠用各種各樣的材料打印出三維實物，甚至可以幾種材料混合打印。房屋、食物、器官等等意想不到的東西都可以被打印出來，所以說3D打印機是可以打印真實物體的設備。以前的零部件設計完全取決于生產加工工業(yè)，而通過3D打印，可以使零部件的生產不在考慮生產工藝的問題，因為其可以將任何復雜的形狀直接打印出來。為了縮短生產周期，使用3D打印機從計算機獲得數據模型，提高了效率。雖有不完善的地方，但其具有極大的市場潛能，勢必會成為未來制造行業(yè)眾多突破技術之一。本次設計是為了探究kossel結構3D打印機的機械結構系統(tǒng)，設計一種能提高裝配精度，打印精度，使機構小巧、緊湊，制造成本低，使用壽命長的機型。同時提高綜合運用本專業(yè)所學的理論知識、生產實踐能力，掌握產品開發(fā)設計的基本方法和步驟，提高資料收集能力和查閱能力，熟悉機械設計的標準和規(guī)范。1.1.2國內外研究概況國內情況現如今，國內的3D打印技術在各個方面還不能滿足商業(yè)上的使用要求，比如其速度慢，精度低等等。只有等待科技水平的進一步發(fā)展才能更好的使用。很早之前在港澳臺地區(qū)就有使用3D打印技術機構，但是這些技術都是國外引進，并且這些機構也只是看中技術的應用。在內地的一些東部沿海地區(qū)的企業(yè)目前也開始使用進口的3D打印設備，通過3D打印機為客戶提供快速成型服務，這些服務包括模具制造、樣品制造、輔助設計、物品復原等等。國際情況在國外，多年以前就開始了對3D打印技術的研究和探索，這使得這項技術在國外快速的發(fā)展并且受到廣泛重視。歐美國家的各項領域里已經形成的3D打印技術商業(yè)化的模式，特別是電子、航空、汽車制造等等。同時越來越細分的辨析率，越來越快速的打印速度，以及幾種材料的混合打印等技術方面的不斷發(fā)展，使3D打印可以更快、更好、更便捷地制造出小批量產品。相對于傳統(tǒng)加工，這項技術有著更低的成本、更高的效率、更大的柔性。1.1.3課題研究的內容(1)使用reprap開源打印機中的kossel3D打印機結構進行機械系統(tǒng)的布局設計，Kossel結構是最新的開源機型結構，即delta并聯結構。(2)有限空間內保障要求行程，采用滑軌形式采用導軌滑塊結構；(3)靈活裝配的實現形式，采用鋁合金型材、角接件等標件；(4)加熱系統(tǒng)的選擇，采用市場上現有的加熱裝置并在設計中進行局部改造。2設計的理論依據2.1打印原理3D打印是一種快速成型技術，它通過累積材料來構造三維實物，在計算機中建好模型后，將數據傳給打印機，打印機就可以把材料通過不同方式結合到一起，生成實物。3D打印機堆積薄層的形式有多種。1、使用“噴墨”的方式。即使用打印機噴頭將一層極薄的液態(tài)塑膠物質噴涂在鑄模托盤上，此涂層然后被置于紫外線下進行處理。之后鑄模托盤下降極小的距離，以供下一層堆棧上來。2、“熔積成型”技術是以薄層成型方式，其工作時先加熱碰頭把材料熔化，再把材料沉積形成薄層。熔積成型在制件時需要有支撐，這是為了節(jié)省材料成本提高制件效率，所以熔積成型設備一般采用雙噴頭。一個噴頭用于制造模型，另一個頭用于制造支撐，一般來說，模型料細而貴并且沉積效率低，支持料粗而便宜，效率高。為了便于在成型后去除支撐，常選擇一些可溶材料。比如水溶材料，或者低于模型材料熔點的熱熔材料。熔積成型件的翹曲變形小，材料利用率高，但成型件的表面有明顯的條紋，材料貴。3、使用“激光燒結”的技術，其以粉末微粒作為打印介質。打印材料被均勻撒在工作平臺上形成一層極薄的材料層，然后熔鑄成指定形狀，最后通過液態(tài)粘合劑進行固化。激光燒結成型過程中會有很多粉塵，這些粉塵會污染工作空間，所以一般使用激光燒結打印時需要一個獨立的工作空間。激光燒結的實體一般不能直接進行裝配和性能檢驗，成型件需要較長的一段時間來釋放內應力，表面質量一般。能耗大、成本高。4、利用真空中的電子流熔化粉末材料，如果出現了復雜的懸臂結構或者孔時，打印過程終究需要添加支撐來填補空缺的空間。這部分粉末不會被熔鑄，最后只需用水或氣流沖洗掉支撐物便可形成孔隙。5、使用“熔絲制造”的方法，將直徑為1.75mm或者3mm的聚乳酸（PLA）或者ABS樹脂絲通過擠出機送入加熱噴頭熔化，隨著不斷的送絲，熔化的絲在噴頭出頭會被擠出，噴頭在一個平面移動時形成一條有厚度的線，噴頭不斷運動，線會變?yōu)槊?，當打印完一層后噴頭太高一定高度繼續(xù)打印第二次，依此往復堆積形成一個實體。熔絲制造的材料成本較低，設備成本則有所需精度決定，實現起來較為容易，保養(yǎng)維護也很方便。2.2機械結構 3D打印機的主流結構有開源的reprap系列、Ultimaker、printrbot還有曾經開源的Makebot系類。reprap系列基本上是三角形的，而Ultimaker、Makebot系列是矩形盒狀，printrbot是矩形支架的。從精度，裝備，價格等權衡，選取三角型結構是比較好的，在三角形結構中，reprap系列最為流行，而其分支眾多，主要有mendel、huxley和Prusa這三個分支。其結構簡單、組裝維修等都很方便，對于光軸等切割的要求不高，需要的部件少。但其自作精度低，打印是物體隨熱床在Y軸方向移動。圖2.1三角洲結構3D打印機圖2.2delta結構3D打印機目前市場上最為普及的機型是矩形盒式結構，從3D打印機的發(fā)展來看，這種機械業(yè)是較為完整的。其打印精度高、打印速度快，安裝精度高。但其裝配較為復雜，維修困難，部件加工精度要求高，整機成本高。圖2.3矩形盒式打3D打印機圖2.4矩形盒式3D打印機此次設計中所用的是delta結構，它有3個自由度，即X軸，Y軸，Z軸3個方向上的位移，將噴頭作為動平臺。3Kossel3D打印機機械系統(tǒng)的功能分析與中總體方案設計3.1Kossel3D打印機的運動過程分析23142314圖3.1.1運動過程原理圖Kossel3D打印機各部件的運動方向如圖所示，當紅色部件（即滑塊）同時分別運動時，可以使藍色部件(即打印頭)在一定空間范圍內達到任意位置。左邊滑塊1向上或向下運動打印頭4向運動滑塊方向靠近同時上升或遠離同時下降；左邊滑塊2向上或向下運動打印頭4向運動滑塊方向靠近同時上升或遠離同時下降；左邊滑塊3向上或向下運動打印頭4向運動滑塊方向靠近同時上升或遠離同時下降。當三個滑塊同時運動相互配合時，可以使打印頭在水平平面內運動，實現一層一層的打印堆疊。3.2功能分解與基本實現方案3D打印機基本功能的方案選擇和實現方式如下。3.2.1打印頭的功能本可以采用的是“熔絲成型”的方法原理在構建這臺打印設備，故選擇使用電加熱型噴頭，配合熱熔絲使用。圖3.2.1加熱噴頭結構圖3.2.2加熱噴頭打印頭用于將固體打印材料融化并通過噴嘴噴出形成線條，又由線構成面。市場上現有噴嘴口徑有0.2mm/0.25mm/0.3mm/0.35mm/0.4mm/0.5mm/0.6mm/0.8mm等，可以用于打印不同精度的物體。3.2.2熱熔絲的選擇熱熔絲相當于傳統(tǒng)打印機中的墨水或者碳粉。目前最為常見的的熱熔絲材料有兩種，一種是PLA（即生物降解塑料聚乳酸；別稱聚乳酸），另一種是ABS樹脂。ABS樹脂是一種耐用的熱熔材料，可以打磨、上色、粘合，抗沖擊、耐熱，打印擠出溫度在210℃左右。打印時需要熱床，熱床溫度為110℃，若無熱床則打印件會出現翹曲現象。ABS是先出現的材料，現在更多的人選用了PAL。PAL是一種生物材料，在一定情況下可以降解。PLA更是一種環(huán)保材料，加熱時不會像ABS那樣發(fā)出刺激氣味，它的熔點相對ABS低一些，在180℃的既然頭中可以擠出，但冷卻后非常堅硬。PLA打印時可以不配熱床，如果想提高打印質量可用熱床，溫度設置在60℃，PLA材料的冷卻時間很長，打印時需要在噴頭處配合一個供冷卻用的小風扇。熱熔絲直接一般為1.75mm和3mm，最開始使用的標準為3mm，但1.75mm逐漸被更多人使用。本設計中，將使用1.75mmPLA熱熔絲作為打印機的打印材料，目前市場上的PLA材料在68-200元/盤不等，一盤一般為1kg，長約400m。圖3.2.3PLA耗材3.2.3傳動方式的選擇傳動裝置作為傳遞力和運動的裝置，他的主要作用是能量分配、運動傳動、運動方式轉換、變速。本設計中主要運動是滑塊的垂直運動，考慮到的傳動方式主要為兩種，一種是滾珠絲杠螺母傳動，另一種是同步輪同步帶傳動。滾珠絲杠螺母傳動滾珠絲杠螺母傳動可將旋轉運動變換為直線運動或者把直線運動變?yōu)樾D運動。其機構雖然復雜、制造成本高，但是其摩擦阻力小、傳動效率高，通常高達92%-98%，因此在機電一體化系統(tǒng)中運用廣泛。同步輪同步帶傳動同步輪同步帶傳動可將電機的旋轉變?yōu)橥綆У闹本€運動，帶內側為齒狀，同步帶傳動時傳動比準確，對軸的作用力小，結構簡單緊湊、耐磨、耐油、抗老化、可低速運轉。對比兩種傳動方式，同步帶傳動成本相對較低，并可以達到較高的轉動精度，所以選擇同步帶傳動作為此設計的傳動方式。3.2.4滑塊的運動與實現圖3.2.4滑塊運動原理伺服電機軸上裝有齒輪，導桿上方也裝有齒輪，將同步帶的兩端固定在滑塊上，并將同步帶套在兩齒輪上。當伺服電機工作時，電機上的齒輪旋轉同時帶動同步帶運動，同步帶又帶動滑塊運動，從而實現滑塊在導桿上的上下運動。3.3總體方案設計通過上述分析與綜合，并閱讀參考文獻，得出以下兩種總體方案。第一種為雙導桿滑塊方案，通常采用的是滑動軸承，即采用兩根圓柱形導桿來配合一個滑塊，這種方案的導桿的加工精度低，使得打印精度也低，導桿安裝精度要求高，需要保證兩桿的平行度；但平穩(wěn)性較好，成本低。第二種為單導桿滑塊方案，即采用直線導軌來配合一個滑塊，導桿采用現成直線導軌配合鋁合金型材構成，這種方案的有點：導桿的安裝精度高，零件加工裝配簡單，同時總體結構簡化；但成本高。3.4總體方案確定兩種方案相比較，第一種方案雖然精度不夠高，第二種方案精度更高一些，并且其結構更為簡單可滿足拆解方便、結構小巧的要求，同時調整維護更為方便，成本較相差不大。故綜合上述優(yōu)缺點選擇方案二。4Kossel3D打印機機械系統(tǒng)詳細設計4.1標準件（外購件）選型4.1.1步進電機步進電機是將電脈沖信號轉換成相應角位移或直線位移的一種執(zhí)行元件。每輸入一個電脈沖，轉子就轉一個固定角度連續(xù)發(fā)送脈沖轉子連續(xù)轉動。步進電機輸出量角位移與輸入量電脈沖個數成正比，轉速與脈沖頻率成正比，即控制了脈沖個數、頻率和定子通電方式，就可以控制電機轉子的角位移、轉速、轉向。步進電機具有如下幾個特點:快速啟停；（2）精度高；（3）能夠直接接收數字信號；（4）不需要位移傳感器就可以較為精確的定位。（5）控制性能好，在啟停、反轉時不易“丟步”。另外步進電機的工作狀態(tài)不容易受到各種干擾因素的影響，比如電源電壓波動、電流大小與波形變化、溫度等，只要在這些因素未引起步進電機“丟步”，其就可以正常工作。步進電機的步距角會存在誤差，當轉子轉過一定步數后悔出現誤差的累積，不過當轉子轉過一轉后，累積誤差會消失。因而將步進電機應用于開環(huán)控制機電一體化系統(tǒng)中是很好的，不僅簡化了系統(tǒng)，還能獲得較高的位置精度。步進電機的選擇計算：已知：直線平臺垂直方向上運動，見圖3.2.4,重復定位誤差≦0.05mm，平臺運動質量為M=260g=0.26kg。運動學計算平均速度V=30mm/s=0.003m/s設加速度時間為0.1s（步進電機一般取加速度時間為0.1s），則加減速時間一共為0.2s；平臺向上運動加速度：=0.3-9.8=9.5m/s2平臺向下運動加速度：=0.3+9.8=10.1m/s2運動學計算垂直運動導軌滑塊摩擦力f=0同步帶上需要的拉力：+f=0.26x9.5=2.47N+f=0.26x10.1=2.626N慣性力：=0.26x9.5=2.47N=0.26x10.1=2.626N(3)選擇同步帶長度C和步進電機細分數m主動輪高度H1=30mm；從動輪高度：H2=575mm同步帶周長C=2x（H2-H1）=2x（575-30）=1090mm核算定位精度：C/（360°/1.8°xm）<0.05細分度數：m>C/（200x0.05）=1090/（200x0.05）=109mm核算最轉速：n=V/C=0.03/（1090/1000）=0.028r/s主動輪：φ1=10mm從動輪：φ2=10mm傳動比i=1:1=1電機最大轉速：=1/ixV/C=1x0.03/1090=0.028r/s驅動器細分數：m>C/（200x0.05/i）=1090/（200x0.05/1）=109mm計算電機力矩，選擇電機實際脈沖當量：δ=C/（200xm/i）=1090/（200x109/1）=0.05mm，即滿足重復定位精度誤差≦0.05mm主動輪上的力矩：=2.47x0.010/2=12.35xN·m=2.626x0.010/2=13.13xN·m次設計中步進電機主要作為3D打印機的3個驅動裝置以及進料裝置的驅動裝置。市場上常用于kossel結構3D打印機的步進電機為42步2相4線步距角18°的步進電機。市場價格35-50元不等，且購買用步進電機時還需購買驅動。以下是步進電機的詳細信息：類型和規(guī)格:驅動方式：恒流斬波驅動；勵磁方式：2相勵磁（2相四拍運行），可正反向旋轉轉向：按AB-BC-CD-DA順序通電，從軸伸端看C.W額定電流（單相）：1.5ADC額定電壓:2.4V步距角：1.8°絕緣等級：B級絕緣參數:工作條件：環(huán)境溫度：-20~50℃

相對濕度：90%MAx安裝位置：軸水平或垂直安裝試驗條件（以上參數在正常試驗大氣條件測定）繞組直流電阻（25℃）：1.6Ω±10%繞組電感：3.2mH±20%定位轉矩：18mN.mREF保持轉矩(兩相通額定電流)：≥420mN.m（I=1.5A）最大空載起動頻率：≥1300pps最大空載運行頻率：≥8000pps溫升：<80K步距角精度：1.8°±5%轉動慣量：57g.cm2電機重量:0.39Kg/PCREF絕緣電阻：電機定子鐵心與接線端子間冷態(tài)絕緣電阻應大于100MΩ（用DC500V兆歐表測量）介電強度：電機定子鐵心與接線端子間應能承受AC600V/1S不擊穿，泄漏電流小于1mA

詳細圖紙參考圖表4.1.1步進電機尺寸參數4.1.2導軌目前所見到的kossel結構3D打印機導軌滑塊裝置主要有兩類，一類是用型材構成的支架直接作為導軌，以這類導軌制造的打印機的精度受型材的影響很大，精度不易保證。另一類是使用直線導軌，即為標準的導軌，以這類導軌制造的打印機可更好的保證打印精度。市場上用于3D打印機的導軌價格在130元/米左右，并且需要配合相應的滑塊來使用。直線導軌的特點：體積小、輕量化，特別適合小型化設備使用。直線導軌，包含滑塊、導軌及其它金屬配件如鋼珠、保持器等，皆使用軸承鋼材質，具備高強度的特性。采用哥德型四點接觸設計，可承受各方向負荷，具備剛性強，精度高等特性。有鋼珠保持器設計，在精度允許下具備互換性，產品精度高。此設計中由于選用2020鋁合金型材，配合型材選用MGN12-H型導軌滑塊的組合。在運動系統(tǒng)中導軌垂直放置，滑塊主要受到垂直向下的力（即平行于導軌），這個力又由固定在滑塊上的同步帶承擔，故導軌滑塊可認為只作為滑動副而沒有受力。由于所購買的熱床直徑尺寸為220mm加熱范圍200mm，為使打印范圍高度適中，確定打印高度為200mm，現已知推桿長度200mm，打印噴頭高度為70mm,當噴頭在中心位置時，噴頭下端距導軌160mm，所增加50mm是為了保證噴頭在熱床極限位置時不與同步帶發(fā)生碰撞，噴頭下端距推桿下端20mm。故可以得出所需導軌長度計算公式如下：推桿在極限位置時，推桿下端S=160-110-20=30mm故選擇導軌長度為400mm導軌L導S=30mm打印高度H=200mm噴頭h=70mm推桿L導軌L導S=30mm打印高度H=200mm噴頭h=70mm推桿L推=200mm圖4.1.2導軌長度計算簡圖（深色為中心位置，淺色為極限位置）詳細圖紙參考圖表4.1.3直線導軌尺寸4.1.3電源電源用于為整個3D打印機提供電力支持，包括控制板、電機、噴頭、熱床等。kossel結構3D打印機所用的電源通常為12V，但目前也出現了24V的。市場價格從60-100元不等。設計中選用熱床120W；噴頭加熱6x20單頭電熱管加熱管打印頭加熱頭12V40W；風扇12Vx0.12A=1.44W；步進電機1.5Ax2x2.4V=7.5W；總功率計算如下：120W+40W+1.44W+7.5Wx4=191.44W考慮到以后可以對整機進行改造并流出余量，故選擇電源為12V30A360W的監(jiān)控電源。以下為電源的詳細信息：產品特點型號：12V30A360W尺寸：21.5x11.5x51（帶風扇）尺寸：20x11x4.9（慢轉款無風扇）輸入電壓：220V轉12V輸入頻率：50-60HZ負載穩(wěn)定度：正負2%工作效率：80%輸出端口：三組線路輸出散熱方式：空氣自然對流冷卻產品特點：（1）過載保護、過壓保護、短路保護、100%負載老化（2）采用進口元器件，可靠性高、直流紋波小，工作效率高（3）采用脈寬調制（Pmm）開關技術設計，由新型智能高效開關電源芯片組成，可靠性高；（4）內置EMI濾波器，抗干擾性能好、設計軟啟動電路，交流浪涌電流限制（5）工作溫度低，使用壽命長、絕緣性能好，抗電強度高（6）滿載高溫燒機100%老化測試、輸入電壓范圍寬，符合全球使用標準（7）體積小，重量輕，外觀精美產品參數輸入電壓&頻率范圍110VAC/220VAC轉換(47～63Hz)輸出范圍DC12V±10%額定輸出電壓啟動沖擊電流30A@120VAC(冷啟動)過載保護105%～200%(額定負載)，自恢復過壓保護115%～135%（額定輸出電壓）短路保護自恢復散熱風機啟動溫度55°C過熱保護溫度70°C輸出啟動時間≤2S@120VAC≤1.0S@230VAC輸出保持時間≥10mS@120VAC,≥20mS@230VAC工作環(huán)境—10℃～50℃；20%～90%RH(無凝露)一、產品尺寸、重量20x11x5CM(0.9kg)無帶風扇款慢轉款21.5x11.5x51有帶散熱風扇二、產品使用注意事項及安裝方法1、使用注意事項（1）、輸入電壓應接在規(guī)定的工作范圍內（輸入電壓115-245VAC）（2）、嚴禁在高溫環(huán)境下使用，電源應有良好的散熱空間與環(huán)境。（3）、嚴禁將電源安裝在易燃物上（如木制品、易燃塑料等），要遠離油站或禁止煙火的地方。圖4.1.4電源4.1.4控制板控制板作為3D打印機的“大腦”負責控制、協(xié)調、接收、輸出等任務。市場上現有的控制板分為兩類，一類是常用的RAMPS板，它是由兩塊板組合起來的控制器，包括一塊ArduinoMega微控制器板和一塊專門的擴展板；另一類是新出現的一體板，它是參照RAMPS結構制造的只有一塊板，但功能與RAMPS一樣同時也兼容RAMPS的程序。市場上出售的一體板價格在200元左右。詳細信息：1、將2560及ramps1.4集合在一塊板子上，解決了Ramps1.4組合接口繁瑣，易出故障的問題。2、可更換電機驅動，支持4988驅動和8825驅動。3、電路板采用高質量的4層板，并專門作了散熱優(yōu)化處理；ramps是2層板。4、采用高質量MOSFET管，散熱效果更好。5、采用專用電源芯片，支持12V-24V電源輸入，解決Ramps電壓轉換芯片發(fā)熱問題。6、可以接受24V輸入，同樣系統(tǒng)功率下可以把熱床電流減小到1/4，有效解決熱床MOS管發(fā)熱問題。7、固件可以使用開源固件Marlin，配置和ramps1.4完全相同，可直接替代Ramps1.4。8、可直接連接Ramps1.4,2004LCD控制板及12864LCD控制板。9、預留電機脈沖和方向輸出端口，方便外掛大電流要外接大電流（如2A,5A）電機驅動電路。10、保留Ramps1.4上Servos、AUx-1、AUx-2接口，提供3個5V輸出、3個12V輸出接口。參考圖：圖4.1.5控制板尺寸4.1.5噴頭噴頭的作用是將進料裝置送來的料熔化，然后從噴嘴擠出。噴頭包括以下幾個部分：噴嘴、加熱裝置、冷卻裝置、風扇。通常市場上可以直接買到除風扇外的一整套噴頭部件，但也可以分開購買。一個噴頭的價格在60元左右，噴嘴的口徑是可選的有很多種。噴頭詳細信息：（1）內置鐵氟龍管是指喉管(進料管)內置鐵氟龍管（2）適用于1.75mm/3mm耗材（3）噴嘴默認配0.4mm口徑。如果親需要其他口徑的請在備注里說明標注一下，可供選擇的噴嘴口徑有0.2mm/0.25mm/0.3mm/0.35mm/0.4mm/0.5mm/0.6mm/0.8mm（4）重量大約37.5克（5）3D打印機6x20單頭電熱管加熱管打印頭加熱頭12V40W參考圖:圖4.1.6噴頭結構風扇詳細信息：規(guī)格尺寸：40x40x10mm工作電壓:

12V電流：0.12A額定電流：60ma轉速：5000rbm噪音：18dBA接線：二線長20CM-25cm左右重：13g參考圖：圖4.1.7風扇尺寸和性能4.1.6熱床熱床可以有效增加打印件的黏著力并防止翹邊，適合用于打印ABS等材料，也可以用于改善PLA的打印效果。不同材料收縮率不同，所以翹邊程度也不同，但是有一點可以肯定，翹邊是必然的，但能夠減輕翹邊的影響。熱床的市場價格為60元左右。熱床參數：加熱直徑：20cm外圍直徑：22cm工作電壓：12v熱床型號：MK2aY熱床為何能夠減小翹邊熱床不能根除翹邊，只能減弱。主要原理是，通過加熱熱床，讓打印件維持在一個較高的溫度（PLA60℃ABS100攝氏度），防止在打印過程中材料冷卻，模型翹邊。熱床性能分析（1）聚酰亞胺加熱片（黃色軟的，可以加膠帶那種），加熱不均勻，容易損壞，需要加3M膠帶固定到鋁板上，需要定做（2）加熱棒和鋁板加熱不均勻，鋁板需要很厚（3）PCB熱床，是目前最好的熱床，加熱均勻，可以不加鋁板，可以增加手動調平，工作穩(wěn)定，不易損壞。四、PCB熱床原理PCB熱床主要靠電阻熱效應來加熱的，電流通過電阻，會發(fā)熱，P=(UxU)/R,通常加熱功率為120W,在12V電壓條件下，電阻約為1歐姆，電流10A。根據公式，點提高，將會大幅度提高加熱功率。所以使用時候不要隨意提高供電電壓，以免發(fā)生危險。五、熱床使用指導（1）供電電壓與熱床的額定電壓要相同，或者略高，不能高出太多，電壓提高一倍，熱床功率將升高為原來的4倍，這會引起過熱、燒毀其他元件的危險情況。（2）要閉環(huán)使用熱床，就是要有溫度測量加上反饋加上溫度控制，主板一般都帶著溫度控制系統(tǒng)，而熱床上已經焊接了熱敏電阻。（3）熱床溫度升高太慢時，可以提高一點點供電電壓，例如12v熱床，用15V供電，功率會變?yōu)樵瓉淼?.5倍。（4）配線一定要足夠粗，10A電流，推薦2.5平方毫米線徑。圖4.1.8熱床4.1.7微動開關微動開關是由規(guī)定行程和規(guī)定力進行開關動作的具有微小觸點的快動機構。Kossel結構3D打印機中使用到4個微動開關，分別是3個零位，1個調平。所選用的微動開關為OMRONSS-5GL。使用微動開關上有以下幾個注意事項：安裝微動開關時，使用M2.5的螺栓固定，需要扭矩為0.098N.m以下的扭矩，同時為防止螺栓松動，可以使用墊圈。微動開關在自由狀態(tài)下使用時，應在按鈕垂直方向上，不應直接作用與按鈕或者激勵器上。注意不要把執(zhí)行裝置設置在限度位置上，否則會在開關過行程時產生沖擊，縮短壽命。在小電流、電壓下使用時，使用小功率電路。詳細信息：圖4.1.9微動開關參數4.1.8型材構成3D打印機的支架，主要起到支持執(zhí)行裝置的作用，由于執(zhí)行裝置質量較輕并考慮方便導軌的安裝，故選用20x20的鋁合金型材。圖4.1.10鋁合金型材尺寸參數4.1.9同步帶和同步帶輪同步帶和同步帶輪是間接驅動（即電機）和執(zhí)行機構裝置。同步輪與同步帶齒距相同，運動時同步輪與同步帶的齒相互嚙合傳遞力和運動，其具備了皮帶傳動、齒輪傳動、鏈傳動的有點。使用同步輪可以提高傳動的準確性，工作過程中無滑動，傳動比較穩(wěn)定；傳動平穩(wěn)可以減震、緩沖、降噪；其傳動效率較高，節(jié)能效果較好；相比鏈傳動，同步帶傳動更易維護保養(yǎng)，不用潤滑降低了維