3D打印机的装配设计（说明书+图纸全套）
摘 要
本论文是关于3D打印机的装配设计，因此对3D打印机的总体组成进行计算设计是本论文需要解决的问题。本文主要进行了3D打印机结构的概述，重点讲述了3D打印机发展的现状趋势、在生活中的作用，对3D打印机结构的传动系统进行了计算以及论证，在初步论证的基础上，进行了3D打印机结构以及传动系统、打印执行机构、动力驱动机构以及传动元件的设计，对整个打印执行机构结构总成的传动系统进行了尺寸布局、结构部分进行了强度以及刚度的校核计算，并对传动系统选择的驱动电机进行了选型计算，重点进行了打印机的装配设计，并对打印机进行了仿真、建模、装配，最终确定了整个3D打印机结构的布局。其次进行了3D打印机结构工作方式的叙述，最后对整个3D打印机结构进行了校核论证，分析了3D打印机结构使用时的注意事项等。在上述分析计算完成后，使用软件进行了3D打印机结构装配图以及零件图的绘制。
关键词：机械设计；3D打印机结构设计；仿真；装配设计；
Abstract
This paper is about the 3D printer assembly design, so the overall composition of the 3D printer is designed to solve the problem of this paper. This paper mainly summarizes the structure of the 3D printer, with emphasis on the role of current trends, the development of 3D printer in the life of the drive system of 3D printer structure were calculated and demonstrated based on the preliminary demonstration, the 3D printer structure and transmission system, print execution mechanism, driving mechanism and the design of transmission components of the transmission system of the entire printing actuator structure assembly of size distribution, structure part of the calculation of strength and stiffness, and the drive motor drive system selection are calculated, focusing on the design and assembly of the printer, the printer for simulation, modeling, assembly finally, the whole structure of the layout of the 3D printer. Secondly, the structure of the 3D printer is described, and finally, the entire 3D printer structure is checked and demonstrated, analysis of the use of the 3D printer, the attention of the structure, etc.. After the completion of the above analysis, the use of software to carry out the structure of the 3D printer assembly drawing and parts drawing.
Keyword: Mechanical design; 3D printer structure design; simulation; assembly design;
目 录
第1章 课题调研 1
1．1 3D打印机国内研究现状及发展趋势 1
1．2 国外3D打印结构总成结构的的简介 1
1．3 产品用途及其适用范围 2
1. 4 本次毕业设计主要完成的任务 3
第2章 3D总体方案确定 3
2．1 方案一的介绍 4
2．2 方案二的介绍 4
2．3 方案比较 4
2．4 本设计采用方案的详细设计 4
2.4.1 打印执行机构的物料送料装置 5
2.4.2 驱动机构转轴的设计 5
2.4.3 传动机构结构型式 5
2.4.4 传送机构的设计 5
2.4.5 机器的底座箱的设计 5
第3章 总体设计 6
3.1 打印机参数的确定 6
第4章 打印机整体结构的确定 6
4．1 概述 6
4.1.1 3D打印机的工作原理 6
4.1.2 3D打印机的组成结构 7
4．2 3D打印机结构设计 7
4.2.1 X轴方向运动的设计 7
4.2.2 Z轴方向运动的设计 7
4．3 电机和联轴器的选择 8
4.3.1 电机的选择 8
4.3.2 联轴器的选择 13
第5章 3D打印机建模、仿真、及装配 错误！未定义书签。
5.1 3D打印机建模 错误！未定义书签。
5.1.1 草图的基本知识 21
5.1.2 草图绘制简介 22
5.2 3D打印机零件建模特征 错误！未定义书签。
5.2.1 零件模板定制 22
5.2.2 零件建模的基本规则 22
5.2.3 拉伸凸台/基体 22
5.2.4 拉伸薄壁 22
5.2.5 拔模拉伸 22
5.2.6 拉伸切除 23
5.2.7 组合 6
5.2.8 旋转凸台/基体 23
5.2.9 旋转切除 23
5.2.10 圆角和倒角 23
5.2.11 阵列 24
5.2.12 扫描 24
5.2.13 放样 25
5.2.14 抽壳与筋 26
5.2.15 拔模 27
5.2.16 异型孔向导 27
5.2.17系列零件设计 27
5.2.18 系列零件设计表 27
5.2.19特征库 28
5.2.20零件模型的装饰 28
第6章 3D打印机的优化 30
6．1 X方向运动光杆的优化 30
6．2 丝杠的受力计算 32
6．3 导轨的选型及计算 32
6．4 丝杠和螺母自锁优化校核计算 34
结 论 35
参 考 文 献 36
第1章 课题调研
目前国内外的3D打印机行业正在变成关乎一个国家国计民生的基础行业，衡量一个国家经济发展水平高低的标准可以用这个国家的制造业的发展水平来展现。目前国内制造加工行业正在高速发展，对于中国人来说，目前的制造业占据了国民生产值很大一部分。3D打印机结构设计在设计制作的过程中占据了重要的地位。目前国内的3D打印机制造行业正在快速的发展。越来越多的新型3D打印机正被制作出来。
3D打印机组成结构的传动机构是该机器的主要传动部分，其工作过程是指将电机输入的动力转换成动力驱动机构的转动能力，带动打印机构的制造运动，以及进行传动的功能，从而对打印机构对物料进行打印，进行物料成型。一般大型的3D打印机结构组成安装有固定或分档改变电机输出轴和输入轴传动比的打印机构物料驱动传动装置，该装置就是3D打印机组成机构的传动系统。3D打印机驱动传动装置是由传动机构、电机传动机构组成，将二者制成单独电机传动机构或与传动机构合装在同一壳体内。传动机构基本上使用电机带动主动丝杠进行定位，进行直接传动，高级的3D打印机结构机的传动部分都是采用此种传动方式。
综上所述，可以概括的说3D打印机结构的构造是极其复杂的，而3D打印机的打印机构的驱动传动装置就是通过传递输入输出的转动能量来驱动打印机构对物料进行成型工作的，该机器适应在加工行业的各种物料品的生产环节。不仅可以进行一般物料的制作，也可以完成其他异形物料的制作，在不同的使用条件下可以制作不同的形状物料。
3D打印机的结构进行设计计算以及仿真建模，对3D打印机结构机行业是很必要的。是本论文研究的重点部分。
1．1 3D打印机的国内研究现状及发展趋势
现在我国生产3D打印机的厂家已经不少，大都规模很大。大多数机型安装的传动机构都可分类为变速、固定传动速度式两种，本设计是针对3D打印机结构的设计，3D打印机结构一般安装设计有法兰连接装置，但是连接需要的精度要求很高，因为安装条件要求苛刻，如果稍微有大一点的偏差就会导致机构安装法兰的损坏导致传动部出现变形等事故，而且还会使得电机传动的传动机构运行不稳，导致在运行中故障多发等问题。目前我国，由于工业基础差，材料，整机制造生产能力低，以3D打印机设计制造为主导产品发展起来的很少，大多都是作为非主要业务。到2015年，国内已开发的3D打印机结构产品约70余品种规格，以下简述这些3D打印机结构的基本型式，基本型产品发展了17个系列，主要为普通型，手动操纵型，除此之外，还有机电一体型（PLC、微机控制）、自动检测打印执行机构物料进行物料工作运行类产品。
1.2国外3D打印结构总成结构的的简介
一般来说，生产打印执行机构胶印机、物料机电机传动的机构、传动系统及其他整机制造设备的厂家，大都生产打印执行机构胶印机的传动装置；生产3D打印机结构的厂家，大多生产与相应规格型号大小的打印执行机构物料相配套的3D打印机结构。但是，以3D打印机结构为主导产品的企业非常少见。欧洲挪威的公司（truers）和美国的公司（buehler），都生产3D打印机结构。以下仅就3D打印机结构型式、工作参数等做些介绍。
一、选题简介、意义
3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造样品。该技术科用于珠宝，鞋类，工业设计，建筑，工程和施工（AEC），汽车，航天航空，牙科和医疗事业，教育，地理信息系统，土木工程和许多其他领域。在生产部件的时候不再考虑生产工艺问题，无需机械加工或模具就能直接从计算机图形数据中生成任何的物体，从而极大地缩短了产品的生产周期，提高了生产率。市场潜力巨大，势必会成为未来制造业的众多突破技术之一。还可以应用在航空领域，3D打印零部件和工具将增强太空任务的可靠性和安全性，同时由于不必从地球运输，可降低太空任务成本。
二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）
1)了解3D打印机的结构设计，工作原理，装配。
2)装配中应对零件进行复检，应使其符合技术要求的规定。
3)研究步骤：查阅资料对3D打印机进行深入了解，知道在装配过程中注意的要点以及一些参数。
目录
第1章 课题调研
1.3D打印机国内研究现状及发展趋势
2.国外3D打印机结构的简介
3.产品用途及适用范围
4.本次毕业设计主要完成的任务
第2章 3D总体方案确定
1.方案一和方案二的介绍
2.两个方案的比较
3.本设计采用方案的详细设计
第3章 总体设计
1.打印机参数的确定
第4章打印机整体结构的确定
1.概述、3D打印机的工作原理、组成结构
2.X轴、Z轴方向运动的设计
3.电机和联轴器的选择
第5章 3D打印机建模、仿真及装配
1.3D打印机建模、草图绘制
2.3D打印机零件建模特征、零件建模的规则及装配流程
第6章 3D打印机的优化方案
1.X方向运动光杆的优化
2.丝杠的受力计算
3.导轨的选型及计算
4.丝杠和螺母自锁优化校核计算
结论
参考文献
参 考 文 献
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[4]孙恒、陈作模、葛文杰.机械原理（第七版）.北京：高等教育出版社，2006.5
[5]濮良贵、纪名刚.机械设计（第八版）.北京：高等教育出版社，2006.5
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