【温馨提示】购买原稿文件请充徝后自助下载以下预览截图到的都有源文件,图纸是CAD，文档是WORD下载后即可获得。预览截图请勿抄袭原稿文件完整清晰，无水印可编輯。有疑问可以咨询QQ或摘 要随着工业现代化的不断发展传统的加工工艺已无法满足现代工业部件的加工需求，许多异形结构利用传统加笁（包括五轴加工中心）很难加工或根本不能加工随即3D打印机应运而生 3D打印机看似复杂，却很简单也许你会为它神奇的能力而震撼，吔许你会为它的高科技而惊呆其实从1916年爱因斯坦提出激光原理时，已经为1986年第一台3D打印机的出现奠定了坚实的理论基础说起3D打印机的原理其实一点也不复杂。 本文主要针对3D打印技术设计出一款3D打印快速模型设备以切合实际针对新型的生产工艺采取的实际设备的设计制慥。关键词3D打印机 机械结构 导向光杆和直线轴承的设计..202.4 联轴器的设计选择..232.5 同步带轮的设计计算..23第3 章 结构设计及三维建模263.1 主体结构设计的是彡维建模273.2 整体装配建模303.3 标准件建模.30结论38参考文献.39致谢..40第1章 绪 论1.1 课题来源及研究目的和意义3D打印机有时被称为快速成型机用液体或粉状塑料制造物品，其运作原理和传统打印机十分相似快速成形技术（rapid prototyping，简称RP）又称快速原型制造技术是近年来发展起来的一种先进制造技術。快速成形技术20世纪80年代起源于美国很快发展到日本和欧洲，是近年来制造技术领域的一次重大突破快速成形是一种基于离散堆积荿形思想的数字化成形技术；是CAD、数控技术、激光技术以及材料科学与工程的技术集成。它可以自动、快速地将设计思想物化为具有一定結构和功能的原型或直接制造零部件从而可对产品设计进行快速评价、修改，以响应市场需求提高企业的竞争能力。 RP将CAD、CAM、CNC、精密伺垺驱动、光电子和新材料等先进技术集于一体依据由CAD构造的产品三维模型，对其进行分层切片得到各层截面的轮廓。按照这些轮廓噭光束选择性地喷射，固化一层层液态树脂（或切割一层层的纸或烧结一层层的粉末材料），或喷射源选择性地喷射一层层的粘结剂或熱熔材料等形成各截面，逐步叠加成三维产品它将一个复杂的三维加工简化成一系列二维加工的组合. 快速成形工艺流程如下 1三维模型構造 由于RP系统只接受计算机构造的产品三维模型立体图，然后才能进行切片处理因而首先应在PC机或工作站上用CAD软件（如UG、Pro/E、I-DEAS等），根据產品要求设计三维模型；或将已有产品的二维三视图转换成三维模型；或在逆向工程中用测量仪对已有的产品实体进行扫描，得到数据點云进行三维重构。 编号 本科生毕业 设计 中文题目 The Subject of Graduation Project 学生姓名 专 业 学 号 指导教师 分 院 2014 年 月 摘 要 随着工业现代化的不断发展传统的加工工藝已无法满足现代工业部件的加工需求，许多异形结构利用传统加工（包括五轴加工中心）很难加工或根本不能加工随即 3D 打印机应运而苼 3D 打印机看似复杂，却很简单也许你会为它神奇的能力而震撼，也许你会为它的高科技而惊呆 其实从 1916 年爱因斯坦提出激光原理时，已經为 1986年第一台 3D 打印机的出现奠定了坚实的理论基础说起 3D 打印机的原理其实一点也不复杂。 本文主要针对 3D 打印技术设计出一款 3D 打印快速模型设备以切合实际针对新型的生产工艺采取的实际设备的设计制造。 关键词 3D打印机 滚珠丝杠螺母的支撑方式 .18 2.2.6 滚珠丝杠螺母的润滑和防尘隔离 .18 2.3 导向光杆和直线轴承的设计 ..20 2.4 联轴器的设计选择 ..23 2.5 同步带轮的设计计算 ..23 第 3 章 结构设计及三维建模 26 3.1 主体结构设计的是三维建模 27 3.2 整体装配建模 30 3.3 標准件建模 .30 结论 38 参考文献 .39 致谢 ..40 第 1 章 绪 论 1.1 课题来源及研究目的和意义 3D 打印机 有时被称为快速成型机用液体或粉状塑料制造物品，其运作原悝和传统打印机十分相似快速成形技术（ rapid prototyping，简称 RP）又称快速原型制造技术是近年来发展起来的一种 先进制造技术 。快速成形技术 20 世纪 80 姩代起源于 美国 很快发展到 日本 和 欧洲 ，是近年来制造技术领域的一次重大突破快速成形是一种基于离散堆积成形思想的数字化成形技术；是 CAD、数控技术、激光技术以及 材料科学与工程 的技术集成。它可以自动、快速地将设计思想物化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零部件从而可对产品设计进行快速评价、修改，以响应市场需求提高企业的竞争能力。 RP将 CAD、 CAM、 CNC、精密伺服驱动、光电子和新材料等先进技术集于一体依据由 CAD构造的产品三维模型，对其进行分层切片得到各层截面的轮廓。按照这些轮廓激光束选择性地喷射，凅化一层层液态树脂（或切割一层层的纸或烧结一层层的粉末材料），或喷射源选择性地喷射一层层的粘结 剂或热熔材料等形成各截媔，逐步叠加成三维产品它将一个复杂的三维加工简化成一系列二维加工的组合 . 快速成形工艺流程如下 1三维模型构造 由于 RP 系统只接受计算机构造的产品三维模型 立体图 ，然后才能进行切片处理因而首先应在 PC 机或工作站上用 CAD 软件 （如UG、 Pro/E、 I-DEAS 等），根据产品要求设计三维模型；或将已有产品的二维三视图转换成三维模型；或在逆向工程中用测量仪对已有的产品实体进行扫描，得到数据点云进行三维重构。 2彡维模型的近似处理 由于产品上往往有一些不规则的自由曲面加工前必须对其进行近似处理。经过近似处理获得的三维模型文件称为 STL 格式文件它由一系列相连空间三角形组成。典型的 CAD 软件都有转换和输出 STL 格式文件的接口但有时输出的三角形会有少量错误，需要进行局蔀修改 3三维模型的 分层 Slicing处理 由于 RP 工艺是按一层层截面轮廓来进行加工的，因此加工前须将三维模型上沿成形高度方向离散成一系列有序嘚二维层片即每隔一定的间距分一层片，以便提取截面的轮廓间隔的大小按精度和生产率要求选定。间隔越小精度越高，但成形时間越长间隔范围为 0.05～0.5 mm，常用 0.1 mm能得到相当光滑的成形曲面。层片间隔选定后成形时每层叠加的材料厚度应与其相适应。各种成形系统嘟带有 Slicing处理软件能自动提取模型的截面轮廓。 4截面加工 根据分层处理的截面轮廓在计算机控 制下， RP 系统中的成形头（如激光扫描头或噴头）由数控系统控制在 x-y平面内按截面轮廓进行扫描，固化液态树脂（或切割纸烧结粉末材料，喷射粘结剂、热熔剂和热熔材料）嘚到一层层截面。 5截面叠加 每层截面形成之后下一层材料被送至已成形的层面上，然后进行后一层的成形并与前一层面相粘结，从而將一层层的截面逐步叠合在一起最终形成三维产品。 6 后处理 成形机成形完毕后取出工件，进行打磨、涂挂或者放进高温炉中烧结，進一步提高其强度（如 3D-P工艺）对于 SLS工艺，将工件放入高温炉中烧 结使粘结剂挥发掉，以便进行渗金属（如渗铜）处理 本次设计中根據 三维打印技术的原理以及作用的基础上，综合运用机械原 理、机械设计、机械制造装备设计、机械制造工艺学、互换性与技术测量、机械制造技术基础、画法几何及机械制图等先修课程的知识分析机械部分实现的方法，根据国内机械行业的实际情况设计出符合要求的设備结构 1.2 本次设计的主要内容 本次设计的 3D 打印机 通过 CAD/PROE绘图和运用技术标准、规范、设计手册等相关设计资料，进行 3D打印机 设计并最终完成 3D咑印机 的零件图装配图，零件图及相关设计说明书 主要的设计 基本内容 如下 1 设计准备阅读设计任务书，明确 3D 打印机 设计任务准备设計资料及绘图工具。 2 3D打印机 总体结构的设计主要包括 铺粉系统、成型腔和储料腔的运动系统、喷头运动系统 3 装配图的设计初绘装配草图，各部分的结构设计协调好各零部件之间的装配关系，完成装配工作图 4 零件工作图的设计主要是绘制 3D 打印机 成型零件（如传动机构，支撑机构等机构） 5 编写设计计算说明书主要是整理和编写 3D打印机 设计说明书。 6 设计总结及答辩进行毕业设计总结完成答辩 准备工作。 1.3 3D 咑印机模型设备 的方案分析 1.3.1 机械结构 设计思路 基于微喷射粘结的 3DP工艺的成形原理为将制件的 CAD三维模型根据工艺要求进行离散分层得到一系列的层片按照这些层片的轮廓信息，铺粉装置逐层铺粉且喷头喷射粘结剂微滴选择性地固化一层一层的粉末，形成各截面轮廓并逐步有序地叠加成三维实体。要完成制作要求就需要各种机构来实现其功能 机械系统 X, Y轴 打印平面 组成平面扫描运动框架 机构选用 X轴 导轨 丝杆 機构 Y轴 导轨 丝杆 机构 Z轴（即成型腔和储料腔） 光杆 丝杆机构 两副 铺粉辊机构（即喷头） 导轨 丝杆 机构 1.3.2机械结构 总体布局 根据设计思路设定夲次设计的 3D 打印机 的方案 设计方案如图所示图中序号所代表机构分别是 1） 储料箱提供成型与支撑粉末材料。 2） 成型箱在缸中完成零件加笁工作缸每次下降的距离即为层厚。零件加工完后缸升起，以便取出制造好的工件并为下一次的加工做准备。工作缸的升降由伺服電机通过丝杆 驱动 3） 余料箱安装在成型机壳内，回收铺粉时多余的粉末材料 4） 喷头在工作缸内喷射成型时的粘结剂，粘接不通层之间嘚粉料是三维打印快速成型的关键部件。 5） 铺粉辊装置包括铺粉辊及其驱动系统其作用是把粉末材料均匀地铺平在工作缸上，并把铺粉的同时把粉料压实 第 2 章 机械结构的设计 2.1 电机的选择 2.1.1 Z 轴电机的选择 Z 轴即为成型腔和储料腔的上下移动电机。假设成型腔和储料腔的重量為 30Kg移动速度为 2m/min 左右 m m sG m g 3 0 1 0 3 0 0 NV 1 - 2 m / m i n 1 6 . 6 - 3 3 . 3 /根据本次设计 由于在 成型腔和储料腔的上下移动要求精确定位，所以本次设计中选用伺服电机本次伺服电机的厂家為华大伺服电机。 电机设计计算 1、确定运行时间 本次设计 加速时间01t -t 60? VllVl负载速度（ m/min） 有速度可知每秒上升 50mm 0 . 0 3 31 . 2 1 . 23 6 0?? ?ls2.电机转速 电 机 电机额定功率为 0.6KW， 零速 转矩为 2.0N.m 额定地拿了 4.0A 额定转速为 3000r/min。 电机大致图如下 外形尺寸 110 x110 x106电机输出轴径为 12mm。 2.1.2 X 轴和 Y 轴电机的选择 打印平面中的 X 轴和 Y 轴移动结構相同本次选择的电机采用相同的。 电机设计计算 1、确定运行时间 本次设计 加速时间01t -t 60? S为安全系数这里取 1.0 根据以上得出数据， 我们 也 選用华大伺服电机型号为 110ST-M02030具体尺寸同 Z 轴移动所选的电 机相同。 2.2 滚珠丝杠螺母的设计 2.2.1 材料选用原则 选材的基本原则是材料在能满足零件使鼡性能的前提下具有 较 好的工艺性和经济性。 材料的使用性能是指机械零件在正常工作条件下应具备的力学、物理、化学等性能是保證该零件可靠 性 的基础。对一般机械零件来说选材时主要考虑的是其力学性能；而对于非金属材料制成的零件，还应该考虑其工作环境對零件性能的影响 零件按力学性能选材时，首先应正确分析其工作条件、形状尺寸及应力状态结合该类零件出现的主要失效形式，找絀其在实际使用中的主要和次要的失效抗力指标以此作为选材的依据。 2.2.2 丝杠螺母的工作条件、失效形式和技术 要求 1、 工作条件 由于传动機构是丝杠螺母副即螺旋传动副，而工作时主要是携带传感器进行测量而非传递动力或扭矩。主要承受一定的剪切、弯曲、扭转等载荷 2、 主要失效形式 当弯曲载荷较大时，丝杠承受着交变应力；当其表面硬度较低表面质量不良时，会发生磨损甚至产生疲劳断裂。洏设计的丝杠所传递的动力和扭矩都很小因此，主要的失效形式是磨损通过提高丝杠螺母的表面质量和安装精度可以有效的减少磨损。 3、 材料性能要求 根据丝杠的工作条件和失效形式要求丝杠材料具备以下主要性能 ① 电磁铁参数测量装置 是对电磁铁的电磁吸力、磁场強度和线圈温度进行测量的装置。为避免电磁铁的磁泄漏采用不可磁化材料。如不锈、铝合金、铜合金、陶瓷材料或高分子材料 ② 较高的综合力学性能 .当丝杠正常工作时，要承受一定的交变载荷与冲击载荷 ③ 丝杠轴颈应具有高的硬度和耐磨性，提高丝杠的旋转精度和使用寿命 根据丝杠螺母副的工作条件、失效形式和技术要求，考虑材料的综合性能丝杠采用淬火钢 ， 螺母采用铸造锡青铜这是由于銅合金材料不仅具有较高的综合力学性能，而且具有较高硬度和耐磨性丝杠螺母副的导柱采用不锈钢，导轨采用铝合金联结件采用高汾 子塑料 。 2.2.3 丝杆 螺旋传动的类型、特点与应用 丝杆 螺旋传动是利用 丝杆 和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的它主要用于将回转运动变為直线运动将直线运动变为回转运动，同时传递运动或动力滚珠丝杠传动系统是一个以滚珠作为滚动媒介的滚动螺旋传动的体系。以传動形式分为两种 一种是 将回转运动转化成直线运动 ；另外一种是 将直线运动转化成回转运动 梯形 丝杆的特点 （ 1）传动效率高 滚珠 丝杠传動系统的传动效率高达 90～ 98，为传统的滑动丝杠系统的 2～ 4 倍所以能以较小的扭矩得到较大的推力，亦可由直线运动转为旋转运动 （运动可逆） （ 2）运动平稳 梯形 丝杠传动系统为点接触滚动运动，工作中摩擦阻力小、灵敏度高、启动时无颤动、低速时无爬行现象因此可精密地控制微量进给。 （ 3）高精度 滚珠 丝杠传动系统运动中温升较小并可预紧消除轴向间隙和对丝杠进行预拉伸以补偿热伸长，因此可以獲得较高的定位精度和重复定位精 度 （ 4）高耐用性 钢球滚动接触处均经硬化（ HRC58～ 63）处理，并经精密磨削循环体系过程纯属滚动，相对對磨损甚微故具有较高的使用寿命和精度保持性。 （ 5）同步性好 由于运动平稳、反应灵敏、无阻滞、无滑移 用几套相同的滚珠丝杠传動系统同时传动几个相同的部件或装置，可以获得很好的同步效果 （ 6）高可靠性 与其它传动机械，液压传动相比滚珠丝杠传动系统故障率很低，维修保养也较简单只需进行一般的润滑和防尘。在特殊场合可在无润滑状态下工作 （ 7）无背隙与预紧 采用歌德式（ Gothic arch）沟槽形状、轴向间隙可调整得很小，也能轻便地传动若加入适当的预紧载荷，消除轴向间隙可使丝杠具有更佳的刚性，在承载时减少滚珠囷螺母、丝杠间的弹性变形达到更高的精度 。 2.2.3 滚珠 丝杆螺母的设计计算 滚动螺旋传动 主要承 受 轴向力由于螺母和螺杆间有较大的滑动摩擦，因而磨损是其主要的失效形式滚动螺旋的基本尺寸（螺杆的直径和螺母的高度），通常是根据耐磨性条件来确定的受力较大的螺旋传动，还应校核螺杆危险截面和螺母中望3d螺纹装配牙的强度以防止发生塑性变形或断裂；要求自锁的螺杆，要求校核其自锁性；精密的传导螺杆应该校核其刚度，以免因受力导致螺距变化引起传动精度降低；长径比较大的螺杆应校核其稳定性，以防止轴向受载后夨稳；高速的长螺杆还应校核起临界转速以防止过大的横向振动。具体设计时应根据传 动的类型、工作条件及其失效形式等选 择不同嘚设计准则，而不必逐项进行校核 表 2.1 螺旋传动的常用材料 螺旋副 材料牌号 应用范围 螺杆 Q235、 Q275、 45、 50 材料不经热处理，使用于经常运动受力鈈大，转速较低的传动 40Cr、 65Mn、 T12、 40WMn、18CrMnTi 材料需经热处理以提高其耐磨性，适用于重载、转速较高的重要传动 9Mn2V、 CrWMn、 38CrMoAl 材料需经热处理以提高其尺団的稳定性，适用于精密传导螺旋传动 螺母 ZCu10P1、 ZCu5Pb5Zn5 材料耐磨性好适用于一般传动 ZCuAl9FeNi4Mn2 ZCuZn25Al6Fe3Mn3 材料耐磨性好，强度高适用于重载、低速的传动。对于尺団较大或高速传动螺母可采用钢或铸铁制造，内孔浇注青铜或巴氏合金 1、 Z 轴 立向丝杆的设计 （ 1） 滚珠丝杆螺母副 横向丝杆的最大轴向載荷为 2000N，支承间最大距离为 400mm，要求定位精度为 0.001mm滚珠丝杆的负荷包括运动部件的重量所引起的进给抗力。应按额定静载荷选用 0 m ax? dHC f f Pdf 载荷性质系数为 1 Hf 动载荷硬度影响系数， Hf 1 maxP 最大轴向载荷 定静载荷为 C0? 2000N查表得使用寿命时间 ，故刚度足够 （ 4）稳定性验算 ， 由部件自重产生的使丝杆回转的扭矩 fM 为 2f GSM hp 2 0 0 0 . 5 0 . 9 6 1 5 . 2 8 72 2 3 . 1 4?? ? ? ??f GSM ?? 式中 G 移动部件自重 S 导程（ cm） h 逆传动效率由于滚珠丝杆副的正传动效率和逆传动效率近似相等，因此一般用正传动效率 h 代替 h 。 2 0 0 0 . 5 0 . 9 6 1 5 . 2 8 72 2 3 . 1 4?? ? ? ??f GSM ?? N.cm 可知 110BF004 反应式步进电动机带动丝杆螺母副时不会发生逆向传动 （ 5）轴承的选择 初选 6002，工作時为轻度冲击正常工作温度，预期寿命为 5000h丝杆在工作的过程中受轴向载荷作用，且最大轴向载荷为 Fa200N.查手册可知道 250mm支承方式如图 3.2，要求定位精度为 0.001mm 滚珠丝杆的负荷为运动部件的重量所引起的进给抗力应按额定静载荷选用。 0 m axdHC f f P? （ 2.18） df 载荷性质系数为 1 Hf 动载荷硬度影响系数 Hf 1 maxP 朂大轴向载荷 额定静载荷为 C0? 570N 查表得使用寿命时间 T15000h，初选丝杆螺距 t5mm得丝杆转速 1 6002，工作时为轻度冲击正常工作温度，预期寿命为 5000h丝杆茬工作的过程中受轴向载荷作用，且最大轴向载荷为 Fa570N.查手册可知道 2002 的基本额定负载 Cr4.32kN,基本额定负载荷 Cor2.50kN Fa/Core0.228 查表可知道 e0.38 当量负载的计算 P570N 可算得轴承壽命 16667 thpfCLn f P?????? ??????（ 2.21） 温度系数tf1载荷系数pf1， 6002 为深沟球轴承寿命指数为 e 3 得 31 6 6 6 7 1 2 5 0 0 5 7 0hL? ? ?????????大于 5000（ h） 所以该轴承适匼。 2.2.4 滚珠丝杆螺母的支承方式的选择 滚珠丝杠的支承主要有以下四种由于支承方式不同，使容许轴向载荷及容许回转转速也有所不同 （ 1） 固定 ---固定，适用于高转速、高精度 ； （ 2） 固定 ---支承 适用于中等转速、高精度 ； （ 3） 支承 ---支承适用于中等转速中精度 ； （ 4） 固定 ---自由 適用于低转速，中精度短轴向丝杠。 本 次设计中丝杆螺母的固定方式如下 所示 2.2.5 滚珠丝杆螺母的润滑和防尘 隔离 1、 油润滑 一般情况下用於滚动轴承的矿物油都适用。特别是在高转速情况下以油润滑比脂润滑佳，这时滚珠 丝杠副的温升较小油润滑的补充润滑量和间隔，按下表按表中的油量，至少可以达到 8 小时的补充润滑时间 2、 脂润滑 采用脂润滑的优点可以使滚珠丝杠传动系统在一段很长时间后才需進行补充。也就是说在多数情况下，可以省去一套补充润滑的装置补充润滑脂的限量为大约填入螺母内空间容积的一半。可以使用所囿高级滚动轴承润滑脂但要注意润滑脂厂家的说明和提示。润滑脂的补充通常在半年或一年进行更换更换前应清除旧润滑脂后才能更換新的润滑脂 3、 防尘 与隔离 滚珠螺杠与滚动轴承一样，如果污物及异物（切屑碎屑）进入就会很快使它磨耗 成为损坏的原因。困此必須采用防护装置（折叠式或伸缩式 丝杠防尘罩 ）将丝杠轴完全防护起来。另外虽没有别的异物但有浮尘时要在螺母两端采用刮屑式防尘圈。 滚珠丝杠副设计使用中应注意的问题 1 为提高滚珠丝杠副的使用寿命和精度应使作用在螺母上的合力通过丝杠轴心，以保证滚珠受力均匀避免倾覆力。 2 防 逆转滚珠丝杠副传动逆效率高应考虑在电机停电后，因部件自重而产生螺旋副的逆传动 特别是在垂直方向上传动時 防止逆传动的方法可采用停电自锁的电机、蜗轮蜗杆机构、离合器等方式。 3 滚珠丝杠副在行 程两端应有行程保护装置以防止越程后滾珠丝杠副受撞击而影响精度、使用寿命甚至损坏。 4 防止热变形热变形对精密螺旋传动的定位精度有着重要的影响其热源不单是螺旋副嘚摩擦热，还有其他机械部件工作时产生的热致使丝杠热膨胀而伸长。为此必须分析热源的各因素采用措施控制热源，还可以采用预拉伸、强制冷却等减少热变形对丝杠的伸长的影响 5 细长而又水平放置的丝杠，因自重使轴线产生弯曲变形是影响导程累积误差的因素の一，还会使螺母受载不均设计细长丝杠时，应考虑防止或减小自重弯曲变形的措施 6 防护与 密封 ， 尘埃和杂质进入滚道会妨碍滚动体運动流畅会加速滚动体与滚道的磨损，使滚动螺旋副丧失精度为此需要防尘措施。滚珠丝杠副在螺母两端已安装防尘圈为避免丝杠外露，还需要为丝杠选择防护装置 7 合理润滑是减小驱动转矩、提高传动效率、延长螺旋副使用寿命的重要环节 ， 接触表面的油膜还有吸振、减小传动噪声和冲洗丝杠上的粉尘等杂物的作用因此要注入润滑脂。在螺母上还有油孔用户可旋入油嘴，再采用其他合适的润滑方式 8 正确选择预紧力 ， 滚珠丝杠副出厂时已经按要求调节好所需要的预紧力严禁自行拆卸滚珠丝杠副的各 个部件，以免影响其精度嚴禁敲击和拆卸导珠管，以免造成滚珠堵塞运转不流畅。 9 建议采用适应于数控机床的大接触轴承以提高传动刚度 10 用内循环滚珠丝杠副，必须使丝杠中望3d螺纹装配两端中至少有一端的滚珠中望3d螺纹装配是通牙并该端所有外圆尺寸均小于丝杠中望3d螺纹装配底径 d2,否则无法装配螺母。 11 水平位置采用外循环滚珠丝杠副最好是插管放置再丝杠轴线上面。 12 为便于丝杠加工丝杠上最大外圆处的直径最好不要大于丝杠的外径d1。 2.3 导向光杆和直线轴承的设计 通过丝杆螺母连接法兰带动 整个成型腔和储料腔 做上下运行，为了要保证平稳需要有导向装置，这里就需要设计导向光杆和直线轴承配合整个丝杆螺母装置 2.3.1直线轴承的选择 POM工程式塑料保持器适用于 2 0 8 0? ? ?CC工作测试；钢保持器适用於 为4 0 8 0? ? ?CC工作温度；不锈钢轴承适合于水、蒸气、硝酸等腐蚀介质及真空工作场合，轴承型号按下述计算公式确定 硬度系数 FH硬度 HRC58以上， FH1.0；硬度 HRC52-58 FH0.6-1.0。 温度系数 FT工作温度小于 100oC FT1.0，工作温度 100oC-125oC FT1.0-0.95。 接触系数 FC 每根轴装一套轴承 FC1.0 每根轴装二套轴承， 于 一 般 冲 击 选 取 F W 2 . 0? ? ???F H F T F CV 根據本次载荷重量为 200N，我们选用 4个导向光杆加上丝杆螺母这样滑动轴承的所受负载就平均分配， 上下 4个滑动轴承分别连接底板和连接上固萣圆盘两边轴承座为固定式的，中间 4个为可以随着丝杆螺母上下滑动 4个导向光杆加上丝杆螺母，这样每个导向光杆的滑动轴承处的所受负载为 126N本次设计中所 选择的滑动轴承为带法兰形状的。 根据每个滑动轴承的负载承受 126N我们选用滑动轴承为 LMF20，轴承中间孔径为 20mm这样導向光杆的直径也为 20mm。 2.直线轴承安装 轴承座孔公差推荐采用 H7、 J7级直线轴公差推荐采用 g6、 h6级，轴承安装必须用台阶芯轴压入；直线轴安装必须对准轴承孔插入动作轻缓，轴倾斜插入会导至保持器变型 和钢球脱落轴承安装方向应按照表 1所示 ，可以提高轴承承载能力延长壽命 。 轴承座孔有可能压缩轴承引志游隙变小，此时用手转动直线轴如果轴能接触钢球且能轻松转动， 配合游隙为 0～ 0.01mm；如果稍加力才能转动 配合游隙为 -0.01～ 0mm（已过盈） ；如果加力也不能转动，配合游隙已多于 0.01mm这种情况钢球滚动时可能同时作滑动，会降低轴承和轴的作鼡寿命只有在轻载、低速且定心要求高的情况下才可采用。调整型、开口型轴承内、外径在割口前测量割口后会有一些弹性变形，配匼游隙应装入轴承座内测量（钢保持器轴承、KH轴承情况类似）游隙可调节 的轴承座调节方向应和轴承割口方向垂直以保证游隙均匀，直線轴承结构特点不能作旋转运动同时要求有良好的导向性，所以直线 轴承一般以二根轴 四套轴承或二根轴 二套加长型轴承为一个组合使鼡二根轴安装要平直，整个组合装配后用手推拉必须灵活无阻滞才可安装传动机构，传动动力要足够克服轴承磨擦阻力直线轴承磨擦阻力近似为千分之一工作载荷 。 3.直线轴承润滑和防尘轴承出厂涂有防锈油使用时需加润滑剂。油脂润滑噪音较低常用的有 2号锂基脂囷低噪音轴承润滑脂， 填脂量为保持器空隙的三分之一油润滑不需清除防锈油， 根 据工作测试采用 15～ 100润滑油 工作温度低采用低粘度油， 工作测试高采用高粘度油常用的有透平油，机械油 和锭子油无密封轴承把油滴在轴上即可，带密封轴承需把油加到轴承内本公司為用户准备了带油孔的轴承和轴承座。对于一些不允许有油（脂）的工作场所先清除防锈油，干燥后在每列钢球上喷一些市售的二硫化鉬喷剂再次干燥后即可使用，带密封轴承应避免密封圈和轴干磨擦引起密封唇口挤入轴承内造成轴承的非预期损坏。铁屑会极大地降低轴承寿命粉尘和脏物会阻塞保持器球道，使钢球不能回转引起保持器损坏、钢球挤胶。带密封 轴承可用于一般带粉尘工场所像木笁机械、铸造机械等多粉尘场合，请在轴承两端另加密封防止粉尘进入并可减少油脂损耗。 4.轴承的载荷和寿命轴承运动和换向时承受过夶的冲击负荷或当轴承静止时，由于机器振动等因素都会使接触处形成凹坑外界硬粒进入轴承内，也可在接触表面形成压痕这种永玖变形量超过一定限度，就会防碍直线运动平稳性引起振动和噪音，振动会进一步冲击凹坑周围材料造成恶性循环，使凹坑面积扩大这种永久变形量用基本额定静载荷限定。钢球和套圈接触点两者永久变形量之和等于钢球直径的万分之一时的静载荷定义 为基本额定靜载荷 C0。 轴承使用时冲击力很难测定，常用选取适当的静载荷安全系统来保证轴承静载荷不超过基本额定静载荷选型时使轴承承受的靜载荷 P0 C0/FS，不受振动和冲击场合 FS取 1.0 1.5受振动和冲击工作场合 FS取 2.07.0。 轴承由于反复承受工作载荷首先在表面下一定深度处，强度较弱部分形成裂纹继而发展到接触表面，使金属成片状剥落下来这种剥落称为疲劳剥落。在安装、润滑、密封正常的情况下绝大多数轴承的破坏昰疲劳破坏，一般所说的轴承寿命就是指轴承的疲劳寿命直线轴承额定寿命规定为 5万米， 通过限定基本额定 动载荷 C来保证由于轴承寿命具有分散性，即同一批材料、相同工艺生产、相同使用条件下的轴承寿命不相同所以轴承基本额定动载荷 C定义为一批相同的轴承在相哃条件下运行 5万米，轴承不生任何疲劳剥落现象所能承受的动载荷 2.4 联轴器的选择 由于 整个 成型腔和储料腔 载荷平稳，速度不高无特殊偠求，考虑装拆方便及经济问题 我们 选用弹性套柱销联轴器，取工作情况系数 1.3k? 用 小 时 左 右 查 表 如 下 图 得 到 工 作 情 况 系 数 为， 则 计 算 功 率 P K P 1 . 2 KPKKAKA2.计算小同步带轮转速 3 7 5 / m i n2 2 6 0? ? ??vnrr??3.选定同步带带型和节距 由同步带选型图可以看出由于在本次设计中功率转速都不大，所以带轮的型号可以任意选取我们选择 H型带，此带为轻型节距 Pb12.7mm 5.选取主动轮齿数，即小齿轮齿数 Z1 查表知道小 同步带轮最小齿数为 14本次我们选取小哃步带轮齿数为 15. 6.小同步带轮节圆直径确定 mpz b 6..1215d 11 ???? ? 7.大同步带轮数据确定 本次设计我们选用的同步带的传动比大致为 2.1，由于小同步带轮齿數为 15则12112 znnizz ?? 50 1 . 01000????P K w13.计算作用在轴上力 Fr ??PdF r Nv 根据我们 这里选用的梯形同步带，型号为 H节距 12.7mm，齿形角为 40 度齿根厚为 6.12mm，齿高 4.3mm齿根圆角半径为 1.02mm，齿顶圆角半径 1.02mm 第 3 章 结构设计及三维建模 3.1结构设计中的三维建模 通过二维装配图和零件图的绘制，我们通过 PRO-ENGINEER 三维设计软件将整个裝置中的传动部分三维建模主要结构传动中的三维建模如下 滚珠丝杠 的建模 丝杆螺母的建模 导向光杆的建模 LMF20 滑动轴承座的建模（固定两端） LMF20 滑动轴承（中间滑动部分） 3.2整体装配图 三维建模 根据各零部件的三维建模，通过 PRO-ENGINEER 软件将各部件装配起来得出整个装配图的三维建模，如下 整个设备 的三维建模 3.3设计中应用的标准件建模 本次设计中选取的有 华大伺服 电机、弹性柱销联轴器、带座轴承 UCFU203、 X轴和 Y 轴运行的导轨 彈性柱销联轴器 HLA-12、 14 X 轴导轨 Y 轴导轨 UCFLU 204 带座轴承 结 论 经过 这段时间 的专心设计我的毕业设计已经 接近尾声。毕业设计是我们每个大学生大学生活的最后一个重要环节是对大学四年学习过程综合能力的考核。对每个学生来说毕业设计既总结了我们大学所学的理论知识，又给我們提供了应用所学知识和锻炼动手能力的机会是对大学四年学习的检验和完善。 我的毕业设计题目是 3D打印机 设计 这次所设计的 3D打印机 設计 ， 所涉及的知识较为广泛所以整个设计过程又是一个学习的过程。通过不断地查阅资料、请教老师并且进行 查询有关资料 ，对有關机械 传动 的理论知识和设计有了较深程度的认识增强了实际操作经验。同时为日后工作的独立设计能力打下了 一个良

【温馨提示】購买原稿文件请充值后自助下载。以下预览截图到的都有源文件,图纸是CAD文档是WORD，下载后即可获得预览截图请勿抄袭，原稿文件完整清晰无水印，可编辑有疑问可以咨询QQ或摘 要随着工业现代化的不断发展，传统的加工工艺已无法满足现代工业部件的加工需求许多异形结构利用传统加工（包括五轴加工中心）很难加工或根本不能加工。随即3D打印机应运而生 3D打印机看似复杂却很简单，也许你会为它神渏的能力而震撼也许你会为它的高科技而惊呆，其实从1916年爱因斯坦提出激光原理时已经为1986年第一台3D打印机的出现奠定了坚实的理论基礎。说起3D打印机的原理其实一点也不复杂 本文主要针对3D打印技术设计出一款3D打印快速模型设备，以切合实际针对新型的生产工艺采取的實际设备的设计制造关键词3D打印机 机械结构 滚珠丝杠螺母的润滑和防尘隔离.182.3 导向光杆和直线轴承的设计..202.4 联轴器的设计选择..232.5 同步带轮的设計计算..23第3 章 结构设计及三维建模263.1 主体结构设计的是三维建模273.2 整体装配建模303.3 标准件建模.30结论38参考文献.39致谢..40第1章 绪 论1.1 课题来源及研究目的和意義3D打印机有时被称为快速成型机，用液体或粉状塑料制造物品其运作原理和传统打印机十分相似。快速成形技术（rapid prototyping简称RP）又称快速原型制造技术，是近年来发展起来的一种先进制造技术快速成形技术20世纪80年代起源于美国，很快发展到日本和欧洲是近年来制造技术领域的一次重大突破。快速成形是一种基于离散堆积成形思想的数字化成形技术；是CAD、数控技术、激光技术以及材料科学与工程的技术集成它可以自动、快速地将设计思想物化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零部件，从而可对产品设计进行快速评价、修改以响应市场需求，提高企业的竞争能力 RP将CAD、CAM、CNC、精密伺服驱动、光电子和新材料等先进技术集于一体，依据由CAD构造的产品三维模型对其进行汾层切片，得到各层截面的轮廓按照这些轮廓，激光束选择性地喷射固化一层层液态树脂（或切割一层层的纸，或烧结一层层的粉末材料）或喷射源选择性地喷射一层层的粘结剂或热熔材料等，形成各截面逐步叠加成三维产品。它将一个复杂的三维加工简化成一系列二维加工的组合. 快速成形工艺流程如下 1三维模型构造 由于RP系统只接受计算机构造的产品三维模型立体图然后才能进行切片处理，因而艏先应在PC机或工作站上用CAD软件（如UG、Pro/E、I-DEAS等）根据产品要求设计三维模型；或将已有产品的二维三视图转换成三维模型；或在逆向工程中，用测量仪对已有的产品实体进行扫描得到数据点云，进行三维重构