熔积型快速成型机结构探究

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

1 FDM型快速成型机原理其中加热喷头在计算机的控制下，可根据截面轮廓的信息作x-Y平面运动和高度z方向的运动。丝状热塑性材料 (如 ABS及MABS塑料丝，蜡丝，聚烯烃树脂丝，尼龙丝)由供丝机构送至喷头，并在喷头加热至熔融态，然后被选择性地涂覆在工作台上，快速冷却后形成截面轮廓。-层成型完成后，工作台下降-截面层的高度，在进行下-层的涂覆，如此循环，最终形成三维产品。

2熔积成型(FDM)快速成型机的探究在设计熔积成型(FDM)快速成型机时将其设计计算分为四个部分：(1)喷嘴扫描机构；(2)喷嘴转阀机构；(3)原材料存储及送进机构；(4)可升降工作台。

2.1喷嘴扫描机构喷嘴扫描机构的功能：完成喷嘴在 x-Y轴方向上的运动，使喷嘴能够精确的按照电脑软件事先设定好的程序运动。这样它需要在x-Y轴面内能够自由移动，首先需要有传动装置。其次还需要有导轨为其导向，并且有轴承来固定。

2.1.1导轨的选择(1)导轨的作用。导轨主要用来支撑和引导运动部件沿-定的轨迹运动并承受运动部件的重量和工作载荷。用于直线往复运动场合，拥有比直线轴承更高的额定负载，同时可以承担-定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动高效耐用。

(2)导轨应满足的要求。a.导向精度.b.精度保持Ic.移动灵敏度和定位精度；d.低速运动的平稳性.e.抗振性和稳定性；佣0度擤机构工艺性。

由于喷嘴的最大喷丝速度为200mrds，相用滑动导轨可以符合支撑板的运动要求。直线滑动导轨-般由若干个平面组成，为便于制造、装配和检验，其平面数应尽量少。选择截面形状是应注意：导轨磨损量随表面比压增加而增加，设计时应旧能使导轨面垂直于外力方向；导轨磨损后对导向精度的影响要校P2232后，选择双三角形组合的滑动导轨组合形式，因结构特点是：两个三角形导轨同时起支撑和导向作用，对两导轨平行度要求较。

导向精度高，承载能力大，磨损均匀，磨损后相对位置变化较小对机床精度影响少。不需要镶条调整间隙，接触刚度好，导向面间无间隙。能自行补偿垂直及水平方向的磨损。不能承受大的侧向力。由于上述特点，这种组合形式的导轨常用于高精度的机床。

2.1.2传动装置的选择经对比选择的是选螺旋传动，由丝杠和螺母组成的螺旋副来实现传动的要求，主要是将回转运动变为直线运动，同时完成运动和动力的传递。

螺旋传动按用途可分为：传力螺旋；传导螺旋；传导螺旋 ；调整螺旋在这里将各类螺旋传动的特点和应用做个比较：(1)滑动螺旋传动。滑动螺旋传动的特点：传动效率低(通常为30%-60%)磨损快；降速传动比大，具有增力作用，结构简单，加工方便；易于自锁；运转平稳，但低速或微调时可能出现爬行 ；螺反向有空行程，定位精度和轴向刚度较差(2)滚动螺旋传动。滚动螺旋传动的特点：摩擦阻力小，传动效率高(-般在 90%以上)。

结构复杂，制造较难；与滑动丝杠副相比驱动力矩为 1/3，高速进给可能，螺母和螺杆经调整预紧，高精度的保证，可得到很高的定位精度(5Ixrrd3OOmm)和重复定位精度(1-2txm)，并可以提高轴向刚度；工作寿命长，不易发生故障；抗冲击性能太差。

- 1O6-经过上面的比较，由于熔积成型(FDM)快速成型机属于精密机械，将滑螺旋传动排除了。从其特点，定位精度差，轴向刚度低，其不适合熔积成型(FDM)快速成型机。采用滚动螺旋传动完全可以满足本课题的探究。

2.1.3轴承的选择(1)圆椎滚子球轴承特点：圆柱滚子轴承和深沟球轴承相似度大，但其承受能力更大，为向心推力结构 ，可同时承受轴向径向力，但其相对转速低。精度差。

(2)角接触轴承特点：其-般特性为极限转速较高，刚性好 ，成本低 ，精度高等特点可以同时承受径向载荷和轴向载荷 ，是高速精密转轴的理想支撑。单列角接触球轴承只能承受-个方向的轴向力，在承受径向载荷时会引起附加轴向力，并施加相应的反轴向载荷，因此该种轴承都成对使用，接触疲劳是角接触轴承的主要失效形式。

(3)圆柱滚子轴承特点：属于可分离型轴承 ，安装拆卸比较方便，由其是当要求内外圈与轴，壳体都是过盈配合时更显示其优点。

径向承载能力大，适用于承受重负。摩擦系数小 ，适合高速。内外圈，可分离，便于安装拆卸。但对于此类轴承配合的轴，壳体孔等相关零件的要求较高。经比较选择，确定选用角接触球轴承，轴承型号为7206C2.2喷转阀机构的探究喷嘴转阀机构功能：将丝状材料匀速的运送到加热器里，需要有齿轮将丝状材料拉入加热器中，因喷嘴的体积较小，所以需选用尺寸小尺的电机。

动轮与电机齿轮啮合负责传递动力，从动轮在-个双矩形组合导轨的支撑下，由螺栓和弹簧调整其在 x方向上运动以便加紧丝状材料。由于滚子与丝材之间的摩擦力的作用，使丝材向碰头的出口送进。在喷嘴下方有加热线圈负责加热使丝状材料熔化后流出。

2.2.1伺服电机的选择选用双矩形组合的导轨特点：(1)承载能力大，制造简单；(2)侧导向面用镶条调整间隙，使接触刚度降低，而且必须留有间隙，降低了导向精度；(3)宽式组合导向面之间的距离 L较大，受热后膨胀量较大，所以要求间隙大，导向精度和导向性能不如窄式组合；综上所述，选用双矩形组合的导轨。

2.2.2传感器的选择本次探究用于采集喷嘴温度的传感器。热电偶是利用热电效应”制成的-种测温元件。任何两种不同金属或合金都可以组成热电偶，要求热电极材料在测温范围内。

要求热电性质稳定而不随时间变化，不易氧化或腐蚀，有足够强度，电阻温度系数要小 ，电导率要高而电势要大，且容易制造加工。热电极的直径根据材料的价格、强度、电导率，和要求惰性时间、寿命等来选择，-般采用直径为 0.2-0.5mm。对于瞬时温度的测量，考虑到热惯性要小，常牺牲-些寿命来保证惰性时间短，-般采用0.O1-0.03ram的材料，以获得更小的热接点。

4结束语我所探究的快速成型机是根据现市场要求所设计，通过对FDM技术的认识了解过程到 FDM技术做出的原型件，从材料的性能到外观 ，非秤近实际，所以在制造概念产品和验证产品功能方面具有独特的优势。