熔融沉积成型机床设计Word下载.docx

1、（1）结合传统的 FDM 熔融沉积成型设备，从整机的外形尺寸、最大成形空间、成形精度、主要运动结构和方式等方面，进行了细致和分析。在吸收了不同机型之间的优点和缺点之后，大致拟定了熔融成型机机械系统总体设计方案中的机械传动结构、三轴运动方式以及加热挤出头结构，确定了机械结构设计中的几个关键技术问题。（2）以机械设计原理为依据，结合对 FDM 整个机械系统的几大构件制定的设计方案，按照整机设计需求参数，分别对运动系统、导向系统、机械结构和包装造型进行了具体的参数化选择,着重设计了加热挤出头结构，解决与优化了流涎问题，然后按照机身结构设计原则设计并完成了全部零部件的三维实体建模、装配以及工程图。关键

2、字：快速成型；FDM；加热挤出头 ABSTRACT The fused deposition rapid prototyping technology（FDM）is one of the at home and abroad the most widely used rapid prototyping technology.It can quickly and accurately Design ideas from the CAD model materialized as proto types or parts of certain functions in order to achie

3、ve the rapid evaluation and modification of the product,effectively shortening the product development cycle.In fused deposition modeling,forming precision on the final product quality plays a decisive role,but the current forming machine precision is not high,how to improve the precision of the rap

4、id prototyping is an important direction of research.This topic around the molten molding machine,mainly studies the mechanical system of the device,puts forward a complete set of mechanical design.Specific work is as follows:（1）combined with the traditional FDM fused deposition molding equipment,fr

5、om the appearance of the whole machine size,maximum forming space,forming precision,main structure and movement mode,are detailed and analyzed.In absorbing the advantages and disadvantages between different models,roughly sketched the melting machine mechanical system overall design scheme of mechan

6、ical transmission structure,three axis movement mode and heating extrusion head structure,identified several key technical problems in mechanical structure design.（2）And in accordance with FDM based on principle of mechanical design,the whole of several major components of design scheme of mechanica

7、l system,on the demand of the whole machine design parameters,respectively,on the sports system,guiding system,mechanical structure and packaging for the specific parameterized choice,mainly design the structure of heat extrusion head,solving and optimizing the salivate,then design and completed in

8、accordance with the principle of the fuselage structure design all components of the three-dimensional entity modeling,assembly,and engineering drawing.Key Words：Rapid Prototyping；Fused Deposition；Heating extrusion head 1 绪论绪论 1.1 引言引言 进入 21世纪后,因为一方面,消费者日益个性化、多样化的需求,工业产品要求创造更多需求。另一方面,制造商不仅要设计的产品满足需求

9、的迅速,而且还要缩短设计周期和生产周期抢占市场,市场环境发生了翻天覆地的变化。制造业竞争加剧。全球市场一体化的形成和提高产量的主要因素通常是有关竞争的成功或失败。为了保持和加强产品在市场上的竞争力,不仅需要设计师可以设计新产品迅速满足市场的需求,并能在短时间内,生产的产品或样品在投放市场之前进行必要的测试。在这种情况下,如果使用传统的制造方法,不仅需要各种各样的机械加工机床、工具、模具、及高水平的技术工人,生产成本高,生产周期长,不能适应快速发展的时代,因此,研究低成本、高效率的生产技术是解决这一问题的关键。在 1980年代末,随着制造业信息化,快速成型技术（Prototypical）应运而生

10、。由于这种技术事新的制造理念,生产速度产品快速灵活的模型的关注。这种技术采用 CAD设计、辅助制造、数控、精密的伺服驱动和新型材料等先进技术,成功地实现了产品制造自动化,更大程度提高生产效率和灵活的制造。在响应速度化市场作为第一个目标,市场可以缩短开发周期,降低开发成本,提高企业的生产效率。由于符合现代先进制造技术的发展核心,成型技术发展非常迅速,在发达国家已经成为行业的一个新分支和先进制造技术的支柱产业,制造技术是近年来最热门的研究课题。1.2 熔融沉积成型技术概论熔融沉积成型技术概论 快速原型设计、快速成型、RP）技术是在 1980 年代末开发1的一种先进制造技术。级联的想法积累分层制造、

11、材料粘合层层叠加形成实体,和 3 d 产品原型。三维分层制造实体的思想,最早出现在 19世纪制造技术发展足够的。早在 1892 年,地质学家Anther2提出了使用新方法的 3 d地图分层切片模型。然而,随着社会的发展和科技的进步,快速原型系统及其组成材料的相关研究有了长足的进步,取得了 RP 技术的快速发展。这种新兴的制造技术不受成型几何实体外形限制，直接将三维的立体模型加工变为平面加工,形状特别复杂的物体和简单的物体可以用同样的方法进行制造。具体来说就是通过计算机三维造型系统获得产品的三维实体模型数据,然后经过面化处理,把它变成许多个三角形面化模型得到 STL文件,接着以此面化模型为基础,

12、切出沿某一方向的一系列连续截面作为二维切片薄层,再通过数控加工得到那些薄层切片,并将层与层之间粘接起来，如此层层叠加便形成了产品的三维原型。快速成形技术具有传统制造技术无法比拟的优势,于是受到工程界的高度重视,并在国内外得到迅速的发展。在这个商业市场竞争越来越激烈，商品更新换代越来越快的时代，快速成形技术对制造业的发展起着巨大的影响，产品应用方面的成果也十分显著，这种技术的商品化成为其必然的趋势。快速成形技术的发展其实也是经历了一个漫长曲折的过程。从二十世纪七十年代末到八十年代初期,几个不同国家的研究学者均独立提出了分层制造的快速成形概念。当时 Charles.Hull3在美国 UVP 公司的

13、支持下,完成了第一台能自动建造零件的完整系统（SLA-1）,并在 1986 年申请获得该系统的专利,这个研究成果可以看做是快速成形技 术发展史上的一个重要里程碑。同年,Charles W.Hull 和 UVP 公司合作建立了 3D System 公司,许多关于快速成形的概念和技术在 3D System 公司中逐步发展成熟。同时许多其它相关学者和公司对快速成形原理及相应的成形系统也相继开发成功，直到九十年代后期共出现了十多种不同的快速成形技术。其中作为主流的是 SLA、LOM、SLS、FDM和 3DP 这五种典型快速成形技术。快速成形技术涉及知识面极广，包括机械工程、激光、自动控制、计算机、材料

14、学等多个前沿学科。随着现代设计和现代制造技术的迅速发展，该技术迅速在工业制造、建筑、艺术、医学、航空航天等领域得到广泛良好的应用。1.2.1 熔融沉积成型技术的特点熔融沉积成型技术的特点 快速成型技术能得到飞速的发展与它自身的特点有很大关系 （1）快速性 采用快速成型技术，从设计思想转变为具有一定结构功能的产品原型原型，一般只需几个小时至几十个小时，从而可以对产品设计进行快速评估、测试及功能试验，以缩短产品开发的研制周期，减少开发费用，提高企业参与市场竞争的能力。（2）集成性 快速成型机通过计算机直接执行 CAD模型的数控指令，避免了数控中的复杂编程，真正实现了设计制造一体化，大大提高了加工效

15、率。与反求工程（Bioengineering）、Tao 技术、网络技术、虚拟现实等相结合，成为产品快速开发的有力工具。（3）高度柔性 若要生产不同形状的零件模型，只需改变 CAD模型，重新调整和设置参数即可，成型过程中不需要专门的夹具和工具，成型零件与 CAD模型具有直接关联，零件可随时修改，随时制造。（4）无限制性 快速成型不受零件的形状和复杂程度的限制，可成型任意形状的造型，这就摆脱了传统夹具、工具加工的限制，使高难度、高复杂度的模型的加工变得相对较容易。（5）材料的广泛性 快速成型技术可以制造树脂类、塑料原型，还可以制造出纸类、石蜡类、复合材料以及金属材料和陶瓷的原型。（6）低造价性 其制造周期一般为传统的数控切削方法的 l/5 一 1/10，而成本仅为 1/3 一 1/5，它在保证一定精度和零件制作精度的基础上，具有最优的性能价格比，这也是快速成型的到飞速发展的一个重要原因。1.2.2 熔融沉积熔融沉积成型技术成型技术-工艺过程工艺过程 1）产品三维模型的构建 由于 RP 系统是由三维 CAD模型直接驱动，因此首先要构建所加工工件的三维CAD模型。该三维 CAD模型可以利用计算机辅助设计软件（如 Pro/E,I-DEAS,Fieldworks,UG 等）直接构建，也可以将已有产品