串联转台五轴挤出成型装置说明书PPT.ppt

一·背景

我们在使用3D打印机时，发现打印机的一些弊端如打印需要支撑使打印时间增加，耗材利用率低成品误差高，无法打印多维度曲面，喷头使用时间过长耗材与喷头粘连会导致打印误差增大等问题。

二·功能需求

2.1目的

设计一台能够满足小型工件设计及学生实训要求的串联转台五轴挤出成型装置。

2.2预期功能

(1)实现无支撑的3d打印，达到快速成型的同时实现多维度曲面打印。

(2)做到结构简单，可使价格亲民耐用度高，具有广泛普及性。

(3)通过双喷头结构使加工成品具有多样性且效率比单喷头更高、成品率更高的成型装置

三·设备结构设计方案

3.1总体结构设计方案：设备包括机架结构、双喷头结构、双转台结构、驱动机构、远程输丝机构五部分组成，使工作具有很高的合理性和实用性。机架结构底盘上安装其他四个部分，提供稳定工作空间。设备工作时，由芯片控制驱动机构的伺服电机运动从而驱动双转台结构、双喷头结构运动完成五轴维度运动，由远程输丝机构保证出丝稳定。
        3.2双转台结构-创新点1

所述双转台结构，由摇篮组和双转台架成，所述双转台架包括伺服电机及连接装置使摇篮组在以X为中心的A轴摆动，所述摇篮组包括伺服电机及工作台等，使工作台绕Z轴为中心的C轴转动。
F=6n-5P3 -4P4-3P3-2P2-P1

由图可得n=5; P:=5，P4=0，P:=0，P=0; P:=0。

可得F=5。

式中:

n-代表共有多少个活动构件

P1-图中所含有的I级副个数

P2-图中所含有的II级副个数

P3-图中所含有的III级副个数

P4-图中所含有的IV级副个数

P5-图中所含有的V级副个数

在该机构简图中可知只有五级副，个数为五个。

串联五轴挤出成型装置的工作台中心参数

工作台半径175mm。X轴的行程:600mm、Y轴的行程: 600mm、Z轴的行程: 380mm； A轴摆动角度: -100 到+100°;C轴旋转范围: 0°到+360°。
如图所示。这就使工作台变得相当灵活，可实现预期的无需支撑的三D打印和多维度曲面打印。虽然此机构会制约打印产品体积，但在完成设计一台能够满足小型工件设计及学生实训要求的串联转台五轴挤出成型装置同时实现了结构简单，符合研究要求。

3.3双喷头-创新点2

所述双喷头结构可解决工作时间过长，导致喷头过热，材料粘连，影响挤出材料的均匀性，进而影响打印精度的问题。双喷头在降低喷头对打印精度的影响同时提高打印效率也增加了产品的多样性如：颜色多样性、材料多样性等。
     3.4机架结构

机架顾名思义，就是在机器或者仪器中，用来支撑或者容纳零、部件的零件。故机架是底座、基础平台等诸多零件的统称。机架分为箱壳式机架、梁式机架等，在本文毕业设计中，我选用的就是梁式机架。

机架的设计应满足强度、刚度、热变形的要求，此外还要求工艺性好，便于操作。本次预设的串联转台五轴挤出成型装置的重里为F=300N，底部面积约为S=00m*800mm:所受的压强可见式(2-1)

σ=ξ

(2-1)

在公式中，σ--压强

F- -打印机重里

S--底座总面积

得σ=468.75pa°

在得到压强的情况下，在综合对比多种材料后，其中包括许多复合材料，综合经济效益，实际情况等问题决定选择45号钢，查询数据可得，45号钢符合所需条件。

在桌面五轴打印机的设计中，为了制作方便，节省材料，所以选用了龙门结构咙门结构字面意思就是在两个与地面紧密连接的支架上连接一个横梁并固定，组成的机架就像一个龙门一样，因此得名。因为是双支撑结构，所以该结构特别简单。龙门结构制造方便，具有足够的刚性，效率高，承受负载大，结构稳定。

3.5驱动结构

所述驱动结构为伺服电机作为驱动，通过轴连接丝杠结构使滑块直线运动进而使工作台和双喷头结构运动完成XYZ运动；通过连接转轴使摇篮组摆动完成摇篮运动；通过中央转轴使工作台完成旋转运动。工作台达到五轴维度的标准，可实现无支撑打印。

3.6远程输丝结构

所述远程输丝结构采用弹簧压紧结构全金属挤出机装配最小保持力500mN.M的高质量步进电机，避免了低质量塑料挤出机使用过程挤出力不均匀，容易磨损，可实现高强度时间打印不变形

4.0结论
通过对挤出成型装置在实际工作中存在的问题深入思考，我团队提出了针对挤出成型装置打印需支撑，耗时高，成品单一成品率底等问题的解决方案。我们通过自主创新，对专业知识的学习与理解，并在原有三轴挤出成型装置的基础上加以改善与优化，最终确立五轴挤出成型装置的整体方案。五轴挤出成型装置包括机架结构、双喷头结构、双转台结构、驱动机构远程输丝机构五部分组成，通过相互配合，最终实现满足小型工件设计及学生实训要求的串联转台五轴挤出成型装置。确定了五轴转台挤出成型装置的总体方案。

五、市场分析

亲民价格，超高性价比：本设备的软硬件成本，打印的时间成本以及后期维修设备，更换配件的成本都比较低，成本低，质量高。

用途广，需求大：本设备不仅在传统的制造行业体现出非凡的发展潜力，同时其魅力更延伸至工艺品、动漫行业、影视传媒以及教育等多个与人们生活息息相关的领域。

绿色制造，爱护地球：本设备可简化生产过程，重复利用副产品，制造轻工业产品，减少运输需求，因此非常有利于生态环境的保护。

易操作，好上手.：3D打印技术实现了3D设计和3D打印软件的直接连接，大大降低了3D图形设计的门槛，即使是没有任何基础的孩子们通过几个小时的学习，也能绘出自己的3D作品，并直接输出到3D打印机打印。