3D打印机的设计
基于FDM技术的彩色3D打印机设计
性能评测
为了评测基于FDM技术的彩色3D打印机的性能，我们从打印速度、精度、效 率、成本等方面进行了对比分析。结果显示，该打印机在提高打印速度和精度方 面具有明显优势，同时保持了较高的打印效率和经济性。与同类产品相比，该设 计方案在各方面均具有一定的竞争力。
结论与展望
基于FDM技术的彩色3D打印机设计方案在提高打印速度、精度和效率方面取 得了显著成果。然而，该方案仍存在一定的局限性，例如对数字模型文件的格式 和分辨率要求较高，打印过程中需要持续供应冷却等。未来研究可针对这些问题 进行优化和完善，进一步拓展FDM技术在彩色3D打印机领域的应用范围。
参考内容
引言
随着科技的不断发展，3D打印技术已经广泛应用于各个领域。其中，熔融沉 积成型（FDM）技术是一种常见的3D打印技术，具有设备成本较低、操作简单、 材料利用率高等优点。然而，FDM技术也存在一定的局限性，如打印速度较慢、 打印精度较低等。为了克服这些局限性，本次演示将重点介绍一种FDM彩色3D打 印机挤出装置的结构设计，旨在提高打印精度和速度，同时降低成本。
然而，FDM彩色3D打印机挤出装置的设计仍然存在一定的不足之处，例如在 高速运转时的稳定性、材料适用范围等方面还需要进一步研究和改进。未来的研 究方向可以包括探究更优的材料流动特性、设计更高效的传动系统以及拓展装置 的功能模块等。
引言
随着科技的不断发展，3D打印技术逐渐成为当今研究的热点之一。其中，熔 融沉积成型（FDM）型3D打印机作为一种重要的技术分支，具有其独特的优势。 FDM型3D打印机通过将熔融的塑料丝逐层堆积来制造物体，因其材料利用率高、 设备成本较低、操作简便等优点而广受欢迎。然而，目前市场上的FDM型3D打印 机多为单色或者双色，无法满足人们对多样化颜色的需求。
3D打印机设计毕业设计
3D打印机设计毕业设计介绍本文档旨在探讨一种创新的3D打印机设计方案作为毕业设计的内容。
该方案旨在提供一种高效、精确且可靠的3D打印机，以满足不同领域的需求。
设计目标1. 实现高精度的打印效果，能够制造出复杂的立体模型。
2. 提高打印效率，缩短打印时间，满足大批量、快速生产的需求。
3. 提供多材料打印功能，支持不同材质的打印，如塑料、金属等。
4. 系统可靠性和稳定性高，能够长时间工作且避免出现故障。
设计方案1. 结构设计：采用坚固稳定的机身设计，以确保打印过程中的精确性和稳定性。
同时，考虑易于维护和组装的设计，提高机器的可靠性和可操作性。
2. 打印技术：选择适合多种材料打印的技术，如FDM、SLA或SLS等。
根据需求选择最适合毕业设计的技术，并结合实际场景进行调整。
3. 控制系统：采用先进的控制系统，确保打印过程中的均匀性、精确性和稳定性。
同时，增加对多材料打印的支持，提供更多选择。
4. 软件支持：提供易于操作的用户界面和功能丰富的软件支持，方便用户进行模型设计和打印控制。
5. 安全性：设计安全可靠的电路和自动故障检测系统，可及时发现和避免潜在的问题，确保操作过程中的安全性。
预期成果1. 设计并制造出一台优秀的3D打印机原型，实现高精度、高效率的打印。
2. 验证设计方案的可行性和实用性，通过实验数据和用户反馈进行评估。
3. 提出改进方案和优化建议，为未来3D打印机的进一步研发提供参考。
时间进度安排1. 设计方案讨论和确定：1周2. 设计和制造原型：4周3. 实验验证和数据分析：2周4. 编写毕业设计报告: 2周预期成果评估1. 毕业设计报告评分: 占总分的50%2. 设计原型的可行性和实用性评估: 占总分的30%3. 实验数据分析和优化建议: 占总分的20%参考文献- 3D Printing Technology and Its Applications: A Review of the Literature- Advances in 3D Printing Technology: Applications, Environmental Impacts, and Future- Design and Optimization of 3D Printed Structures for Additive Manufacturing请注意，以上内容旨在提供一个简单的3D打印机设计毕业设计的框架和思路，具体设计方案需要进一步详细研究和调整。
3D打印机毕业设计
3D打印机毕业设计1000字随着科技的不断发展，3D打印技术已成为制造业领域的重要发展方向。
毕业设计作为一个重要的学习成果，选择3D打印机作为毕业设计是一个很好的选择。
本文将介绍一个基于3D打印技术的毕业设计，包括设计背景、准备工作、设计流程和成果展示。
一、设计背景3D打印技术在现代制造业领域中已经有了很好的应用。
为了探索3D打印技术的发展和应用，设计了一款基于3D打印技术的毕业设计。
该设计旨在研究3D打印技术的原理与技巧、3D打印机的结构与设计、3D打印机的应用领域，以及在设计与制造领域中的实际应用。
该设计具有很高的创新性和实用性，旨在为学生提供一个适当的练习场所，让他们在设计和制造方面发挥创新精神，获取更多的知识和技能。
二、准备工作在进行3D打印机毕业设计之前，需要进行一些准备工作。
首先，需要对3D打印技术进行全面的了解，阅读相关材料和文献。
同时，还需要了解3D打印机的功能、特点、结构和工作原理，并掌握3D打印机软件的使用方法。
其次，还需具备一定的机械设计知识和电路设计知识，以便于更好的设计3D打印机。
最后，准备必要的材料和工具，比如3D打印机零件、3D打印机的电子元件，等等。
三、设计流程1. 研究3D打印机的结构与设计，确定设计方向。
2. 设计3D打印机的整体结构和外观，绘制草图。
3. 确定3D打印机的材料和元件，制定采购计划。
4. 编写3D打印机的控制程序，确定控制方式，设计电路。
5. 制造3D打印机零件，进行组装和调试。
6. 调试测试，改进和完善3D打印机的性能。
7. 展示3D打印机的制造过程和性能测试结果。
四、成果展示设计的3D打印机是一款基于FDM（熔丝沉积成型）技术的桌面型3D打印机。
该打印机具有结构紧凑、体积小、简易易用等特点。
主要材料采用工程塑料，打印机使用系统为Arduino。
该打印机可支持常见的3D打印软件，可以打印出不同材料和不同尺寸的3D模型。
经过测试，该打印机打印的质量稳定，精度高，能满足不同领域的应用需求。
《2024年FDM彩色3D打印机系统设计与仿真》范文
《FDM彩色3D打印机系统设计与仿真》篇一一、引言随着科技的不断发展，3D打印技术已经成为一种创新性的制造技术，广泛应用于各个领域。
FDM（熔融沉积造型）作为3D 打印的一种主流技术，因其操作简便、成本低廉等特点被广大用户所喜爱。
近年来，随着市场需求不断增长，对3D打印机的功能和性能要求也在逐步提高。
因此，本文设计了一款具有彩色的FDM 3D打印机，并进行详细的系统设计与仿真。
二、系统设计（一）硬件设计1. 打印平台：采用高精度的加热平台，确保打印过程中模型的稳定性。
2. 喷头：选用高质量的喷头材料，具备高精度、耐高温等特性。
喷头采用多色切换设计，以实现彩色打印。
3. 控制系统：采用高性能的主控芯片，具备高速度、高精度的控制能力。
同时，配备友好的人机交互界面，方便用户操作。
4. 驱动系统：采用高精度的步进电机和驱动器，确保打印过程中的精确度和稳定性。
（二）软件设计1. 切片软件：将三维模型转化为打印机的运动指令。
该软件需具备高效的算法，以确保打印过程中模型精度和效率。
2. 控制软件：负责控制整个打印过程，包括温度控制、运动控制等。
同时，还需具备故障诊断和报警功能，确保打印过程的安全性。
三、系统仿真为验证设计的可行性及性能表现，本文对FDM彩色3D打印机进行了系统仿真。
仿真过程包括机械结构仿真、热力学仿真和运动控制仿真等。
（一）机械结构仿真通过有限元分析软件对打印机的机械结构进行仿真分析，验证了结构的稳定性和可靠性。
同时，对关键部件如喷头、驱动系统等进行仿真分析，确保其满足高精度、高效率的打印需求。
（二）热力学仿真为确保打印过程中模型的加热和冷却过程顺利进行，本文对打印机的热力学性能进行了仿真分析。
通过模拟不同材料的加热和冷却过程，验证了加热平台的温度控制精度和均匀性。
（三）运动控制仿真为验证控制系统的精确度和稳定性，本文对运动控制系统进行了仿真分析。
通过模拟打印过程中的运动轨迹和速度变化，验证了驱动系统和控制算法的准确性和可靠性。
3D打印机设计技巧指导安装调试步骤
3D打印机设计技巧指导安装调试步骤在当今快速发展的科技领域，三维打印技术成为一项备受关注的创新技术。
3D打印机的设计与安装调试是实现高质量打印的关键步骤。
本文将为您介绍一些3D打印机设计的技巧以及详细的安装和调试步骤。
一、3D打印机设计技巧1.选择合适的打印机模型在选择3D打印机模型时，需考虑所需打印对象的大小和材料。
不同的打印机模型适用于不同的打印需求，例如个人家用的桌面型打印机适合打印小型模型，而工业型的打印机则适用于打印较大的零部件。
2.优化打印机结构设计在设计打印机结构时，需确保打印平台和打印头的连接稳固，避免打印时产生震动或位移。
另外，保证打印头的平稳移动和精确定位也是关键。
合理设计底座结构，并考虑增加稳定性的支撑。
3.选择合适的材料根据打印需求选择合适的打印材料，常见的材料包括ABS、PLA等。
确保打印机配备了适当的喷嘴和材料供给系统，以确保材料的顺畅供给和打印质量。
二、3D打印机安装步骤1.准备工作在开始安装前，先确保拥有所有必要的工具和零件，如螺丝刀、扳手、螺丝和电缆等。
阅读并理解安装手册和说明书，熟悉各个部件的名称及其功能。
2.组装打印机框架根据说明书，按照正确的顺序，将打印机框架的各个部分组装起来。
确保每个连接点都固定稳固，以防止松动或晃动。
3.安装电气部件将主控板、电机以及其他所需的电气部件安装到预定的位置。
连接电缆时要小心，确保正确连接且稳固。
4.安装打印头和喷嘴根据指示，将打印头和喷嘴装配到打印机上。
务必确保打印头可以平稳移动，并且与打印平台的距离适当。
5.安装打印平台根据打印机型号，将打印平台安装到打印机上。
确保打印平台可以在三个方向上平稳移动，并且能够准确定位。
6.连接电源和调试将打印机连接到电源，并按照说明书的指引进行必要的设置。
调试打印机的过程可能包括调整打印平台的水平、校准打印头位置以及测试打印功能等。
三、3D打印机调试步骤1.打印底层测试模型在开始打印复杂模型之前，建议首先打印一些简单的测试模型。
《2024年FDM彩色3D打印机系统设计与仿真》范文
《FDM彩色3D打印机系统设计与仿真》篇一一、引言随着科技的发展和数字化的趋势，3D打印技术越来越受到关注，特别是基于熔融沉积造型（FDM）的彩色3D打印机在许多领域具有广泛的应用。
本文旨在介绍FDM彩色3D打印机的系统设计、工作原理和仿真结果。
我们详细地讨论了打印机的关键部分设计、系统架构以及仿真结果，为读者提供一个全面而深入的理解。
二、系统设计1. 总体设计FDM彩色3D打印机的设计主要基于熔融沉积造型（FDM）技术。
该系统主要由四个主要部分组成：挤出机系统、运动系统、控制系统和热源系统。
挤出机系统负责将塑料加热至熔融状态并送至喷头；运动系统控制喷头的移动路径；控制系统则负责整个系统的协调和控制；热源系统则提供必要的热量以维持塑料的熔融状态。
2. 挤出机系统设计挤出机系统是FDM彩色3D打印机的核心部分之一。
我们设计了一种新型的挤出机，该挤出机使用步进电机驱动螺杆，通过精确控制螺杆的旋转速度和力度，实现塑料的均匀送出和熔融。
此外，我们还设计了一种多色塑料储存和混合系统，使得打印机能够同时使用多种颜色的塑料进行打印。
3. 运动系统设计运动系统由三个轴组成：X轴、Y轴和Z轴。
每个轴都由步进电机驱动，通过精确控制电机的旋转角度和速度，实现喷头的精确移动。
我们采用高精度的导轨和轴承，保证打印过程中的稳定性和精度。
4. 控制系统设计控制系统是整个打印机的“大脑”，我们使用高性能的单片机作为主控制器，通过编程实现对整个系统的控制和协调。
此外，我们还设计了友好的人机交互界面，使得用户可以方便地设置和控制打印机的各项参数。
5. 热源系统设计热源系统主要用于提供足够的热量使塑料达到熔融状态。
我们采用高效加热元件配合智能温度控制系统，保证温度的稳定性和精确性。
此外，我们还设计了热隔离系统，防止热量对其他部分的影响。
三、仿真结果我们使用专业的仿真软件对FDM彩色3D打印机的关键部分进行了仿真分析。
仿真结果表明，我们的设计在结构上具有较高的稳定性和精度，能够满足3D打印的需求。
3D打印机毕业设计
山东农业大学毕业论文装题目： ________ 3D打印机设计___________ 订线学院机电学院专业班级电气五班届次2014届学生姓名姜云飞学号20100776指导教师宋洪军二O一四年五月十二日目录摘要.................................................................... I.. Abstract .................................................................................................................. u..引言 (2)1绪论 (2)1.1 国内外3D打印机的研究现状 (2)1.1.1 国外3D打印机的研究现状 (2)1.1.2 国内3D打印机的研究现状 (3)1.2 3D打印机的发展趋势 (3)1.2.1 3D打印产业的未来发展前景 (3)1.2.2 3D打印技术未来发展的主要趋势 (4)1.3 3D打印机的工作原理及特点 (4)1.4 发展创新与突破 (6)2总体方案及结构设计 (7)2.1 弓|言 (7)2.2 总体框架的设计 (8)2.3 温度控制回路的设计 (8)2.4 XYZ三方向控制电机的设计 (9)2.5 喷头移动及喷出量调节的设计 .......... 错误！未定义书签。
3机械结构 ...................... 错误！未定义书签。
3.1 传动方式的选择 ................ 错误！未定义书签。
3.2 转动惯量的计算 ................ 错误！未定义书签。
3.3 喷头的选择 (12)4电机的选择 (13)4.1 伺服电机和步进电机的对比 (13)4.2 直流交流伺服电机对比 (15)4.3 负载转矩的计算 (15)4.4 打印速度的初步估计 (16)5传感器 (16)5.1 温度传感器对比 (16)5.2 机械位置传感器 (18)5.3 压力传感器 (19)6 3D打印机的优点及面临问题 (21)6.1 3D打印机的优点 (21)6.2 3D打印技术面临的问题 (21)参考文献 (22)致谢 (23)Con te ntsSummary (i)Abstract ........................................................ n1 In troducti on (2)1.1 Research Status 3D prin ter at home and abroad (2)1.1.1 Research Status of Foreign 3D printer (2)1.1.2 Research Status of domestic 3D printers (3)1.2 Trends of 3D printer (3)1.2.1 Future prospects of 3D printing industry (3)1.2.2 3D prin ti ng tech no logy for future development (4)1.3 3D prin ter works and features (4)1.4 The developme nt of inno vative and breakthrough (6)1.5 Chapter Summary (7)2 Overall program and structural design (7)2.1 Introduction (7)2.2 The overall desig n of the framework (8)2.3 Temperature con trol loop design (8)2.4 XYZ three directi onal con trol motor design (9)2.5 Mobile and spray no zzle desig n volume adjustment (9)3 Mecha ni cal structure (10)3.1 Select Transmission (10)3.2 Calculati on of mome nt of inertia (11)3.3 Select nozzle (12)4 Select motor (13)4.1 Comparis on of servo motors and stepper motors ......... 4.2 Comparis on of DC servo motor . (15)4.3 The calculated of load torque (15)4.4 Prelim inary estimates Print Speed (16)5 Sensor (16)5.1 Comparis on Temperature Sensor (16)5.2 Mecha ni cal positi on sen sor (18)5.3Pressure sen sor (19)6 Adva ntages of 3D prin ters and the problems faced ..............6.1 Adva ntages 3D prin ter (21)6.2 3D printing tech no logy issues facing the (21)Refere nces (22)Ack no wledgeme nts ................................................ 23 13213D打印机毕业设计作者：姜云飞指导教师：宋洪军【摘要】3D打印是最近两年开始流行的一种快速成形技术，它以数字模型文件为基础，通过逐层打印的方式来构造物体•我们日常生活中的打印机能打印一些平面纸张材料，而3D 打印机打印出的是立体塑品产品•文章对3D打印的技术体系和国内外产业发展现状、发展态势作了综合介绍，综述3D打印技术的基本概念、发展简史、打印过程原理、应用领域、广泛影响以及面临的问题等•在介绍3D技术的发展历程、3D打印技术的工作原理流程及特点的基础上，分析了3D打印技术的创新点和存在的问题，展望了3D打印技术的未来发展趋势.关键词：3D打印机；快速成型；结构设计；社会制造3D printer GraduationAuthor: Jia ng Yunfei In structor: Song Hongjun【Abstract 】:3D prin ti ng is one of the last two years became popular rapid prototyp ing tech no logy, which is based digital model files, through over the prin ted layer by layer approach to con struct objects. Our daily lives printer can print some flat sheet material, and 3D printer to print out the three-dime nsional plastic goods products. Article on 3D printing tech no logy system status and domestic in dustrial developme nt, developme nt made a comprehe nsive prese ntati on situati on, review the basic con cepts of 3D printing tech no logy, developme nt history, the prin ti ng process principles, applications, and the problems faced widespread impact, etc. In the development process of in troduct ion of 3D tech no logy, work ing prin ciple and characteristics of the process of 3D prin ti ng tech no logy based on the an alysis of 3D printing tech no logy inno vati ons and problems, looked to the future developme nt trend of 3D prin ti ng tech no logy.Key words : 3D printers; rapid prototyping; structural design; social manufacture引言随着时代的进步，我们的生活水平日渐提升，同时，人口也在急剧的增长, 我们需要越来越多的物品来满足物质生活条件。
《2024年FDM彩色3D打印机系统设计与仿真》范文
《FDM彩色3D打印机系统设计与仿真》篇一一、引言随着科技的发展和数字化的趋势，3D打印技术越来越受到广泛关注。
其中，FDM（熔融沉积建模）技术以其简单、低成本和易于维护的特点，成为目前最常用的3D打印技术之一。
本文将详细介绍FDM彩色3D打印机系统的设计与仿真过程，旨在为相关领域的研究和应用提供参考。
二、系统设计1. 硬件设计FDM彩色3D打印机的硬件设计主要包括打印机的机械结构、喷头、加热系统、控制系统等部分。
（1）机械结构：采用稳定可靠的XYZ轴运动结构，确保打印过程的稳定性和精度。
同时，为了方便操作和维护，设计有易于拆卸的打印平台和可调节的喷头高度。
（2）喷头：采用高质量的喷头材料，具备高温耐腐蚀性能。
喷头设计为多色喷头，以实现彩色打印功能。
（3）加热系统：包括喷头加热和平台加热两部分。
喷头加热系统用于将塑料材料熔化，平台加热系统则用于提高打印平台的温度，以防止打印件在打印过程中脱落。
（4）控制系统：采用高性能的主控芯片和稳定的驱动电路，实现精确的XYZ轴运动控制和喷头加热控制。
同时，配备友好的人机交互界面，方便用户进行操作和设置。
2. 软件设计软件设计主要包括控制系统的编程和仿真软件的开发。
（1）控制系统编程：采用易于编程和调试的编程语言，实现喷头运动、加热、送料等功能的控制。
同时，具备错误检测和报警功能，确保打印过程的稳定性和安全性。
（2）仿真软件的开发：用于对FDM彩色3D打印机的运动过程、温度控制、材料熔化等过程进行仿真。
通过仿真，可以预测打印过程中可能出现的问题，提前进行优化和调整，提高打印质量和效率。
三、仿真分析通过仿真软件对FDM彩色3D打印机的运动过程、温度控制、材料熔化等过程进行仿真分析。
1. 运动过程仿真：通过模拟XYZ轴的运动过程，验证机械结构的稳定性和精度。
同时，通过仿真分析喷头的运动轨迹和速度，优化喷头的运动规划，提高打印速度和精度。
2. 温度控制仿真：通过模拟加热系统和温度传感器的工作过程，验证温度控制的稳定性和准确性。
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3D打印机总体方案及结构设计题目: 3D打印机设计专业班级机械电子工程1班届次2013届学生姓名揭硕学号指导教师二O一六年十月十二日一、总体框架得设计系统概述系统由输人设备制定部分参数,从存储设备或者直接从计算机中得到事先建好得三维模型,由单片机对模型进行分析,切片,建立必要得支撑结构,再从单片机输出控制指令,控制喷头型材料融化,并通过一定得驱动电路驱动电机,带动喷头进行X、Y、Z三个方向得移动,并控制喷头得喷出系统调节喷出材料得多少。
每打好一层,从外部设备读取下一层得参数, 还需要后期得材料回收工作。
,模型得打印之后直到全部模型完成。
完成,层再打印下一．系统框架输入设备、存储外设、上位机、温度传感器得测量值----单片机分析----温度控制回路、XYZ各方向电机控制、喷出量控制、显示设备打印耗材得选用为了实现3 D打印机得功能,所选材料也很重要。
既要由较低得熔点,也要有较好得粘滞性,同时也需要快速成型。
综合考虑,我们最终选择了P L AA /B S耗材。
设计思路概述ABS/PLA耗材熔点为230℃左右,分解温度260℃以上,故其通常成型温度在250℃以下。
控制回路使用温度传感器返回当前温度,反馈回路保证了温度保持恒定,控制器统一使用了单片机来输出指令(3)控制回路方框图如下:设置得空气温度→单片机→D/A转换器→加热电路→当前温度→温度传感器→A/D转换器→单片机x y z三方向控制电机得设计采用化繁为简得思路,将三维打印转化为二维进而转化为一维打印。
即Z方向采用步进电机,由步进电机固定得给量算出所需得步进角,用这种方式将三维打印先转化为每一平面内得二维打印,再由Y方向也为步进电机带动,则每一平面内得二维打印又转化为很多条直线上得一维打印。
喷头移动及喷出量调节得设计．熔融挤出系统对喷头系统得基本要求就是:将成型料丝送人液化器中,在其中及时而充分地熔化,由固态变为熔融态,然后再进一步从更小直径得喷嘴中以极细丝状挤出,按扫描路径堆积成型。
而且送丝速度要与扫描速度相匹配,以保证均匀一致得材料堆积路径。
成型工艺对喷头系统得功能要求可以分解为以下几点:1) 供应功能:将料丝从丝筒上拉出,提供成型材料;2) 熔丝功能与料丝送进功能:将送进得固态料丝及时且充分地熔化成为熔融状态并将料丝送人液化器;3) 流道功能:提供熔融态材料稳定流动得通道;4) 定径功能:对挤出熔融态物料进行定径,变为满足要求得细小直径得丝材进行堆积;5) 出丝速度匹配与出丝起停控制功能:出丝速度可控,能根据扫描速度进行调整,实现互相匹配。
出丝应能根据路径扫描要求及时起停,以保证高质量得成型路径,尤其就是在路径起停处。
在采用熔丝挤出方式得工艺原理时,就就是借助液化器中未熔丝材得活塞作用,将熔融材料挤出喷嘴,出丝推力近似等于送丝驱动力,所以在此特定得工艺原理中,送丝功能与基础功能就是等效得。
喷头实现方法设计基于所选择得打印耗材,喷出技术采用熔融沉积成型技术,根据片层参数控制加热喷头沿模型断面层扫描,同时控制熔融液体得体积流量,使粘稠液体物料均匀地铺洒在断面层上。
液化器中使用电热丝提供热量使料丝熔融。
熔融挤压快速成型工艺对温度得要求极其严格,喷头出丝温度与成型室得温度严格处于一定得温度范围之内,且一旦设定温度控制值之后,须保证其温度保持在平稳状态,不能产生较大得扰动,否则成型质量将受到影响。
这就要求液化器温度必须保持稳定。
因此,我们需要加入上述得温度控制回路来严格控制液化器得温度。
二、机械结构传动方式得选择直线导轨可分为:滚轮直线导轨与滚珠直线导轨两种,前者速度快精度稍低,后者速度慢精度较高。
滚珠丝杠就是工具机与精密机械上最常使用得传动元件,其主要功能就是将旋转运动可逆性与高效率得特点。
同时兼具高精度、,或将扭矩转换成轴向反覆作用力,转换成线性运动．1)与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3由于滚珠丝杠副得丝杠轴与丝母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高得运动效率。
与过去得滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需得动力为使用滚动丝杠副得1/3。
在省电方面很有帮助。
2)高精度得保证滚珠丝杠副就是用日本制造得世界最高水平得机械设备连贯生产出来得,特别就是在研削、组装、检查各工序得工厂环境方面,对温度·湿度进行了严格得控制,由于完善得品质管理体制使精度得以充分保证。
3)微进给可能滚珠丝杠副由于就是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样得爬行现象,能保证实现精确得微进给。
4)无侧隙、刚性高滚珠丝杠副可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高得刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠得斥力可使丝母部得刚性增强)。
5)高速进给可能滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。
转动惯量得计算滚珠丝杠根据国家标准JB/T9893－1999 选用长度L=1、0m,公称直径D=12mm,公称导程mmPh40对本系统而言,丝杠传动折算到马达轴上得总惯量为:Jt=Z1+1/i2[Z2+JS+JW](kg、m2)++=其中i为两齿轮得传动比,此处取i=Z1/Z2=1: 其她符号说明如下Z1——齿轮l 及其轴得转动惯量;J1=0、0018kg、m2Z2——齿轮2 得转动惯量,取J2=0、0018kg、m2×=;Js——丝杠转动惯量,kg、m2×;Jw----为工作台折算到丝杠上得动惯量;W——工作台重量,工作台轻,取6kg;S——丝杠螺距,4mm;g——重力加速度,9、8m/s2;圆柱体得转动惯量:J=1/8MD2M----圆柱体质量; D----圆柱体直径;而且选用丝杠得密度(类于铁)为7、8g/m3=r;滚珠丝杠得转动惯量为:JS=1/4πD2pl*1/8D2=3、14*0、0124*1、0*7800/32=1、59*10-5( kg、m2 )Jw=6*0、0042/(9、8*4π2)=2、48*10-7( kg、m2 )从而Jt=3*10-3 ( kg、m2)-。
可见,Jt很小——主要由两个齿轮得转动惯量来决定,从而对电机得功率输出要求不苛刻,在功率不高情况下,可以实现高转速。
这就是一个小惯量得系统,该系统启动,加速,制动得性能好,反应快,比较理想。
此类电机最高转速一般就是3000r/min上下,取3000为参考研究按360dpi得分辨率来考虑,则每英寸25、4mm对应360个色点,每两个色点得距离为25、4/360=0、07mm,又打印喷头为双排得,所以,打印喷头周期移动距离d=0、07*2=0、14mm,喷墨一次,喷粘剂一次,两个喷头喷出同步;设定机械精度:0、005mm,对应得脉冲当量:由i=1,求得丝杆转一圈,喷头前进4mm。
则机械精度对应丝杆转一周,上位机应该发出得指令脉冲为4mm/0、005mm=800(个)则对应转速约为3000,上位机脉冲能力至少800*3000/60=40000r/s; 对应6000转得转速,则上位机脉冲能力80000r/s,电子齿轮比不变、CMX :电子齿轮比得分子就是电机编码器反馈脉冲。
CDV :电子齿轮比得分母就是上位机得给定脉冲(指令脉冲)。
电子齿轮比=CMX/CDV=(131072×100)/ 80000=6553600/200000=32、8。
在此计算电子齿轮比得目得——电子齿轮比把上位机得给定脉冲要换算成与电机编码．器反馈脉冲同等意义得信号,便于控制中心按给定指令要求控制伺服转动定位。
此外,通过上位机得脉冲能力得估算,对比实现得可能性,得知我们方案得合理性。
喷头得选择选用Konica512L型号,实现宽度尽可能满足,分辨率满足,控制X轴方向运动,Y轴方向由另一电机控制,控制方式类似,单次位移为36、1mm,精度控制一样。
双排式排列方式,使得走完一个幅面得时间相对于单排式减半,利于打印速度得提高。
三、电机得选择伺服电机与步进电机得对比控制电机得比较与选取:电机控制系统按照运动过程得需要分为驱动伺服与驱动步进两大类。
伺服有速度控制与位置控制模式。
．交流直流伺服电机对比在20世纪60年代,最早就是直流电机作为主要执行部件,在70年代以后,交流伺服电机得性价比不断提高,逐渐取代直流电机成为伺服系统得主导执行电机。
控制器得功能就是完成伺服系统得闭环控制,包括力矩、速度与位置等。
我们通常说得伺服驱动器已经包括了控制器得基本功能与功率放大部分。
虽然采用功率步进电机直接驱动得开环伺服系统曾经在90年代得所谓经济型数控领域获得广泛使用,但就是迅速被交流伺服所取代。
伺服电机可以考虑直流与交流两种:但直流电动机都存在一些固有得缺点,如电刷与换向器易磨损,需经常维护。
换向器换向时会产生火花,使电动机得最高速度受到限制,也使应用环境受到限制,而且直流电动机结构复杂,制造困难,所用钢铁材料消耗大,制造成本高。
而交流电动机,特别就是鼠笼式感应电动机没有上述缺点,且转子惯量较直流电机小,使得动态响应更好。
在同样体积下,交流电动机输出功率可比直流电动机提高10﹪～70﹪,此外,交流电动机得容量可比直流电动机造得大,达到更高得电压与转速。
PMSM主要由定子、转子及测量转子位置得传感器构成。
定子与一般得三相感应电机类似,采用三相对称绕组结构,它们得轴线在空间彼此相差120度。
转子上贴有磁性体,一般有两对以上得磁极。
位置传感器一般为光电编码器或旋转变压器。
负载转矩得计算PMSM定子转组产生旋转磁场得机理与感应电机就是相同得。
其不同点就是转子为永磁体且n与ns相同(同步)。
两个磁场相互作用产生转矩。
定子绕组产生得旋转磁场可瞧作一对旋转磁极吸引转子得磁极随其一起旋转。
(同性相斥,异性相吸)其中θ为失调角,也称功率角;K与定子端电压与转子磁势(磁密)得乘积成正比。
Fy与Fs分别就是转子、定子得磁势或磁密;p为极对数。
当θ为90度角时,对应最大转矩,称最大同步转矩。
对之前我们算得得负载转矩Jt=3、0*10-3kg、m2进行惯量匹配。
根据牛顿第二定律:“进给系统所需力矩T = 系统传动惯量J ×角加速度a角”。
加速度α影响系统得动态特性,α越小,则由控制器发出指令到系统执行完毕得时间越长,系统反应越慢。
如果α变化,则系统反应将忽快忽慢,影响加工精度。
由于马达选定后最大输出T值不变,如果希望α得变化小,则J应该尽量小。
传动惯量对伺服系统得精度,稳定性,动态响应都有影响。
惯量大,系统得机械常数大,响应慢,会使系统得固有频率下降,容易产生谐振,因而限制了伺服带宽,影响了伺服精度与响应速机械设计时在不影响系统刚度得条件,因此,惯量得适当增大只有在改善低速爬行时有利,度．下,应尽量减小惯量。