小型3d打印机的设计与实现
目录
引言 3
一、 绪论 4
（一）3D打印机发展概况 4
（二） 自主研发小型3D打印机的意义与应用领域 4
（三）技术难点与关键技术 5
（四）主要内容与指标 5
（五）打印材料分析 5
二、 总体方案设计 6
（一）技术要求 6
（二）总体方案设计 6
（三） 机械部分结构布局 7
（四） 控制部分总体设计 9
三、机械部分 9
（一）机械配件选型机械零件结构与标准件选择 9
（二）机械零件结构与非标件设计图纸（带计算） 10
（三）机械零件结构与标准件改造图纸 10
四、电气部分 10
（一）控制器及控制元件选择 10
（二）控制电路示意图 11
（三）输入输出设计 11
（四） 参数计算 12
（五）控制程序 12
五、 安装、调试与改进 17
（一）电气安装技术难点与实现 17
（二）机械安装技术难点与实现 18
六、 打印机初步简单调试 21
（一）上机调试 21
结论 24
参考文献 25
致谢 26
附件一 机械设计图纸
引言
3D打印技术进入中国已经有很多年了，市场上出现了很多种优秀的机型，特别是桌面的3D打印机更加贴近我们的生活，而个人制造一台3D打印机也不是非常困难的事情，拥有一些相关的专业知识并查阅资料就可以从设计选型，到调试并完成一台机器的制作。本论文旨在于研究成熟的机型深入了解3D打印机的基础下，制造一台新的3D打印机。从熟悉工作原理，制定初步设计方案，到制造零件并组装，不合适的零件再修改组装完善机构的合理性，到调试验证机构的可行性制作一台实物模型，鉴于只是验证设计的可实施性，零件加工的精度要求不高，实体模型精度并不能达到理论值，只进行验证性调试。
一、 绪论
（一）3D打印机发展概况
3D打印技术，特别是目前国内的桌面级的3D打印，在最近
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基础下，制造一台新的3D打印机。从熟悉工作原理，制定初步设计方案，到制造零件并组装，不合适的零件再修改组装完善机构的合理性，到调试验证机构的可行性制作一台实物模型，鉴于只是验证设计的可实施性，零件加工的精度要求不高，实体模型精度并不能达到理论值，只进行验证性调试。
一、 绪论
（一）3D打印机发展概况
3D打印技术，特别是目前国内的桌面级的3D打印，在最近几年有了高速的发展。很多国内外的DIY爱好者，都可以利用3D打印机通过自己进行设计或者改进机械零件，并把自己的设计快速的廉价的制作出来，让想象力更方便更快捷的切入实际。随着桌面级3D打印机的普及，对于DIY爱好者来说，拥有一台自己制作的3D打印机母机，从一个奢望变成一个不是不可能通过廉价成本实现的目标
目前3D打印机在国内日益发展，可是这项技术中的一些核心技术目前我国仍是落后的，桌面级的3D打印机的普及会是中国工业级3D打印的一股推力，目前我国大部分3D打印的公司都是美国的代理商，我们自己研发的并不多，而国内兴起的桌面级3D打印精度一般只有0.1毫米左右，通过那个打印出的东西层次感分明，非常难作为大多数塑件的替代品，而工业级的3D打印机的精度却可以达到几微米，打印出来的东西一般可以满足我们的工业要求，但是中国在工业级3D打印中技术仍是很大的一个空缺。而工业级3D打印机价格不菲，我们普通生活对它的需求并不大，这也是3D打印机在国内发展的阻碍。这方面的发展可以借鉴个人电脑的普及发展模式，很多年前电脑也是很贵的，但技术更新制造成本变低性能提高，现在几乎家家户户都有电脑，这里面价格是一个因素，但更主要的是我们对电脑的需要性。试想：如果拥有一台价格合理而且高精度的打印机，我们生活中很多东西都是可以打印出来并使用的，比如：花盆，手机壳，玩具，塑料垫，破裂的电器外壳也可以打印出来换掉这时候问题来了，打印的图纸并不是每个人都能绘画出来的，其实这个问题已经有公司解决了，现在有一款3D打印机的衍生品--3D扫描仪，可以扫描物件自己生成图纸然后进行打印，我在2013年苏州电子博览会也见到了现场扫描人像然后打印出缩小比例的真人模型，可见这项技术会和3D打印技术迅速发展，于是我决定制造出一台桌面级3D打印机。
（二） 自主研发小型3D打印机的意义与应用领域
3D打印机的应用对象可以是任何行业，只要这些行业需要模型和原型。3D打印机的市场主要包括包括政府、航天和国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业。
医疗行业。曾经有一个老人骨头感染了，然后打印了一块骨头安装上去，这是世界上首位使用3D打印产品做人体骨骼的案例。
科学研究。美国某大学的研究人员对化石进行3D扫描，然后利用3D打印的技术做出了适合研究的3D模型，在保留化石的原形同时也进行了缩小方便研究。
产品原型。微软有一个3D打印的模型间，在一个产品设计出来之后，首先通过3D打印机打印出来模型，然后根据模型进行改良生产出更好的产品。
文物保护。目前很多博物馆里的仿真品都是通过3D打印制造出来并放在博物馆供人们欣赏的。
建筑设计。在建筑业里，很多从业者已经接受了用3D打印机打印的建筑模型，用这种方法又快又环保的制作出模型。完全合乎设计者的要求，同时又能节省大量材料。
制造业。制造业也需要很多3D打印产品，因为3D打印在 各方面都比传统加工方式廉价。而3D打印技术本身非常适合量产，所以制造业利用3D技术能带来很多好处，甚至连质量控制都不再是个问题。 、
（三）技术难点与关键技术
3D打印机最重要的是精度，提高精度最基础的就是机械精度，然而这往往是不够的，还有材料的因素、打印速度、加热部分的控制精准度、出料速度以及出料口径大小等等都是影响精度的因素。虽然普通桌面级小型3D打印机对精度要求没那么苛刻，但精度要求还是很高的，因为这直接影响能否打印出一个看上去和电子版模型差不多的实物模型。目前桌面级3D打印机精度影响最大的就是XYZ轴的平行度和垂直度，这需要从装配上不断调整结合热床的调平才能达到要求。
在打印过程中，材料往往会出现翘边、断层等现象，这种情况的
引言 3
一、 绪论 4
（一）3D打印机发展概况 4
（二） 自主研发小型3D打印机的意义与应用领域 4
（三）技术难点与关键技术 5
（四）主要内容与指标 5
（五）打印材料分析 5
二、 总体方案设计 6
（一）技术要求 6
（二）总体方案设计 6
（三） 机械部分结构布局 7
（四） 控制部分总体设计 9
三、机械部分 9
（一）机械配件选型机械零件结构与标准件选择 9
（二）机械零件结构与非标件设计图纸（带计算） 10
（三）机械零件结构与标准件改造图纸 10
四、电气部分 10
（一）控制器及控制元件选择 10
（二）控制电路示意图 11
（三）输入输出设计 11
（四） 参数计算 12
（五）控制程序 12
五、 安装、调试与改进 17
（一）电气安装技术难点与实现 17
（二）机械安装技术难点与实现 18
六、 打印机初步简单调试 21
（一）上机调试 21
结论 24
参考文献 25
致谢 26
附件一 机械设计图纸
引言
3D打印技术进入中国已经有很多年了，市场上出现了很多种优秀的机型，特别是桌面的3D打印机更加贴近我们的生活，而个人制造一台3D打印机也不是非常困难的事情，拥有一些相关的专业知识并查阅资料就可以从设计选型，到调试并完成一台机器的制作。本论文旨在于研究成熟的机型深入了解3D打印机的基础下，制造一台新的3D打印机。从熟悉工作原理，制定初步设计方案，到制造零件并组装，不合适的零件再修改组装完善机构的合理性，到调试验证机构的可行性制作一台实物模型，鉴于只是验证设计的可实施性，零件加工的精度要求不高，实体模型精度并不能达到理论值，只进行验证性调试。
一、 绪论
（一）3D打印机发展概况
3D打印技术，特别是目前国内的桌面级的3D打印，在最近
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
基础下，制造一台新的3D打印机。从熟悉工作原理，制定初步设计方案，到制造零件并组装，不合适的零件再修改组装完善机构的合理性，到调试验证机构的可行性制作一台实物模型，鉴于只是验证设计的可实施性，零件加工的精度要求不高，实体模型精度并不能达到理论值，只进行验证性调试。
一、 绪论
（一）3D打印机发展概况
3D打印技术，特别是目前国内的桌面级的3D打印，在最近几年有了高速的发展。很多国内外的DIY爱好者，都可以利用3D打印机通过自己进行设计或者改进机械零件，并把自己的设计快速的廉价的制作出来，让想象力更方便更快捷的切入实际。随着桌面级3D打印机的普及，对于DIY爱好者来说，拥有一台自己制作的3D打印机母机，从一个奢望变成一个不是不可能通过廉价成本实现的目标
目前3D打印机在国内日益发展，可是这项技术中的一些核心技术目前我国仍是落后的，桌面级的3D打印机的普及会是中国工业级3D打印的一股推力，目前我国大部分3D打印的公司都是美国的代理商，我们自己研发的并不多，而国内兴起的桌面级3D打印精度一般只有0.1毫米左右，通过那个打印出的东西层次感分明，非常难作为大多数塑件的替代品，而工业级的3D打印机的精度却可以达到几微米，打印出来的东西一般可以满足我们的工业要求，但是中国在工业级3D打印中技术仍是很大的一个空缺。而工业级3D打印机价格不菲，我们普通生活对它的需求并不大，这也是3D打印机在国内发展的阻碍。这方面的发展可以借鉴个人电脑的普及发展模式，很多年前电脑也是很贵的，但技术更新制造成本变低性能提高，现在几乎家家户户都有电脑，这里面价格是一个因素，但更主要的是我们对电脑的需要性。试想：如果拥有一台价格合理而且高精度的打印机，我们生活中很多东西都是可以打印出来并使用的，比如：花盆，手机壳，玩具，塑料垫，破裂的电器外壳也可以打印出来换掉这时候问题来了，打印的图纸并不是每个人都能绘画出来的，其实这个问题已经有公司解决了，现在有一款3D打印机的衍生品--3D扫描仪，可以扫描物件自己生成图纸然后进行打印，我在2013年苏州电子博览会也见到了现场扫描人像然后打印出缩小比例的真人模型，可见这项技术会和3D打印技术迅速发展，于是我决定制造出一台桌面级3D打印机。
（二） 自主研发小型3D打印机的意义与应用领域
3D打印机的应用对象可以是任何行业，只要这些行业需要模型和原型。3D打印机的市场主要包括包括政府、航天和国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业。
医疗行业。曾经有一个老人骨头感染了，然后打印了一块骨头安装上去，这是世界上首位使用3D打印产品做人体骨骼的案例。
科学研究。美国某大学的研究人员对化石进行3D扫描，然后利用3D打印的技术做出了适合研究的3D模型，在保留化石的原形同时也进行了缩小方便研究。
产品原型。微软有一个3D打印的模型间，在一个产品设计出来之后，首先通过3D打印机打印出来模型，然后根据模型进行改良生产出更好的产品。
文物保护。目前很多博物馆里的仿真品都是通过3D打印制造出来并放在博物馆供人们欣赏的。
建筑设计。在建筑业里，很多从业者已经接受了用3D打印机打印的建筑模型，用这种方法又快又环保的制作出模型。完全合乎设计者的要求，同时又能节省大量材料。
制造业。制造业也需要很多3D打印产品，因为3D打印在 各方面都比传统加工方式廉价。而3D打印技术本身非常适合量产，所以制造业利用3D技术能带来很多好处，甚至连质量控制都不再是个问题。 、
（三）技术难点与关键技术
3D打印机最重要的是精度，提高精度最基础的就是机械精度，然而这往往是不够的，还有材料的因素、打印速度、加热部分的控制精准度、出料速度以及出料口径大小等等都是影响精度的因素。虽然普通桌面级小型3D打印机对精度要求没那么苛刻，但精度要求还是很高的，因为这直接影响能否打印出一个看上去和电子版模型差不多的实物模型。目前桌面级3D打印机精度影响最大的就是XYZ轴的平行度和垂直度，这需要从装配上不断调整结合热床的调平才能达到要求。
在打印过程中，材料往往会出现翘边、断层等现象，这种情况的
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