玩具3d打印机机械结构设计
【摘要】 本论文首先是概况介绍了3D打印技术，其中包括了3D打印技术的发展的背景、现状和种类。之后介绍了3D打印机概述，并结合现实实际设计出玩具3D打印机。通过UG建模进行整体框架和底座的设计、XYZ轴传动结构设计、送丝机构的结构设计。基于此，设计一款家用的玩具3D打印机，这款打印机不要求多高的打印精度，能够打印玩具就行了，要的就是简单便捷，所花的钱只要八九百就行了。设计中主要使用了Auto-CAD制图、UG三维建模软件。
目录
引言 4
一、3D打印机的主要介绍 5
（一）3D打印技术的发展背景以及现状 5
（二）3D打印技术的种类 5
（三）玩具3D打印机的概述 5
二、本次设计的主要工作 6
（一）玩具3D打印机指标 6
（二）主要的设计工作 6
（三）设计思路及主要问题 6
三、玩具3D打印机的结构设计 7
（一）工作原理 7
（二）3D打印机的基本组成 7
（三）基本框架结构的设计 7
（四）Y轴底盘结构的设计 10
（五）X轴框架的设计 13
（六）送丝机构设计 14
（七）转动机构是设计 16
总结 20
谢辞 21
参考文献 22
引言
现在市场上的能够买到的玩具之类越来越不能满足人们的需求，奇特且非量产的东西广泛受到人们的欢迎，而企业不可能为了一个人而生产。现在我们可以通过玩具3D打印机来打印各种自己通过UG等三维软件设计出来的玩具。基于此，可以设计一款家用的玩具3D打印机，不要求多高的打印精度，能够打印玩具就行了，要的就是简单便捷便宜。本次论文设计的玩具3D打印机是参考加工中心机床结构的3D打印机，它有4个步进电机，3个步进电机控制着打印机XYZ轴的运动，可以使玩具打印机的打印机构可以在打印机的工作平台上完成打印。还有一个电机是运用在送丝机构上的，以便打印成型。本次玩具3D打印机的设计，是设计打印机的结构，先从玩具3D打印机的框架结构设计到Y轴底盘结构设计，然后再从X轴框架的设计到送丝机构设计。
需要解决的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
主要问题：
1.设计并确定玩具3D打印机的整体框架结构。
2.解决玩具3D打印机的送丝机构的设计。
3.解决非标件零件的设计和材料选择。
4.解决玩具3D打印机的传动机构设计。
一、3D打印机的主要介绍
（一）3D打印技术的发展背景及现状
3D打印技术是一种通过一层一层添加材料形成三维物体的技术。传统机加工生产需要其生产的工艺性，而3D打印可以使传统的生产机加工直接快速成型，得到所需要的产品，那就不需要复杂的工艺。尽管3D打印技术有如此大的优点，但还是有很多不足。
3D打印的实现使得制造业生产效率不断挺高，减少了成本。但由于它的生产成本限制，不能够大量生产。
3D打印技术已经发展了10多年，现在3D打印机的精度最高可以达到了0.001mm，这已经可以打印出任何我们想要打印的的东西。目前国内已经有很多家企业在做3D打印机，但不管是生产还是销售都不能国外的打印公司相媲美，但已经不错了。
国外的3D打印技术已经得到了广泛的应用。现在人们可以在家中完成自己所需的设计，通过将模型文件上传到3D打印平台服务，然后就有公司完成3D模型，最后通过快递送到客户家里，这已经形成了一个商业产业链。
（二）3D打印技术的种类
1.光敏液相固化技术
它是通过紫外线的照射，将材料液态光敏树脂固化成型，通过一层层固化来打印出三维产品，它的特点就是精度高，能制造出复杂零件，但它制造成本非常高，只能打印一点点大的零件。
选区片层粘结技术
它是利用带有粘胶的纸材或箔材相互粘结而成形。通过计算机的控制下进行扫描切割粘成整个三维零件。它的特点是速度快，材料便宜，尺寸大和精度稳定，没有热变形，但打印时间较长，只适合体积较大的产品。
选区激光烧结技术
它是利用激光产生的光束能量，烧结粉末并且逐层添加成型三维模型。它能够生产出较硬的模具，且成型时间短并且不需要任何的构造支撑。
4.熔丝沉积成型技术
熔丝沉积成型技术FDM是通过喷头挤出热熔塑料，从打印机的平台最底层开始，通过计算机切片软件导出来的二维切片程序，一层一层的逐层堆积打印，得到模型。它的优点是简单方便，消耗少。缺点是打印时需要支撑，时间较长，精度不高。
玩具3D打印机的概述
3D打印机还称作快速成型机，它的工作原理是通过将材料融化，然后一层一层的叠加，最终成型成所需的模型。3D打印机的操作十分方便，首先用电脑上的三维制图软件（UG等）设计出你想要的3D模型（STL文件），然后将3D模型导入到专业的切片软件中（见图11），最后得到的切片程序导入进3D打印机中就可以打印出你所设计的三维模型。3D打印机的缺点也很多，因为它所使用材料的限制，所以要想打印出一个材料质量要求高，精度高，结构繁杂的3D模型，它的难度就非常大了。本次设计的玩具3D打印机不要求多高的打印精度，能够打印玩具就行了，要的就是简单便捷便宜。
玩具3D打印机，它的结构相当简单，操作十分方便，价格便宜，空间占地小，即在较小的地方也能够实现3D模型的快速成型，这样就可以使3D打印机更好地走向在家庭。
图11
二、本次设计的主要工作
（一）玩具3D打印机指标
其中玩具3D打印机的主要技术指标有：
标准型材的尺寸：20mm×20 mm
打印的最大范围：160mm×160mm×170mm
底座高度：47 mm
（二）主要的设计工作
1.底座设计；
2.整体框架设计；
3.支架设计；
4.送丝机构设计；
5.转动机构设计；
（三）设计思路及主要问题
本次玩具3D打印机的设计，是设计打印机的结构，先从玩具3D打印机的框架结构设计到Y轴底盘结构设计，然后从X轴框架的设计到送丝机构设计。
需要解决的主要问题：
目录
引言 4
一、3D打印机的主要介绍 5
（一）3D打印技术的发展背景以及现状 5
（二）3D打印技术的种类 5
（三）玩具3D打印机的概述 5
二、本次设计的主要工作 6
（一）玩具3D打印机指标 6
（二）主要的设计工作 6
（三）设计思路及主要问题 6
三、玩具3D打印机的结构设计 7
（一）工作原理 7
（二）3D打印机的基本组成 7
（三）基本框架结构的设计 7
（四）Y轴底盘结构的设计 10
（五）X轴框架的设计 13
（六）送丝机构设计 14
（七）转动机构是设计 16
总结 20
谢辞 21
参考文献 22
引言
现在市场上的能够买到的玩具之类越来越不能满足人们的需求，奇特且非量产的东西广泛受到人们的欢迎，而企业不可能为了一个人而生产。现在我们可以通过玩具3D打印机来打印各种自己通过UG等三维软件设计出来的玩具。基于此，可以设计一款家用的玩具3D打印机，不要求多高的打印精度，能够打印玩具就行了，要的就是简单便捷便宜。本次论文设计的玩具3D打印机是参考加工中心机床结构的3D打印机，它有4个步进电机，3个步进电机控制着打印机XYZ轴的运动，可以使玩具打印机的打印机构可以在打印机的工作平台上完成打印。还有一个电机是运用在送丝机构上的，以便打印成型。本次玩具3D打印机的设计，是设计打印机的结构，先从玩具3D打印机的框架结构设计到Y轴底盘结构设计，然后再从X轴框架的设计到送丝机构设计。
需要解决的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
主要问题：
1.设计并确定玩具3D打印机的整体框架结构。
2.解决玩具3D打印机的送丝机构的设计。
3.解决非标件零件的设计和材料选择。
4.解决玩具3D打印机的传动机构设计。
一、3D打印机的主要介绍
（一）3D打印技术的发展背景及现状
3D打印技术是一种通过一层一层添加材料形成三维物体的技术。传统机加工生产需要其生产的工艺性，而3D打印可以使传统的生产机加工直接快速成型，得到所需要的产品，那就不需要复杂的工艺。尽管3D打印技术有如此大的优点，但还是有很多不足。
3D打印的实现使得制造业生产效率不断挺高，减少了成本。但由于它的生产成本限制，不能够大量生产。
3D打印技术已经发展了10多年，现在3D打印机的精度最高可以达到了0.001mm，这已经可以打印出任何我们想要打印的的东西。目前国内已经有很多家企业在做3D打印机，但不管是生产还是销售都不能国外的打印公司相媲美，但已经不错了。
国外的3D打印技术已经得到了广泛的应用。现在人们可以在家中完成自己所需的设计，通过将模型文件上传到3D打印平台服务，然后就有公司完成3D模型，最后通过快递送到客户家里，这已经形成了一个商业产业链。
（二）3D打印技术的种类
1.光敏液相固化技术
它是通过紫外线的照射，将材料液态光敏树脂固化成型，通过一层层固化来打印出三维产品，它的特点就是精度高，能制造出复杂零件，但它制造成本非常高，只能打印一点点大的零件。
选区片层粘结技术
它是利用带有粘胶的纸材或箔材相互粘结而成形。通过计算机的控制下进行扫描切割粘成整个三维零件。它的特点是速度快，材料便宜，尺寸大和精度稳定，没有热变形，但打印时间较长，只适合体积较大的产品。
选区激光烧结技术
它是利用激光产生的光束能量，烧结粉末并且逐层添加成型三维模型。它能够生产出较硬的模具，且成型时间短并且不需要任何的构造支撑。
4.熔丝沉积成型技术
熔丝沉积成型技术FDM是通过喷头挤出热熔塑料，从打印机的平台最底层开始，通过计算机切片软件导出来的二维切片程序，一层一层的逐层堆积打印，得到模型。它的优点是简单方便，消耗少。缺点是打印时需要支撑，时间较长，精度不高。
玩具3D打印机的概述
3D打印机还称作快速成型机，它的工作原理是通过将材料融化，然后一层一层的叠加，最终成型成所需的模型。3D打印机的操作十分方便，首先用电脑上的三维制图软件（UG等）设计出你想要的3D模型（STL文件），然后将3D模型导入到专业的切片软件中（见图11），最后得到的切片程序导入进3D打印机中就可以打印出你所设计的三维模型。3D打印机的缺点也很多，因为它所使用材料的限制，所以要想打印出一个材料质量要求高，精度高，结构繁杂的3D模型，它的难度就非常大了。本次设计的玩具3D打印机不要求多高的打印精度，能够打印玩具就行了，要的就是简单便捷便宜。
玩具3D打印机，它的结构相当简单，操作十分方便，价格便宜，空间占地小，即在较小的地方也能够实现3D模型的快速成型，这样就可以使3D打印机更好地走向在家庭。
图11
二、本次设计的主要工作
（一）玩具3D打印机指标
其中玩具3D打印机的主要技术指标有：
标准型材的尺寸：20mm×20 mm
打印的最大范围：160mm×160mm×170mm
底座高度：47 mm
（二）主要的设计工作
1.底座设计；
2.整体框架设计；
3.支架设计；
4.送丝机构设计；
5.转动机构设计；
（三）设计思路及主要问题
本次玩具3D打印机的设计，是设计打印机的结构，先从玩具3D打印机的框架结构设计到Y轴底盘结构设计，然后从X轴框架的设计到送丝机构设计。
需要解决的主要问题：
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