并聯(lián)3D打印機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制含CATIA三維及16張CAD圖.zip
并聯(lián)3D打印機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制含CATIA三維及16張CAD圖.zip,并聯(lián),打印機(jī),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),控制,CATIA,三維,16,CAD
并聯(lián)3D打印機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制開題報(bào)告
１、課題論證
1.1課題研究的目的與意義
眾所周知，科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，一個(gè)國家的進(jìn)步與發(fā)展靠的是先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，3D打印技術(shù)采用逐層疊加的制造方式，這使得許多傳統(tǒng)工藝無法加工的復(fù)雜零件的問題迎刃而解。它不僅打破了傳統(tǒng)的流水線的生產(chǎn)模式，而且相比于傳統(tǒng)的制造工藝，3D打印具有傳統(tǒng)制造工藝無法比擬的優(yōu)勢(shì)，尤其是在注重經(jīng)濟(jì)環(huán)保當(dāng)下，深受制造行業(yè)的重視。英國的著名雜志《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志指出，3D打印將推動(dòng)第三次工業(yè)革命?！督鹑跁r(shí)報(bào)》也稱 3D 打印機(jī)將像蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、計(jì)算機(jī)一樣開創(chuàng)一個(gè)嶄新的工業(yè)時(shí)代。為了抓住這次機(jī)遇推動(dòng)我國3D打印技術(shù)的發(fā)展，我國政府也大力頒布相關(guān)政策支持3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本課題來源于目前日益蓬勃發(fā)展的3D打印技術(shù)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)完成一臺(tái)并聯(lián)3D打印機(jī)，了解打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu),控制功能。
1.2文獻(xiàn)綜述（相關(guān)課題國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀）
1.2.1國外發(fā)展現(xiàn)狀：
在1892年地質(zhì)學(xué)家Blanther就提出了用分層切片的方法制作三維地圖模型，由于當(dāng)時(shí)的制造水平還很落后,該想法只作為一個(gè)概念模型存在,隨著社會(huì)的進(jìn)步,科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,直到19世紀(jì)80年代 Charles W.Hull在美國 UVP公司的支持下，設(shè)計(jì)并完成了第一臺(tái)能實(shí)現(xiàn)完整打印功能的零部件制造系統(tǒng)（SLA-1）,這可以看做是3D打印發(fā)展的里程碑事件。在隨后的幾十年的發(fā)展中,3D打印技術(shù)不斷發(fā)展,不斷走向進(jìn)步。美國3D System公司在1988年采用“立體平版印刷快速成型”（Steren Lithography）SL 技術(shù)，通過紫外激光線束照射掃描光敏樹脂經(jīng)其固化，逐層凝結(jié)累加制造出三維實(shí)體模型并推出的首臺(tái)商用“液態(tài)光敏樹脂選擇性固化成型機(jī)”（SLA-250），標(biāo)志著 3D 打印技術(shù)的誕生。1992 年美國麻省理工學(xué)院的 Saches E.M.和 Cima M.J.等首次對(duì) 3D 打印技術(shù)做出了概念性的描述。麻省理工大學(xué)在1993年獲得三維印刷技術(shù)(3DP)專利。3D打印機(jī)的名字首次在1996年被使用。創(chuàng)建于 1998 年的 Objet 公司，致力于開發(fā) 3D 打印設(shè)備及成型材料，并于 2007 年推出 Eden 系列產(chǎn)品得到市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可，已經(jīng)成功開發(fā)出具有不同性能的多種光敏樹脂打印材料。美國 3D systems 和 Stratasys 兩家公司在世界 3D 打印領(lǐng)域占據(jù)了絕大部分市場(chǎng)。2005 年，Z Croporation 公司生產(chǎn)了世界上第一臺(tái)高精度彩色 3D 打印機(jī) Spectrum Z510，同年，英國巴恩大學(xué)的 Arian Bowyer 發(fā)起開源 3D 打印機(jī)項(xiàng)目 Rep Rap，從此桌面 3D 打印機(jī)進(jìn)入 DIY 時(shí)代。2010年，Stratasys 公司與傳統(tǒng)打印行業(yè)巨頭惠普公司建立了 OME 合作關(guān)系，生產(chǎn) HP品牌的 3D 打印機(jī)。2011年美國宣布一項(xiàng)新政策，向3D打印產(chǎn)業(yè)支出5億美元來提升美國在制造行業(yè)的領(lǐng)先地位。奧巴馬說他希望3D打印技術(shù)能夠成為重新振興美國制造業(yè)的一條捷徑。2012 年，《The Economist》指出 3D 打印技術(shù)將帶動(dòng)第三次工業(yè)革命，引起 3D 打印技術(shù)的研究熱潮。2013年，3D 打印在《環(huán)球科學(xué)》最值得銘記、對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生影響最為深遠(yuǎn)的十大新聞中排名第九。在此基礎(chǔ)上各國也加大了對(duì)3D打印產(chǎn)業(yè)的支持力度, 在 2012美國年就成立了“國家增材制造中心”，重點(diǎn)發(fā)展 3D 打印業(yè)。2007 年到 2013 年，歐盟投資 1.6 億歐元支持了 60 個(gè) 3D 打印項(xiàng)目。2014 年11 月，韓國發(fā)布了一個(gè)長(zhǎng)達(dá) 10 年的 3D 打印戰(zhàn)略規(guī)劃，以推動(dòng)和發(fā)展 3D 打印技術(shù)。此外，荷蘭、意大利、日本、澳大利亞等國家均在 3D 打印研發(fā)上投入了大量資金?，F(xiàn)如今越來越多的國家注重發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)，這也說明3D打印產(chǎn)業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)，國家發(fā)展過程中重要的地位。
1.2.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀:
在國內(nèi)3D技術(shù)的發(fā)展起步較晚,但是在政府部門和國內(nèi)高校的大力支持下,許多發(fā)達(dá)的城市都建立了3D打印的服務(wù)機(jī)構(gòu)和3D打印的研究場(chǎng)所。這使得我國的3D打印技術(shù)得到了快速的發(fā)展，很快與國際社會(huì)接軌。以聚乳酸（Polylacitc Acid）作為 3D 打印材料的3D打印設(shè)備在國內(nèi)出現(xiàn)，像3D打印Delta機(jī)器人，打印的一般產(chǎn)品能滿足我們的需要。2010年經(jīng)過十幾年的努力，華中科技大學(xué)成功研制的工業(yè)級(jí) 1.2 米×1.2米制造裝備，該設(shè)備具有很大的成型工作空間，可以打印較大的模型，其性能超過了國外3D打印公司的同類產(chǎn)品。這是當(dāng)時(shí)世界上最大成型空間的快速制造裝備。西安交通大學(xué)自主研發(fā)了一套基于光固化成型的 3D 打印系統(tǒng)，該系統(tǒng)的精度達(dá)到 0.2mm。中國科技大學(xué)推出了具有轉(zhuǎn)換功能的八噴頭組合噴射裝置，在微制造及光電器件領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用前景。雖然我國生產(chǎn)的3D打印機(jī)裝備的功能已經(jīng)接近世界先進(jìn)水平，但是一些打印機(jī)的關(guān)鍵部件仍需要從國外進(jìn)口，此外我國的材料品種也遠(yuǎn)沒有國外豐富，許多研發(fā)材料都需要從國外進(jìn)口，從而也導(dǎo)致了3D打印技術(shù)的研發(fā)成本大大提高，成為阻礙了該技術(shù)推廣的絆腳石。但是我國支持3D打印產(chǎn)業(yè)的決心沒有改變，特別是近年來，2013 年3D 打印產(chǎn)業(yè)入選了《國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃、國家科技支撐計(jì)劃制造領(lǐng)域、2014 年度備選項(xiàng)目征集指南》，其中提到，要突破 3D打印核心關(guān)鍵技術(shù)，研制重點(diǎn)裝備產(chǎn)品，并在相關(guān)領(lǐng)域開展驗(yàn)證，初步具備開展全面推廣應(yīng)用的技術(shù)、裝備和產(chǎn)業(yè)化條件。2015 年，《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃(2015-2016 年)》以及《中國制造 2025》相繼出臺(tái)，表明了我國對(duì)3D打印支持的力度與決心。雖然我國在3D打印領(lǐng)域還有很長(zhǎng)的路要走，但同時(shí)也說明了我國在該項(xiàng)領(lǐng)域的發(fā)展空間巨大。
1.2.3并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀
并聯(lián)機(jī)構(gòu)（Parallel mechanism）是一種閉環(huán)機(jī)構(gòu)，其動(dòng)平臺(tái)或稱末端執(zhí)行器通過至少２個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈與機(jī)架相聯(lián)接。早在1965年德國Stewart發(fā)明了六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，用于制作飛行模擬器來訓(xùn)練飛行員。澳大利亞著名機(jī)構(gòu)學(xué)教授Hun在1978年提出Stewart機(jī)構(gòu)接近人體結(jié)構(gòu)，并將該結(jié)構(gòu)用于機(jī)器人手臂。加拿大著名機(jī)構(gòu)學(xué)教授對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的構(gòu)型綜合，運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，奇異性分析等建立了完整的理論體系。國內(nèi)機(jī)構(gòu)學(xué)專家Fang和Huang等提出了螺旋理論并聯(lián)機(jī)構(gòu)的構(gòu)型綜合方法。隨后的發(fā)展過程中，石明提出了3-P-(2SS)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的平臺(tái)是采用3個(gè)非對(duì)稱的結(jié)構(gòu)方式分布，有較大的工作空間。李江濱對(duì)基于并聯(lián)結(jié)構(gòu)的 3D 打印機(jī)的部分關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，提出在通過對(duì) 3D 打印機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)誤差標(biāo)定來提高打印機(jī)的打印精度。還有不少學(xué)者在并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用上做出了很大的貢獻(xiàn)，提出許多不同的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，并對(duì)進(jìn)行了大量的分析研究工作，都是可以較好的應(yīng)用在熔融沉積制造的 3D 打印技術(shù)上。
并聯(lián)機(jī)構(gòu)，在近年來發(fā)展迅速，被廣泛應(yīng)用于，工業(yè)機(jī)器人，3D打印等各項(xiàng)領(lǐng)域。
1.3課題研究的內(nèi)容、總體方案及技術(shù)路線、進(jìn)度安排等
1.3.1論文的主要內(nèi)容及總體方案：
目前3D打印還是采用傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)械結(jié)構(gòu)，由于自身的先天條件不足。不能更好的適應(yīng)市場(chǎng)高速度，高精度的需求。并聯(lián)3D打印機(jī)因其具有承載能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)性能好、運(yùn)動(dòng)精度高、多功能靈活性強(qiáng)、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是應(yīng)用專業(yè)知識(shí)完成一臺(tái)并聯(lián)3D打印機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制。通過本次設(shè)計(jì)，完成設(shè)備總體方案的設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件強(qiáng)度校核計(jì)算、繪制并聯(lián)3D打印機(jī)的工程圖、電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編寫控制程序、繪制控制電路圖、查閱相關(guān)參考文獻(xiàn)、從而達(dá)到鞏固綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，掌握正確的設(shè)計(jì)思想與方法目的。
1.3.2設(shè)計(jì)要求
具體參數(shù)：打印范圍:180mm直徑350mm高度，成型方式FDM，打印材料ABS設(shè)計(jì)圖紙數(shù)量不少于3張A0 圖紙；設(shè)計(jì)說明書不少于1.5萬字，正文頁數(shù)不少于30頁；譯文與開題報(bào)告不少于3000字。
1.3.3章節(jié)安排
第一章：闡述選題的背景與意義，3D打印技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，論文的主要內(nèi)容。
第二章：總體方案的確立，技術(shù)參數(shù)的確定，以及選擇符合要求的驅(qū)動(dòng)裝置。
第三章：機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，電機(jī)的選型與計(jì)算、驅(qū)動(dòng)器的選型與計(jì)算、完成同步帶、連桿設(shè)計(jì)計(jì)算與校核，并繪制裝配圖，零件圖。
第四章：控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，編寫程序，繪制電路圖。
第五章：結(jié)論，總結(jié)全文。
第六章：注明參考文獻(xiàn)，致謝。
1.3.4進(jìn)度安排及設(shè)計(jì)線路
時(shí)間
設(shè)計(jì)任務(wù)及要求
第1周
分析、查閱資料，熟悉設(shè)備技術(shù)要求、背景，學(xué)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)，做好前期準(zhǔn)備工作。
第2周
撰寫開題報(bào)告 和外文翻譯，準(zhǔn)備開題報(bào)告答辯PPT。
第3-4周
總體方案的設(shè)計(jì),機(jī)械部分與控制部分選型設(shè)計(jì)
第5-6周
電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器的選型計(jì)算，編寫電機(jī)控制程序，繪制電路圖
第7周
完成3D打印機(jī)控制部分的設(shè)計(jì)工作
第8-9周
機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，完成關(guān)鍵零部件的選型與校核
第10-11周
完成機(jī)械部分的設(shè)計(jì)，畫工程圖，零件圖
第13周
整理編寫設(shè)計(jì)說明書，交指導(dǎo)老師審定，制作答辯提綱，設(shè)計(jì)定稿，打印，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。
第14周
進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。
1.3.5注意存在的問題
1. 設(shè)計(jì)方案,進(jìn)度安排要詳細(xì)具體。
2. 論文格式，參考文獻(xiàn)要規(guī)范。
3. 論文內(nèi)容要充實(shí)詳細(xì)。
4. 繪制圖紙時(shí)要規(guī)范，應(yīng)有標(biāo)題欄，標(biāo)注要詳細(xì)。
5. 按照畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，獨(dú)立認(rèn)真完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。
1.4參考文獻(xiàn)
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2、答辯組論證結(jié)論
（1）方案可行，技術(shù)路線清晰 □ （2）方案可行，技術(shù)路線基本清晰 □
（3）方案基本可行，技術(shù)路線不很清晰 □ （4）方案和技術(shù)路線不很清晰 □
（5）方案和技術(shù)路線不清晰 □
3、指導(dǎo)教師意見： 教研室主任意見：
指導(dǎo)教師（簽名）： 教研室主任（簽名）：
年 月 日 年 月 日
注：(1) 開題報(bào)告是用文字體現(xiàn)的設(shè)計(jì)（論文）總構(gòu)想，篇幅不必過大，但要把計(jì)劃設(shè)計(jì)的課題、如何設(shè)計(jì)、理論依據(jù)和研究現(xiàn)狀等主要問題說清楚；
(2) 字?jǐn)?shù)不少于3000字，參考文獻(xiàn)不少于6篇，印刷字符在10萬印刷符以上。
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