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三維打印機(jī)耗材專用擠出機(jī)設(shè)計(jì) 摘 要 三維打印即快速成形技術(shù)的一種 它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ) 運(yùn)用粉末狀 金屬或塑料等可粘合材料 通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù) 三維打印機(jī)用 到的耗材 如塑料等 需要用到擠出機(jī) 本課題針對該擠出機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的三維打印專用耗材擠出機(jī)采用單螺桿擠出機(jī) 單螺桿擠出機(jī)主要由 傳動系統(tǒng) 加料系統(tǒng) 擠壓系統(tǒng) 加熱冷卻系統(tǒng) 控制系統(tǒng)和機(jī)架等幾部分組成 本文首先分析了單螺桿擠出機(jī)的工作原理及技術(shù)參數(shù) 接著對擠出機(jī)擠壓系統(tǒng) 傳動系統(tǒng)等進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)與校核 最后使用 CAD 二維軟件繪制了擠出機(jī)的裝配圖 和主要零件圖并采用 Solidworks 三維軟件設(shè)計(jì)了擠出機(jī)的三維模型 關(guān)鍵詞 擠出機(jī) 螺桿 齒輪 CAD Solidworks Abstract Forming a three dimensional printing technique that is rapid which is a digital model as a base using a powdered metal or plastic materials may be bonded by way of the printed layer by layer technology to construct the object 3D printer used supplies such as plastic etc need to use the extruder the topic for the extruder design The special design of 3D printing supplies extruder using a single screw extruder single screw extruder mainly by the transmission system feeding system extrusion systems heating and cooling systems control systems and a framework of several parts This paper analyzes the working principle and technical parameters of a single screw extruder and then on the extruder extrusion system transmission system such as a detailed design and verification finally using a two dimensional CAD software to draw a diagram of the extruder assembly and major parts drawing and three dimensional software design using Solidworks three dimensional model of the extruder Keywords Extruder Screw Gear CAD Solidworks 三維打印機(jī)耗材專用擠出機(jī)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要 I ABSTRACT I 第一章 緒 論 5 1 1 課題背景 5 1 2 擠出機(jī)概述 5 1 2 1 擠出成型工藝流程 5 1 2 2 擠出機(jī)主要裝置 6 1 3 擠出機(jī)的工作原理 6 1 3 1 擠出機(jī)的分類 6 1 3 2 單螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu) 7 1 3 3 單螺桿擠出機(jī)工作原理 8 第二章 擠壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 2 1 螺桿主要參數(shù)計(jì)算 9 2 1 1 螺桿長徑比的確定 9 2 1 2 螺桿轉(zhuǎn)速的確定 9 2 1 3 擠出機(jī)產(chǎn)量的確定 9 2 1 4 擠出機(jī)功率的確定 10 2 1 5 螺桿螺紋的設(shè)計(jì) 10 2 2 機(jī)筒的設(shè)計(jì) 11 2 2 1 機(jī)筒結(jié)構(gòu)類型 11 2 2 2 加料口的設(shè)計(jì) 11 2 2 3 機(jī)筒與機(jī)頭的聯(lián)結(jié)方式 12 2 2 4 螺桿與料筒的間隙 12 2 3 螺桿與機(jī)筒材料的選擇及校核 12 2 3 1 材料的選擇 12 2 3 2 螺桿強(qiáng)度校核 12 2 3 3 機(jī)筒強(qiáng)度校核 14 第三章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15 3 1 確定各級效率 15 3 2 分配傳動比 15 3 2 1 總傳動比 15 三維打印機(jī)耗材專用擠出機(jī)設(shè)計(jì) 3 2 2 各級傳動比的粗略分配 15 3 3 各軸功率 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 15 3 3 1 0 軸 電動機(jī)軸 16 3 3 2 軸 減速器高速軸 16 3 3 3 軸 減速器中間軸 16 3 3 4 軸 減速器低速軸 16 3 4 減速器高速級齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 3 4 1 材料的選擇 17 3 4 2 按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距 17 3 4 3 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 19 3 4 4 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 20 3 4 5 齒輪的主要幾何參數(shù) 21 3 5 減速器低速級齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 21 3 5 1 材料的選擇 21 3 5 2 按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距 22 3 5 3 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 23 3 5 4 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 24 3 5 5 低速級齒輪主要參數(shù) 25 3 6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 26 3 6 1 高速軸的設(shè)計(jì) 26 3 6 2 中間軸的設(shè)計(jì) 26 3 6 3 低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 26 3 7 軸的強(qiáng)度校核 26 3 7 1 低速軸校核 26 3 7 2 作彎矩圖 27 3 7 3 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 29 3 7 4 中間軸校核 30 3 8 滾動軸承的選擇及其壽命驗(yàn)算 34 3 8 1 低速軸軸承 34 3 8 2 高速軸軸承 35 3 9 鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算 37 3 9 1 中間軸上鍵的選擇 37 3 9 2 低速軸上鍵的選擇與驗(yàn)算 38 第四章 擠出機(jī)輔助零件的設(shè)計(jì) 39 三維打印機(jī)耗材專用擠出機(jī)設(shè)計(jì) 4 1 聯(lián)軸器的選擇 39 4 2 推力軸承的選擇及校核 39 4 2 1 軸承的選擇 39 4 2 2 軸承的校核 39 4 3 花鍵的選擇及校核 39 4 3 1 花鍵的選擇 39 4 3 2 花鍵擠壓強(qiáng)度校核 39 4 4 減速器的潤滑及密封形式選擇 40 總 結(jié) 41 參考文獻(xiàn) 42 致 謝 43 第一章 緒 論 三維打印機(jī)耗材專用擠出機(jī)設(shè)計(jì) 1 1 課題背景 三維打印 3D Printing 即快速成形技術(shù)的一種 它是一種數(shù)字模型文件為基 礎(chǔ) 運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料 通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù) 過去其常在模具制造 工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型 現(xiàn)正逐漸用于一些產(chǎn)品的 直接制造 特別是一些高價值應(yīng)用 比如髖關(guān)節(jié)或牙齒 或一些飛機(jī)零部件 已經(jīng) 有使用這種技術(shù)打印而成的零部件 三維打印 意味著這項(xiàng)技術(shù)的普及 三維打印機(jī)不僅使立體物品的造價降低 且激發(fā)了人們的想象力 未來三維打 印機(jī)的應(yīng)用將會更加廣泛 3D 打印技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是無需機(jī)械加工或任何模具 就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件 從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期 提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本 這項(xiàng)技術(shù)目前正迅猛發(fā)展 已越來越引起人們的廣泛重 視 隨著技術(shù)的進(jìn)步 現(xiàn)在 3D 打印機(jī)在電影動漫 氣象 教育 外科醫(yī)療等領(lǐng)域 都能發(fā)揮獨(dú)特的作用 在教育領(lǐng)域 3D 打印機(jī)能夠?qū)⒊橄蟾拍顜氍F(xiàn)實(shí)世界 將 學(xué)生的構(gòu)思轉(zhuǎn)變?yōu)樗麄兛梢耘踉谑种械恼鎸?shí)立體彩色模型 令教學(xué)更為生動 在建 筑領(lǐng)域 3D 打印機(jī)能夠?yàn)榍娈愋谓ㄖ闹匾軜?gòu)件快速制作精確模型 實(shí)現(xiàn) 傳統(tǒng)建筑模型制作無法達(dá)到的工藝水平 在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域 3D 打印機(jī)可以為金屬 鑄件直接打印模型 模型插件和圖案 在地理空間領(lǐng)域 3D 打印機(jī)可以輕松將 GIS 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維地形及城市景觀模型或沙盤 而在娛樂藝術(shù)領(lǐng)域 3D 打印機(jī)還可 根據(jù)電子游戲 三維動畫以及其他創(chuàng)作產(chǎn)生的三維數(shù)據(jù)輕松制作自定義頭像和雕像 1 2 擠出機(jī)概述