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摘 要

三维打印是一种能耗小，流程短，自动化程度高的综合性应用技术。其也是快速成型技术其中之一。关键的基本原则是“分层制造，层层覆盖”。

本课题研究的是SLA成型三维打印机机械结构的建模，将使用Solidworks 2016三维设计软件进行建模、装配及仿真。在了解SLA光固化成型的基本原理后，将设计一个SLA光固化成型三维打印机。在保证尺寸要求后先确定竖轴的运动方式，后进行设计计算及选型。随后按照己选定的零件如电机、滚珠丝杠、轴承、支架等进行三维建模，并根据己有的零件进行合理布局、设计、安装支撑结构，最后将所有的零部件进行虚拟装配生成整个装置的总装图和装配体并输出相应的文件。利用SolidWorks软件自带的动画仿真进行动力学分析。

关键字：Solidworks SLA光固化成型 机械结构

Modeling of the mechanical structure of an SLA forming 3D Printer B

Abstract

3D Printing（Three-Dimensional Printing）is a comprehensive application technology which has many characteristics such as less energy consumption，short process and high degree of automation.It is the one type of the Rapid Prototyping Technology.In fact，their basic principle is the same: "layered manufacturing, layer by layer" is the key principle.

This research is to study the modeling of the mechanical structure of an SLA forming 3D Printer and will use Solidworks 2016 3d design software to model, assemble and simulate.After understanding the fundamentals of SLA, a SLA 3D printer will be designed.After ensuring the size requirement, the movement mode of the vertical shaft is determined first, and then the design calculation and selection are carried out.Then according to the already selected parts such as motor, ball screw, bearing, scaffold for 3D modeling, and according to the existent parts carries on the reasonable layout, design, installation, support structure.Finally, put all the parts of virtual assembly,assembly drawing and assembly of the device body,then output the corresponding files.Then using SolidWorks software animation simulation for dynamic analysis.

Key Words: SolidWorks；SLA(Stereo lithography Appearance)；Mechanical Structure

目 录

摘要………………………………………………………………………………………………I

ABSTRACT …………………………………………………………………………………II

1. 绪论……………………………………………………………………………………1

1.1 三维打印及SLA成形技术的国内外研究现状…………………………………………1

1.2 课题研究的问题及采用的研究途径……………………………………………………2

1.3 本文主要内容……………………………………………………………………………3

第二章 基于SLA成形技术的三维打印机的基本理论……………………………4

2.1 引言………………………………………………………………………………………4

2.2 基于SLA成形技术的三维打印机的基本理论…………………………………………4

2.2.1 SLA成形技术的基本原理及特点…………………………………………………4

2.2.2 SLA成形技术的发展及应用………………………………………………………5

2.2.3 SLA成形技术的三维打印机的研究现状与展望…………………………………5

2.2.4 SLA成形技术的三维打印机的基本结构与参数…………………………………6

第三章 SLA成形三维打印机机械结构的设计计算过程…………………………8

3.1 引言………………………………………………………………………………………8

3.2 主要设计参数……………………………………………………………………………8

3.3 方案分析及次要设计参数………………………………………………………………9

3.4 脉冲当量及传动比的确定……………………………………………………………10

3.4.1 脉冲当量的确定…………………………………………………………………10

3.4.2 传动比的确定……………………………………………………………………10

3.5 滚珠丝杠副的选型与计算……………………………………………………………10

3.5.1 工作平面及最大最大成型件的重量计算………………………………………10

3.5.2 工作平面的惯性力计算…………………………………………………………10

3.5.3 最大工作载荷的计算……………………………………………………………10

3.5.4 最大动载荷的计算……………………………………………………………11

3.5.5 滚珠丝杠副规格型号的初选………………………………………………………12

3.5.6 传动效率的计算……………………………………………………………………12

3.5.7 刚度的验算…………………………………………………………………………12

3.5.8 压杆稳定性验算……………………………………………………………………14

3.6 电动机的计算与选型…………………………………………………………………15

3.6.1 电动机输出轴上总转动惯量的计算……………………………………………16

3.6.2 电动机输出轴上的等效负载转矩 的计算………………………………………16

3.7 初选电动机……………………………………………………………………………19

3.8 电动机的性能核算……………………………………………………………………19

第四章 基于Solidworks的SLA成形技术三维打印机机械结构的建模 ………………………………………………………………………………………………21

4.1 引言 ……………………………………………………………………………………21

4.2 滚珠丝杆副 ……………………………………………………………………………21

4.3 下壳体 …………………………………………………………………………………25

4.4 平台及树脂槽 …………………………………………………………………………27

4.5 支架、轴承及轴承盖 …………………………………………………………………29

4.6 总成装配 ………………………………………………………………………………32

4.7 运动动画仿真 …………………………………………………………………………34

4.8 本章小结 ………………………………………………………………………………36

第五章 总结与展望 ………………………………………………………………………37

5.1 总结 ……………………………………………………………………………………37

5.2 展望 ……………………………………………………………………………………37

致谢 …………………………………………………………………………………………38

参考文献………………………………………………………………………………………39

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