打印机自动控制元件及线路

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1、哈尔滨工业大学本科生自动控制元件及线路设计（论文）HarbinInstituteofTechnology课程设计说明书（论文）课程名称：自动控制元件及线路设计题目：3D打印机院系：航天学院班级：设计者：指导教师：设计时间：2012年11、12月哈尔滨工业大学30哈尔滨工业大学本科生自动控制元件及线路设计（论文）目录一、背景简介3二、工艺确定4三、控制器选择7四、机械结构84.1传动方式的选择84.2转动惯量的计算94.3喷头选择11五、电机的选择125.1伺服电机和步进电机对比125.2直流交流伺服电机对比145.3负载转矩计算145.4打印速度的初步估计155.5所选电机的

2、型号和具体参数17六、驱动器196.1功放部分196.2SVPWM介绍20七、传感器227.1温度传感器对比227.2机械位置传感器247.3压力传感器26系统的整体评价及感悟27参考文献2830哈尔滨工业大学本科生自动控制元件及线路设计（论文）摘要基于3D打印技术，我们计划做一个办公用的简易的彩色打印机，目标是：它打印出一些结构比较精细的手工设计样品，科研样品。我们采取以下步骤进行展开：对整个打印过程有了比较好的把握后，首先，通过比较分析，选取合适的快速成型技术——3DP打印技术；接着确定我们的传动机构，以保证系统机械性能可行；下一步，选取恰当的电机种类——交流伺服电动机作

3、为传动的能量来源。接着，选取适合的设计参数（包括传动和打印效果等方面），进一步选取电机型号，以满足打印速度、打印分辨率、传动转矩与功率要求。然后对系统的控制分析，采用PD以及PID反馈，来确保控制精度。我们对传感器经行分析选取，并选择合适的控制器——DSP，基本完成方案，最后估计成本，并对比市场成品，反思总结。关键词：3D打印机交流伺服电动机热敏传感器30哈尔滨工业大学本科生自动控制元件及线路设计（论文）一、背景简介3D打印技术又叫“快速成形技术”，简称RPM技术，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术。它的基本原理是"分层制造，逐层叠加"，类似数学上

4、的积分过程。形象讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"。RPM技术集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件。它的经济效益显著，可以提高企业研发效率，缩短产品设计周期，极大的降低了新品开发的成本及风险，对于外形尺寸较小，异形的产品尤其适用。3D打印机技术经过这些年的发展，技术上已基本上形成了一套体系，同样，可应用的行业也逐渐扩大，从产品设计到模具设计与制造，材料工程、医学研究、文化艺术、建筑工程等等都逐渐的使用3D打印机技术，使得3D打印机技术有着广阔的前景

5、。设计指标与要求我们的设备主要用于办公环境，对照市场上的成品，其目标技术参数是：喷头两个，打印速度为：彩色2层/分；打印材料包括：高分子聚合物、金属、陶瓷、覆膜砂、生物活性材料等粉末材料及其中2种或2种以上的复合粉；输入输出格式：包括ＳＴＬ、ＺＣＰ、ＩＧＳ等；成型厚度：0.005~0.05mm；成型尺寸为各边长350mm到400mm的长方体；机械精度：0.005；电源：２２０Ｖ；操作系统：ｗｉｎ７、ＸＰ、２００３等。30哈尔滨工业大学本科生自动控制元件及线路设计（论文）二、工艺确定确定打印技术方法优点缺点主要用途SLA光固化成型法最早的快速成型工艺，成熟度高；成型速度快，精度

6、高传统手段难于成型的原型和模具；成型件多为树脂类30哈尔滨工业大学本科生自动控制元件及线路设计（论文）树脂固化收缩，产生应力或引起形变；SLA系统成本高，环境要求苛刻SLS选择性激光烧结法成型材料非常广泛，无需复杂的支撑系统；制造工艺简单，柔性度高激光系统昂贵尤其适合硬质合金材料微型元件成型LOM分层实体制造法工作可靠，模型支撑性好，成本低，效率高前后处理费时费力，不适合中空结构构件快速制造新产品样件，模型，或是铸用木模FDM熔积成型法污染小，材料可回收对温度要求比较苛刻塑料件，铸造用蜡模，样件或模型，适合中、小型成型3DP3维喷射粘结法设备和材料便宜，运行成本低，操作简单，

7、成形无污染，适合办公环境，打印速度快我们打算设计一个办公用的3D打印机，并且考虑到激光烧结的激光系统过于昂贵，熔融沉积法对温度要求苛刻，最终确定3DP打印方案。以下是3DP打印的原理图：30哈尔滨工业大学本科生自动控制元件及线路设计（论文）3DP具体工作过程如下：（1）采集粉末原料（2）将粉末铺平到打印区域（3）打印机喷头在模型横截面定位，喷粘结剂；（4）送粉活塞上升一层，实体模型下降一层以继续打印（5）重复上述过程直至模型打印完毕（6）去除多余粉末，固化模型，进行后处理操作3DP是美国麻省理工学院Em