FDM快速成型机关键结构的优化设计与实现

• 作 者: 王莎
• 出 处: 西京学院
• 发表日期: 2017年01期
• 关键词: 自动调平 送料架 控制策略 机械结构 控制系统

随着中国制造2025的提出以及工业4.0的迅速推进,产品结构日益复杂化,促使快速成型加工技术在工业制造领域得到越来越广泛的应用。本文针对商品化的FDM快速成型机在使用过程中出现的问题,对打印平台的调平机构进行了优化设计,实现了自动调平,提高了调平精度,并节约了调平时间;同时设计了新型的送料架,可以避免丝料缠绕,显示料盘上打印材料的质量,并具有缺料报警功能。首先,对自动调平系统进行了分析研究,通过对机电调平和液压调平方式的对比分析,结合快速成型机打印平台调平的技术要求,最终选择了机电调平系统;通过分析三点、四点、六点调平方式的优缺点,选择采用四点调平方式,并建立了四点支撑平台的静力学模型。通过分析常见的调平策略,提出本系统的逐高法调平策略,并寻找解决虚腿问题的方法。其次,设计了自动调平系统的机械结构,对主要传动装置进行分析研究,结合设计要求,确定选用基于C51单片机的机电式控制系统,并对系统中主要元器件进行了选型,分析了系统软件工作原理,设计出软件流程图。然后,根据使用的功能要求,设计了一个新型的送料架,能够避免在打印过程中出现丝料缠绕等问题、具有显示料盘上打印材料质量及缺料报警功能。最后,完成打印平台自动调平装置和送料架原型机的试制,并进行了试验验证。试验结果表明设计的自动调平系统的调平速度快、调平精度高,新型送料架可以有效地避免丝料缠绕,并能准确的显示料盘上材料的质量,并具有缺料报警功能。