3D打印機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)計

機(jī)身整體結(jié)構(gòu)是3D打印機(jī)的主要支撐構(gòu)成，運(yùn)動機(jī)構(gòu)的實現(xiàn)主要是靠機(jī)身底座和臂式結(jié)構(gòu)的支撐和安裝固定，整個機(jī)身承載了工件成型過程中的全部運(yùn)動載荷，而且還要承受結(jié)構(gòu)中所有零部件和打印工件的重量，機(jī)身結(jié)構(gòu)的設(shè)計合理性直接決定3D打印機(jī)加工性能。我們在對機(jī)身整體結(jié)構(gòu)設(shè)計時，主要考慮幾個因素：機(jī)身構(gòu)架的剛度、機(jī)械部件的強(qiáng)度、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性和穩(wěn)定性，這幾個因素直接影響了制件成型的精度和質(zhì)量。在前文中我們針對運(yùn)動系統(tǒng)的設(shè)計制定了一系列原則，針對機(jī)身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在運(yùn)動系統(tǒng)設(shè)計原則的基礎(chǔ)上，提出以下結(jié)構(gòu)設(shè)計原則：

1. 結(jié)構(gòu)的合理性，從零部件的安裝以及整體構(gòu)件之間的配合上，綜合考慮設(shè)計結(jié)構(gòu)的合理性，要便于使用者操作，同時易于后期維護(hù)和機(jī)器的調(diào)試。
   

2. 足夠的機(jī)械強(qiáng)度，在設(shè)計中可以對機(jī)身部件作加強(qiáng)處理，保證機(jī)身整機(jī)的剛性和強(qiáng)度，避免由于安裝、調(diào)試和制件過程中產(chǎn)生的震動或沖擊而影響工件的質(zhì)量和精度。
   

3. 簡潔美觀的機(jī)身造型，桌面級3D打印機(jī)對空間占用要求較高，設(shè)計時以減重為目的，機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計盡量做到緊湊，同時也能降低生產(chǎn)成本。

本設(shè)計的旋轉(zhuǎn)臂式3D打印機(jī)，其設(shè)計初衷是設(shè)計一種輕便、緊湊的桌面級3D打印設(shè)備。因此在材料上選用鋁合金為加工材料，工業(yè)鋁型材是使用非常廣泛的一種金屬材料，同其他金屬材料比，鋁合金具有密度小、強(qiáng)度高、耐腐蝕等的優(yōu)點(diǎn)，且加工性能好。部分零件采用鋼材加工，如軸承部分，需要更強(qiáng)的耐磨性及表面硬度。

機(jī)身底座作為整個3D打印機(jī)的承重基礎(chǔ)，直線導(dǎo)軌、同步帶機(jī)構(gòu)、步進(jìn)電機(jī)等零件都需安裝在底座上，機(jī)身底座直接承受旋轉(zhuǎn)臂和打印平臺的重力，同時Z軸旋轉(zhuǎn)平臺底座也安裝在機(jī)身底座上，直立于底座一側(cè)。3D打印機(jī)在工作時不停的運(yùn)動，因此底座要有一定的抗振性，鋁合金材料具有良好的抗振性及強(qiáng)度，因此設(shè)計使用鋁合金作整機(jī)的承重底座。在整機(jī)的結(jié)構(gòu)中部分使用鏤空設(shè)計，在滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及剛度的前提下，能夠從很大程度上降低整機(jī)的重量，滿足設(shè)計原則。

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