報告使用范圍很廣。按照上級部署或工作計劃，每完成一項任務，一般都要向上級寫報告，反映工作中的基本情況、工作中取得的經驗教訓、存在的問題以及今后工作設想等，以取得上級領導部門的指導。報告，在已發布的黨、人大、政府、司法、軍隊機關的公文處理規范中， 以下是為大家整理的關于3d打印實習報告4篇 , 供大家參考選擇。
3d打印實習報告4篇
【篇一】3d打印實習報告
3D打印技術作者：王衛紅來源：《科學與財富》2016年第31期
????????摘 要：3D打印又稱為增材制造，近年來得到了快速發展，應用領域不斷增加。本文對3D打印的原理及應用現狀進行了分析，對3D打印在教學領域的應用模式進行了探討。
????????關鍵詞：3D打印；應用現狀；教學領域
????????1 引言
????????3D打印，又稱為增材制造，是快速成型技術的一種，被譽為 “第三次工業革命的重要標志”，以其 “制造靈活”和“節約原材料”的特點在制造業掀起了一股浪潮。近年來，隨著3D打印技術的逐步成熟、精確，打印材料種類的增加，打印價格的降低，3D打印得到了快速發展，應用領域不斷增加，不僅在機械制造、國防軍工、建筑等領域得到廣泛應用，也逐漸進入了公眾視野，走進學校、家庭、醫院等大眾熟悉的場所，在教育、生物醫療、玩具等行業也得到了廣泛關注及應用，作為教育工作者，本文將在介紹3D打印的原理、優勢、應用現狀的基礎上，重點探討3D打印在教育領域的角色及應用模式。
????????2 3D打印概述
????????2.1 3D打印原理
????????3D打印（3D printing，又稱三維打印），是利用設計好的3D模型，通過3D打印機逐層增加塑料、粉末狀金屬等材料來制造三維產品的技術[1]。一般來說，通過3D打印獲得物品需要經歷建模、分割、打印、后期處理等四個環節[2]，其中3D虛擬模型，可以是利用掃描設備獲取物品的三維數據，并以數字化方式生成三維模型，或者是利用AutoCAD等工程或設計軟件創建的3D模型，有些應用程序甚至可以使用普通的數碼照片來制作3D模型，比如123D Catch[3]。
????????2.2 3D打印的優勢
????????與傳統制造技術相比，3D打印不需事先制模，也不必鑄造原型，大大縮短了產品的設計周期，減少了產品從研發到應用的時間，降低了企業因開模不當可能導致的高成本風險，使得特殊和復雜結構的模型的制作也變得相對簡單，產品也更能凸顯個性化。另外，3D打印是增材制造，使用金屬粉或其他材料，使部件從無到有制造出來，大大減少了原材料和能源的消耗，生產上實行了結構優化。
【篇二】3d打印實習報告
3D打印技術
3D打印技術，即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運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造物體的技術。3D打印是一種“自下而上”分層添加材料實現快速產品制造的技術，具有制造成本低、生產周期短等明顯優勢，被譽為“第三次工業革命最具標志性的生產工具”。
一、3D打印基本概念
傳統的切割加工是利用刀具進行材料的切削去除，是一種“自上而下”的加工方式。這種加工方式是從已有的零件毛坯開始，逐漸去除材料實現成型，因此受到刀具能夠達到的空間限制，一般很難制造出復雜的三維空間結構。
3D打印技術的成型原理與上述傳統方法截然不同，采用材料逐層累加的方法制造實體零件，相對于傳統切割加工技術，該方法是一種“自下而上”的制造方法，3D打印的實質是增量制造：“通過增材制造，從零件的電子、數字化描述直接到最終產品的過程”。因此3D打印技術具備兩個本質特征：一是數字化模型直接驅動，將產品的數字化模型輸入3D打印機，就能直接“輸出”最終產品，實現快速制造，不需要制模或鑄造；二是基于離散-堆積成型原理的逐層材料添加方式，可成型任意復雜空間結構，具有很高的柔性。
二、3D打印技術的優缺點。
優點：①不需要機械加工或任何模具，就能直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產品的研制周期，提高生產率；②通過摒棄傳統的生產線，有效降低生產成本，大幅減少材料浪費；③可以制造出傳統生產技術無法制造出的外形，讓產品設計更加隨心所欲；④可以簡化生產制造過程，快速有效又廉價地生產出單個物品，與機器制造出的零件相比，打印出來的產品的重量要輕60%，并且同樣堅固。
缺點：可打印的原材料少、打印精度低、速度較慢、打印成本高。
(3D打印原材料：工程塑料、光敏樹脂、橡膠、金屬、陶瓷等)
三、3D打印軍事應用現狀
（1）2012年，美國Sciaky公司的新型電子束3D打印技術取得重要突破，具備大型金屬部件加工能力，美國國防部和洛克希德?馬丁公司準備將其用于生產F-35戰斗機的鈦、鉭、鉻鎳鐵合金等高價值材料的高品質零部件，前期檢測全部達到要求。
（2）3D Systems公司的激光熔融技術取得重要進展，美國空軍將在此基礎上開發用于打印F-35戰斗機和其他武器系統的3D打印機。
（3）美國太空制造公司的太空3D打印技術的成熟度達到6級，具備在太空中的模型或樣機演示能力，2012年11月獲得NASA的第二階段合同，進一步將技術成熟度提升到8級，完成實際系統并通過試驗和驗證，最終具備應用于太空站維修、升級和延壽，載荷升級改進，硬件太空制造等方面的能力，2014年向國際空間站運送首臺3D打印機。
（4）早在2002年，美國就開始將激光成型鈦合金零件裝上戰機試驗。但由于無法解決制造過程中鈦合金變形、斷裂等技術難題，美國始終只能生產小尺寸鈦合金部件和對鈦合金零件表面進行修復。近年，美國積極開展3D打印技術生產大型鈦合金部件的研究。美國軍方和軍工企業正與3D Systems和Sciaky等3D打印技術公司合作，推進大尺寸鈦合金3D打印技術在戰斗機制造上的應用。
（5）2013年，美國開始使用3D打印技術批量生產噴氣發動的燃料噴嘴。在3D打印技術應用于輕型物質制造方面，2013年，美國“固體概念”公司成功制造出世界上首支3D打印金屬手槍，能夠連續發射50發子彈并保持完好。
（6）維修方面，美國已開始部署基于3D打印技術的維修保障裝備。2012年7月和2013年1月，美軍部署了兩個移動遠征實驗室，用于裝備維修保障。此移動遠征實驗室是一個20英尺長的標準集裝箱，可通過卡車或直升機運送至任何地點，利用3D打印機和計算機數字控制設備將鋁、塑料和鋼材等原材料加工成所需零部件。此舉可以在戰場快速生成需要的零部件，甚至快速設計和生產急需的裝備，實現及時精確保障。此外，美國陸軍開發了一種輕質便宜的3D打印機，可以放到背包中，用于在戰場中快速、便宜地制造替換零件。
（7）我國的激光快速成型3D打印技術已達到世界領先水平。北京航空航天大學已掌握使用激光快速成型技術制造超過12平方米的復雜鈦合金構件的技術，并成功應用于武器裝備研制，相關成果“飛機鈦合金大型復雜整體構件激光成型技術”獲2012年度國家技術發明獎一等獎。西北工業大學掌握了一次打印超過5米長的鈦金屬飛機部件的3D打印技術。
（8）我國是世界上唯一掌握鈦合金大型主承力構件激光快速成型制造技術并工程應用的國家。北京航空航天大學和西北大學的3D打印技術已成功應用于多個國產航空項目的原型機制造。我國自主研發的大型客機C919的主風擋窗框、大中央翼根肋，正在設計的新型戰斗機的鈦合金主體結構均采用激光快速成型技術制造。
（9）據報道，殲-10飛機研發用了近10年時間，而運用3D打印技術后，我國在3年時間內就推出了艦載機殲-15，直接跨入第三代艦載戰斗機方陣。在我國國防科技裝備領域，目前，3D打印技術已被全面應用于殲-20隱形戰斗機和殲-31第五代戰斗機的研發中。有外媒驚呼，3D打印機正在制造空軍發展的“中國速度”。
加快3D打印技術的發展與應用是彌補我國當前武器裝備設計、制造與維修保障能力的不足，提升研發效率，降低制造成本，提高維修保障時效性與精度的有效途徑。我國3D打印技術在鈦合金大型復雜整體構件激光成型等方向居于世界領先地位，但整體水平仍有很大的提升空間。應著眼武器裝備長遠發展，統籌規劃，匯聚各方面力量推動3D打印技術的發展與應用，為實現“能打仗、打勝仗”的目標提供技術支撐。一是將3D打印技術作為我國制造業升級的關鍵，軍民融合、整合資源，集全國之力進行發展；二是針對當前存在的問題，加強材料技術3D打印核心關鍵技術研究，改變我國核心關鍵設備受制于人的狀況；三是積極探索3D打印技術在武器裝備建設中的應用，以應用牽引技術發展方向與重點。
四、3D打印技術的實際應用
（一）開源3D打印槍支的例子
美國得克薩斯大學法律系的大二學生和一群自稱分布式防御組織成員的朋友發起了一個項目，稱為“維基武器項目”：設計出全球第一款可從網絡下載藍圖的槍械，并能夠完全利用RepRap這樣的開源3D打印機制造出來，然后將之與世界共享。2012年7月，利用3D打印機制造的下機匣組裝在一把實用的AR-15步槍上，試射了200發子彈，而下機匣部件未見任何磨損。下機匣尤其引起爭議，因為法律上認定它是槍械的主體部件，其銷售及分銷是受到管制的。有了通過3D打印機制造的下機匣，槍械愛好者將能購買其他不受法律管制的部件并進行組裝。2012年12月，對3D打印機出產的AR-15步槍進行了測試，在剛開始的測試射擊中沒有任何質量問題，但在第六次射擊時，槍支三處涌現分裂。
美國得克薩斯州奧斯汀，科迪﹒威爾遜（法律系25歲學生）演示一支3D打印手槍，可發射一枚子彈。除擊針為金屬，槍支全部部件為塑料。開源打印槍支使得恐怖主義和社會安全問題變得更為復雜，可能導致槍支泛濫，在政界和民間引發憂慮，因此美國國會眾議員史蒂夫﹒伊期雷爾近來呼吁禁止制造3D打印槍。
此外，美國得州“固體概念”3D打印公司設計制造的世界第一把3D打印金屬手槍，有30個零件，已經成功射出了50發子彈。該公司打印手槍的目的不是真的為制造手槍，而是要顯示3D打印技術在強度和精度方面的技術進步。
（二）3D打印無人飛行器的例子
3D打印技術以其快速成型的特點在產品開發與優化方面具有明顯優勢。英國南安普頓大學設計和試飛了世界上第一架打印的飛機，采用EOSINTP730尼龍激光燒結打印機。由英國利茲大學學生設計的翼展1.5m的無人機在航展亮相，通過3D打印技術優化結構和空氣動力學性能，而用其他方法就很難并且代價昂貴。美國空軍也正在應用3D打印機制造無人飛行器。
（三）3D打印隱身斗蓬的例子
DARPA資助的麻省理工學院的3D打印項目之一是梯度折射率透鏡（石英）的3D打印。梯度折射率的光學折射率呈梯度變化，其中折射率沿軸向變化的梯度折射率透鏡用于消像差；折射率沿徑向變化的梯度折射率光纖能夠減少色散，用于提高傳輸信號的速率或通信容量。梯度折射率光學已經成為光學的新分支。隱身斗篷就是采用梯度折射率材料實現的，使入射光線在物體周圍偏轉并繞開實現隱身目的，是目前光學領域的一個熱點，在國際光學權威期刊上多次相關論文。實現負折射率的唯一可能是通過超材料----一種人工材料，之所以具有特殊光或聲波性能，不是因為其成分，而是因為其特殊結構，可用3D打印。
（四）3D打印彈頭的例子
洛克希德馬丁申請的打印彈頭的專利，通過逐層添加熔融材料制造彈頭結構，高能密度技術可以是激光、電子束、等離子體等，與高冷卻速率結合制作均勻微結構，給料可以是絲狀或粉末，添加過程中可變材料類型。
（五）3D掃描士兵制作修復假肢的例子
這也是美軍計劃的一個項目，在士兵投入戰場之前對其進行三維掃描，用于3D打印符合士兵個人特性的修復假肢，以備服役期間傷殘治療之需。
（六）3D打印飛機零件的例子
飛機框架傳統造工藝需要萬噸級重型鍛造裝備、系列大型鍛造模具等。傳統制造工藝的材料加工量大，利用率低，加工周期長，成本高。
（七）醫學輔助快速原型制造
例如，某患者顱底腫瘤位置深，腫瘤與頸內動脈、視神經、垂體柄等周邊重要結構關系復雜，手術難度十分大。
湘雅醫院神經外科，依據患者的CT和MRI（核磁共振）圖像建立實際模型，用3D技術打印顱內復雜腫瘤原型，讓醫生在手術前充分了解腦內腫瘤部位周圍組織的毗鄰關系，在完整切除腫瘤的同時最大限度地保護腫瘤周圍正常組織，降低了并發癥和后遺癥的發生率。2014年1月4日，手術成功。
（八）人體骨骼快速制造
2012年，生物打印技術的發明者之一，曼徹斯特大學教授Brian Derby在《科學》雜志上發表了綜述，闡述了用打印技術生產細胞和組織結構的新進展，以及該技術用于再生醫學的前景。Derby教授介紹了利用3D生物打印實驗，制造多孔結構骨骼“腳手架”用于生長細胞，之后植入人體。這種“腳手架”包含數千微孔，其中注入造骨細胞。造骨細胞培育生長的同時，“腳手架”生物分解消失。目前世界各地都在對這一技術進行臨床試驗。
另一種成功的應用是制造鈦合金骨骼支架，如3D打印下顎，又如瑞典的一個女孩通過3D打印髖骨移植，擺脫了輪椅。
（九）生物活體器官重造
生物打印(Bioprinting)是用計算機輔助轉移工藝制造和裝配活性與非活性材料成為給定的二維或三維組織，以生成生物工程結構，可用于再生藥物、藥理學和基本的細胞生物學研究。
3Ｄ生物打印技術利用類似噴墨打印機的技術，直接生成三維生物組織，3D生物打印機有兩個打印頭，一個放置最多達8萬個人體細胞，被稱為“生物墨”，另一個可打印“生物紙”所謂生物紙其實主要成分為水的凝膠，可用作細胞生物的支架3D生物打印機使用來自患者自己身體的細胞，所以不會產生排異反應。生物打印機與普通3D打印機的不同之處在于，它不是利用一層層的塑料，而是利用一層層的生物構造塊，去制造真正的活體組織。
五、部分領域3D打印發展趨勢
（一）工業3D打印
1、在生產流程和生產工藝環節對傳統傳統制造業的全面滲透和覆蓋，特別是在鑄造、模具行業廣泛應用。
2、穩定性、精密度將會大幅提高，材料可以全面突破，成本大幅降低、打印速度將顯著提高。
（二）生物3D打印
1、將不再局限打印牙齒、骨骼修復等方面，打印部分人器官將成為常態。
2、整體應用推廣將取決于各個國家的政策支持程度。
3、復雜的細胞組織和器官打印還有很多技術難題需要突破。
（三）軍事3D打印
1、將實現武器裝備半成品制造、現場塑造和部署，根據周圍環境和作戰目標，優化調整設計參數，實現環境自適應，大大提高武器裝備的環境適應能力、偽裝效果和作戰效能。
2、小批量制造成本低、速度快，顯著降低武器裝備特別是復雜武器裝備的制造風險、縮短研發周期。
3、具備快速制造不同零部件的能力，可有效提升武器裝備維修保障的實時性、精確性。
六、3D打印世界之最
世界最大3D打印機：圖中這套巨無霸設備名為“big delta”，它高達12米，是專門為進行大型物體3D打印而建造的大型3D打印機。
世界最小3D打印機：這款全球最小的3D打印機名為XEOS，由德國工業設計師Stefan Reichert打造，它的長、寬、高分別為47cm、25cm、43cm，是目前世界上體積最小的3D打印機。
世界首款3D打印跑車：來自美國舊金山的Divergent Microfactories(DM)公司推出了世界上首款3D打印超級跑車“刀鋒(Blade)”。整車質量僅為1400磅(約合0.64噸)，從靜止加速到每小時60英里(96公里)僅用時兩秒，輕松躋身頂尖超跑行列。
世界首架3D打印飛機：“SULSA”是一架使用3D打印機制造的小型無人駕駛飛機，翼展2米，最高時速可達100英里，還配備有微型自動駕駛系統，可用于巡航。這是世界上第一架“3D打印”飛機，日前已試飛成功。
世界最小3D打印魔方：這款微型3D打印魔方來自俄羅斯的藝術家格里高列夫之手，堪稱世界上最小的魔方，這個魔方的邊長只有1厘米，打破了原為1.2厘米的世界紀錄。
世界首款3D打印汽車：Urbee 2是世界上首款完全使用3D打印技術制造的汽車，該車配備三個車輪，動力為7馬力（5kW），采用后輪驅動，電力驅動模式下Urbee 2的行駛里程可以達到64公里。
全球首座3D打印橋梁：由MX3D公司負責開發和設計、由Heijmans完成的全球首座3D打印橋梁坐落在在荷蘭阿姆斯特丹運河上，這座橋梁將通過3D打印機器人來完成，并且由運河的一端慢慢向另一端完成，而并不像傳統建橋方式那樣兩端同時進行。
世界首座3D打印辦公樓：據俄羅斯今日電臺網站6月30日報道，迪拜宣布將建造世界上首座3D打印辦公樓。計劃建造的3D打印辦公樓為單層建筑，占地面積約為2000平方英尺(約185平方米)。它將被20英尺(約合6米)高的打印機層層打印出來，辦公樓內部也是由3D打印而成。
世界首輛3D打印摩托車：在今年的加州RAPID 2015展會上，出現了全球首輛全功能的3D打印摩托車。除了發動機、各種電子器件、傳送帶、制動系統及一些螺栓之外，這輛摩托車的其它部分全部都是用ABS塑料打印而成的，而且它可以承載兩位成人騎手的重量。
世界最小的3D打印電鉆：來自新西蘭的技術宅Lance Abernethy做了一個全世界最小的電鉆，關鍵是這個電鉆是能用的。整個電鉆的內部結構工作原理和普通電鉆一模一樣，唯一不同的是這個電鉆的鉆孔是毫米級的。
世界最大3D打印建筑結構：2015北京國際設計周，來自北京市僑福芳草地展區中庭空間的VULCAN，成為世界最大的建筑學意義上的三維打印構筑物，獲吉尼斯世界紀錄。
世界首臺3D打印空調：近日，海爾集團在上海舉辦的世界家電博覽會上展示了一款3D打印出來的空調。海爾宣稱，這是世界上首款3D打印空調機。這款空調采用了可定制的3D打印部件，可以讓消費者實現功能和裝飾上的完美協調。該產品售價6395美元，至于產品的上市日期和定價等細節，海爾暫時還沒有透露。
全球首款3D打印金屬手槍：美國一家公司制造了全球首款3D金屬手槍，而且已經成功發射了50發子彈，手槍的設計出自經典的1911式手槍，這是全球首支利用3D技術打印出來的金屬槍。
世界首支3D打印步槍：槍械發燒友“HaveBlue”于2015年在其博客中公布了其3D打印步槍(A.22 步槍)的文檔說明書（通過 AR15 論壇），文檔中詳細說明了打印經歷和測試結果，成為首個成功打印出3D步槍并試槍成功的例子。
全球首個3打印酒店：菲律賓一家名為Lewis Grand Hotel（劉易斯大酒店）的四星級酒店宣稱要3D打印世界上第一個商業建筑——別墅式酒店。里面的管道、家具、衛浴等生活設施也都是3D打印的，據說這是世界上首個3D打印酒店式別墅。目前這個項目沒有完工，其3D打印機仍處于工作狀態。
世界首枚3D打印火箭：新西蘭一家名為Rocket Lab的私人航天公司開發出了世界上第一個3D打印的電池動力火箭Electron！堪稱人類火箭技術發展史上的一大進步，其搭乘的Rutherford發動機的主要部件幾乎都是3D打印制造的。
【篇三】3d打印實習報告
快速致富？3D打印小成本創業的誤區
今年3D打印無疑是國內最熱門的話題，3D打印行業逐漸被世人認知，越來越多的創業者希望能盡早進入此行業，以搶占市場先機，希望能小投資快速進入3D打印行業。事實如何？目前的3D打印是否適合小成本創業？近日新聞報道紹興創業者姜小姐4個月投資8萬元開3D打印店，每月營收僅僅千元，日前已經萌生退意，轉店改行。夢想是美好的，現實是殘酷的，面對表面大熱的3D打印行業，想小成本創業是否可行？姜小姐的經歷或許能給我們一點啟示，盡管無從了解姜小姐創業的更多細節，但從報道里透露的信息，我們也可逐步梳理，以此來剖析3D打印小成本創業是否可行？ 我們從報道里可以分析到如下幾點： 1、姜小姐前期是在紹興袍江，后期轉到市區，均屬于三線城市； 2、店里銷售的是從二十元到數百元不等的人像玩偶； 3、以加盟方式進行開店，前期采購桌面級打印機； 4、面對的市場是民用市場，主要提供人像面部打印； 5、尋找婚慶公司、婚紗和兒童攝影店合作，通過合作打開市場； 6、經歷過遷址，從人流量少的地方搬遷到人流更大的市區門面。 做二三線區域、加盟方式、民用市場、多方合作等信息概括了姜小姐創業的歷程，這些信息透露的是目前諸多準備小成本創業者的現實狀況。而隨著姜小姐的創業軌跡，我們試圖分析小成本3D打印創業的現實誤區。 行業熱度不等于市場消費熱度 很顯然，我們毫不懷疑3D打印目前在國內的熱門，通過媒體輿論、各類展會的信息傳播，3D打印概念逐步為國人認識。在工業領域，3D打印技術其實早已經不是新興技術，一些企業在很早以前就已經在使用，只是近年經過熱炒后才出現所謂的“第三次工業革命”，其中有更多的是資本市場的概念炒作。而在民用市場，普通人群對于3D打印概念目前是被動接受媒體輿論影響，所了解的程度只限于概念了解，基于對一種新興技術的好奇和熱情。對于一個只在網絡上了解3D打印技術而從來沒有看到實際應用的普通消費者而言，你想向他推銷人像打印目前還是比較困難。技術與成本的限制，動輒數千元的打印費用，使得能接受服務的還只局限于少數高富帥和白富美，更多屬于屌絲級的消費者花上千元不如買個關二爺或者是蒼老師放家里更實在，起碼還能圖個心靈慰藉。 二三線城市的媒體傳播力度與觀念接受程度無疑比一線城市更少點，對于3D打印技術的熱度轉化為消費熱度就需要更長時間，現階段進入二三線城市開店創業，更多的是搶占先機，圈地跑馬，打造區域第一的品牌效應。而為此將付出開拓市場、轉化觀念的代價，小成本創業的首要前提是生存，如何維持自身生存，逐步打開市場，站在最后的就是勝利者，沒站在最后就成為先驅，壯烈犧牲而只留英名的那種。姜小姐的銷售策略是最低20元，最高也就幾百元，更多的通過價格吸引消費者，而不是主動引導消費者。可以通過差異化的銷售策略，定制高端人像制作，與其每月銷售百個20元的玩偶，不如拓展10個高端客戶。高利潤的基礎上犧牲銷量可以提升自身品牌，同時集中資源開拓市場，從而維持企業生存。 3D打印技術目前民用市場最大的瓶頸是模型的建立，民用市場最大的消費區域就是人像打印。想打印人像必須先進行人像三維數據采集，同時在人像打印市場上，萬元左右桌面級打印機只是一個傳說，國內彩色人像打印通常使用Zprinter 450以上型號的設備，起步價在50萬元左右，三維人像掃描儀基本起步價也在10萬左右。投資兩萬元加盟，一臺桌面打印機，使得姜小姐的打印店給消費者一個誤導，3D打印就是如此！簡單的玩偶打印不能完全展示3D人像打印的神奇魅力，導致客戶對3D打印的印象是不過如此，大大降低消費熱度。 目前3D打印加盟通常是采用簡單制作自身完成，復雜打印如彩色人像打印需要使用工業級設備的，由加盟店進行數據采取，上傳總店打印快遞至加盟店。這使得加盟店大大降低打印設備的投資成本。但基本的設備三維掃描儀是必須的，總不能將客戶也帶到總店去掃描，而十萬左右的掃描儀器費用，也大大提高了創業成本，可以算是開店最大的投資。沒有工業級打印設備沒有三維掃描儀，只靠桌面級打印機維持店面形象，基本算是空手套白狼。 選擇加盟方式開3D打印店，是現有3D打印小成本創業的普遍選擇，網上3D打印加盟的信息現在非常多，各類加盟良莠不齊，如何選擇好的加盟商需要創業者擦亮雙眼，以辨良莠。關于如何選擇好的加盟商，相關信息可以關注我們的微信公眾平臺(公眾賬號：云立體)。 姜小姐創業中經歷過遷址，從人流量少的遷址到人流密集的市區，原本意圖借助好門店增加銷售，事實上是增加成本，徒勞無功。3D打印屬于一個新興市場，消費群體對于新興事物的認知需要有個過程，需要消費者在觀念上逐步接受，這就需要創業者創造一個良好的體驗式消費場所，前期聚集少量對新生事物接受程度高的前期消費群體，逐步通過口碑傳遞產品與品牌信息，目前并不適合坐商銷售。姜小姐遷址到市區，人流量多了，但也僅僅只是多些人知道3D打印，而不真正深入了解3D打印，對于實際消費并沒有多大促動。 對于二三線城市而已，3D打印創業需要營造一個良好的互動場所。可以不是門店，選擇交通相對便利的寫字樓、居民樓，室內環境布置優雅點，有桌椅可以提供消費者坐下來喝喝茶聊聊天，認真來了解3D打印或者親手操作下3D打印。定期舉辦一些免費活動，通過網絡、宣傳單邀請想了解3D打印的客戶做定期交流與互動，逐步開拓一批高端客戶，帶動整個區域的消費熱情。 可以全面撒網，但必須要重點培養與開拓客戶。對于目前進入3D打印民用市場創業的前行者而言，將擔負傳播3D打印概念，改變3D打印消費觀念的任務。 現在進入3D打印行業進行小成本創業，期待能快速打開市場很顯然還存在一定困難，想快速進入快速致富的朋友還需謹慎。
但是，隨著打印技術改進、設備與耗材的成本降低、消費者消費觀念的改變，3D打印市場還是大有可為，同時，針對上述問題，云立體推出系統解決方案，主要以下幾點：
1．技術 云立體率先實現全國首家使用拍照轉換3D數據，徹底擺脫昂貴的掃描儀設備
2．設備 采用更靈活簡單的 桌面3D打印機 成本大幅度下降，比市面普通打印機便宜近半。
3．業務 業務不再單一，除了傳統的3D人像，云立體推出企業產品3D廣告，3D打印。
總之，前途是光明的，道路上曲折的，成功是必須的。
夢想之旅，從此開始… …
【篇四】3d打印實習報告
目錄
摘要 II
Abstract III
第一章 緒論 1
1.1 3D打印的原理及其歷史發展 1
1.2 3D打印的發展前景 3
第二章 設計軟件的選擇 5
2.1 Solidworks軟件介紹 5
2.2 Solidworks與其他三維制圖軟件的對比 7
第三章 3D打印機的結構設計 9
3.1 3D打印機的參數 9
3.2 整體結構設計 9
3.3 電機和聯軸器的選擇 13
第四章 3D打印機主要部件受力分析 22
4.1 X方向運動光桿的受力分析 22
4.2 絲杠的受力計算 24
4.3 導軌的選型及計算 24
4.4 絲杠和螺母自鎖校核計算 25
第五章 Solidworks設計3D打印機 26
5.1 草圖設計 26
5.2 零件建模特征 31
總 結 45
致 謝 46
參考文獻 47
摘要
3D打印是最近兩年開始流行的一種快速成形技術。 它以數字模型文件為基礎,通過逐層打印的方式來構造物體。 我們日常生活中的打印機能打印一些平面紙張材料。而3D打印機打印出的是立體產品。本文章對3D打印的技術體系和國內外產業發展現狀、發展態勢作了綜合介紹，綜述3D打印技術的基本概念、發展簡史、打印過程原理、應用領域、廣泛影響以及面臨的問題等。在介紹3D技術的發展歷程、3D打印技術的工作原理流程及特點的基礎上，分析了3D打印技術的創新點和存在的問題，展望了3D打印技術的未來發展趨勢。
根據相應的指標、參數在滿足標準化型材的前提下對3D打印機進行整體結構設計，對某些重要的零部件詳細分析它的參數和原理作用。3D打印機在工作過程中因受應力的影響可能會發生變形，所以接下來應用材料力學的知識對X方向運動的光桿進行受力分析校核，以確保三維打印機能打印出精度比較高的產品。
3D打印機工作的時候是三個方向一起運動，而打印機要精準穩定地做X、Y、Z方向的運動，必須要有精確平穩的軌道承載，能否在這三個方向上自由地運動是我對打印機研究的非常重要的部分，而3D打印機要求的是在最小的尺寸空間里實現三個運動方向運動范圍的最大化。設計中主要使用了Solidworks三維制圖軟件，受力方面結合材料力學力的知識對3D打印機的主要部件進行了受力分析。
關鍵詞：3D打印技術；結構設計；受力分析；Solidworks
Abstract3D printing is the beginning of the last two years a popular rapid prototyping technology. It is based on a digital model file, by the way printed layer by layer construct objects. Our daily lives printer can print some paper material plane. The 3D printer to print out the three-dimensional product. This article is for 3D printing technology system and domestic and foreign industry development status, development trend made a comprehensive presentation, review the basic concepts of 3D printing technology, development history, the printing process principles, applications, and the problems faced by a broad impact and so on. On the basis of the development process of introduction of 3D technology, 3D printing technologies work processes and characteristics, analyzes the innovation of 3D printing technology and problems, look to the future development trend of 3D printing technology.
According to relevant indicators, parameters in meeting the standardization of 3D printer profiles premise overall structural design, some important parts of a detailed analysis of its parameters and principles of action. 3D printer due to the impact of stress may be deformed in the course of their work, so the next application of knowledge of the mechanical movement of the light pole X direction stress analysis check to make sure that the 3D printer can print out high precision products.
When the 3D printer to work together is a motion in three directions, and the printer you want to do accurate and stable movement X, Y, Z direction, there must be a stable orbit precise bearing, can freely move in three directions my printer is a very important part of the research, and 3D printers achieve the required range of motion in three directions of movement in the smallest size to maximize space. The main use of Solidworks design three-dimensional mapping software, by combining the mechanical aspects of knowledge force strength of the main components were stress analysis 3D printer.
Keywords：3D printing; design; stress analysis; Solidworks
第一章 緒論
1.1 3D打印的原理及其歷史發展
1.1.1 3D打印的原理
3D打印，即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運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造物體的技術。
3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型，后逐漸用于一些產品的直接制造，已經有使用這種技術打印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。
3D打印技術出現在20世紀90年代中期，實際上是利用光固化和紙層疊等技術的最新快速成型裝置。它與普通打印工作原理基本相同，打印機內裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。這打印技術稱為3D立體打印技術。
設計軟件和打印機之間協作的標準文件格式是STL文件格式。一個STL文件使用三角面來近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描產生的三維文件的掃描器，其生成的VRML或者WRL文件經常被用作全彩打印的輸入文件。
打印機通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這種技術的特點在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。
打印機打出的截面的厚度（即Z方向）以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi（像素每英寸）或者微米來計算的。一般的厚度為100微米，即0.1毫米，也有部分打印機如ObjetConnex 系列還有三維?Systems" ProJet 系列可以打印出16微米薄的一層。而平面方向則可以打印出跟激光打印機相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個微米。 用傳統方法制造出一個模型通常需要數小時到數天，根據模型的尺寸以及復雜程度而定。而用3D打印的技術則可以將時間縮短為數個小時，當然其是由打印機的性能以及模型的尺寸和復雜程度而定的。
傳統的制造技術如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產品，而3D打印技術則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產數量相對較少的產品。一個桌面尺寸的3D打印機就可以滿足設計者或概念開發小組制造模型的需要。
3D打印機的分辨率對大多數應用來說已經足夠（在彎曲的表面可能會比較粗糙，像圖像上的鋸齒一樣），要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方法：先用當前的3D打印機打出稍大一點的物體，再稍微經過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。
有些技術可以同時使用多種材料進行打印。有些技術在打印的過程中還會用到支撐物，比如在打印出一些有倒掛狀的物體時就需要用到一些易于除去的東西（如可溶的東西）作為支撐物。
1.1.2 3D打印的歷史發展
1986年，Charles Hull開發了第一臺商業3D印刷機。
1993年，麻省理工學院獲3D印刷技術專利。
1995年，美國ZCorp公司從麻省理工學院獲得唯一授權并開始開發3D打印機。
2005年，市場上首個高清晰彩色3D打印機Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。
2010年11月，世界上第一輛由3D打印機打印而成的汽車Urbee問世。
2011年6月6日，發布了全球第一款3D打印的比基尼。
2011年7月，英國研究人員開發出世界上第一臺3D巧克力打印機。
2011年8月，南安普敦大學的工程師們開發出世界上第一架3D打印的飛機。
2012年11月，蘇格蘭科學家利用人體細胞首次用3D打印機打印出人造肝臟組織。
2013年10月，全球首次成功拍賣一款名為“ONO之神”的3D打印藝術品。
2013年11月，美國德克薩斯州奧斯汀的3D打印公司“固體概念”(SolidConcepts)設計制造出3D打印金屬手槍。
3D打印技術目前是一種高新技術，3D打印技術作為一種高科技技術，目前應用到很多領域，如制造業，航空領域，醫療領域，化學技術，還有材料學科等方面。3D打印技術的推廣使得更多制造業有了相應的變革，打印技術可以使制造效率不斷挺高，方便快捷。而廣泛應用的領域有醫療領域，建筑領域，和機械設計制造領域。有些精密的制造業也可以通過3D打印技術完成。在醫療領域上，3D打印機可以用人培養的細胞作為打印原材料打印器官，這就給病人提供了對自己不排斥的器官。前段時間有個小孩因為天生沒有鼻子，于是醫院就通過3D打印機打印出了一個與他個人相匹配的鼻子，并且成功應用上去。這些成功的例子無疑在說明3D打印技術已經越來越接近我們的生活，改變我們的生活。建筑領域，3D打印技術可以快速的打印出一棟很建筑模型，可以省略很多傳統的東西，某些工藝水平也是，傳統工藝所不能企及的。[1]
3D打印技術已經有了十多年的發展，目前分辨率可以達到6000pi，厚度精確到0.001毫米，這樣的技術幾乎可以打印出你肉眼能看得出來的東西，可見這精度已經非常高了。當然我們可以應用3D打印技術高精確性，打印出更多純制造業很難完成的任務。[3]
目前國內很多家公司相繼完成了他們的3D打印機的生產和銷售，雖然他們的公司大小不能與國外大型公司相媲美，而且所做的產品的整體質量也沒有國外的那么好，但在中國的市場還是非常不錯的。國內生產的3D打印機在材料，模型結構，打印精準度方面還不能很好的滿足消費者的需求。而在第三產業領域在國內某些發達城市有很多企業引進了國外先進的3D打印設備，在此基礎上不斷學習借鑒，并且有了技術上的提高。總之國內的3D打印技術還不夠成熟，還需進一步的發展技術。 [3]
目前在西方國家，3D打印技術已經大范圍的應用到了商業。比如在某些汽車制造業和電子制造廠商。3D打印技術的優勢可以體現在高效率的基礎上打印出廉價的部件。紐約有一家公司手機了很多客戶所實際需要的模型，或者產品，收集之后用3D打印技術把收集來的方案打印成他們所需的實物，并且獲得了較好的成果。[5]
目前，在全球3D打印機行業，美國3D Systems和Stratasys兩家公司的產品占據了絕大多數市場份額。此外，在此領域具有較強技術實力和特色的企業、研發團隊還有美國的Fab@Home和Shapeways、英國的Reprap等。
3D Systems公司是全世界最大的快速成型設備開發公司。于2011年11月收購了3D打印技術的最早發明者和最初專利擁有者Z Corporation公司之后，3D Systems奠定了在3D打印領域的龍頭地位。Stratasys公司2010年與傳統打印行業巨頭惠普公司簽訂了OEM合作協議，生產HP品牌的3D打印機。繼2011年5月收購Solidscape公司之后，Stratasys又于2012年4月與以色列著名3D打印系統提供商Objet宣布合并。當前，國際3D打印機制造業正處于迅速的兼并與整合過程中，行業巨頭正在加速崛起。
目前在歐美發達國家，3D打印技術已經初步形成了成功的商用模式。如在消費電子業、航空業和汽車制造業等領域，3D打印技術可以以較低的成本、較高的效率生產小批量的定制部件，完成復雜而精細的造型。另外，3D打印技術獲得應用的領域是個性化消費品產業。如紐約一家創意消費品公司Quirky通過在線征集用戶的設計方案，以3D打印技術制成實物產品并通過電子市場銷售，每年能夠推出60種創新產品，年收入達到100萬美元。
1.2 3D打印的發展前景從歷史發展中，我們可以發現，3D打印機要想成功的占領市場還需要面臨很多挑戰和困難。其中打印機的生產價格，打印的材料，打印精準性，結構設計等方面還有很多需要研究的地方，所以3D打印機的問世，既是一種機遇也是一種挑戰。
第一，生產成本方面。3D打印機的生產成本比較高，從剛開始設計一臺3D打印機到買材料，組裝，測試校核等程序使得打印機的成本大大提高，為了普及3D打印機很多商家生產出比較廉價的打印機，并且邀請那些對此比較有興趣的人共同開發，降低生產成本。第二，材料方面。目前3D打印機的成型材料多為化學聚合物，打印出來的物體也大多是激光燒結后的化學聚合物。然而作為3D打印機材料的多樣性直接決定了生產多樣性，可以見其的作用在整個打印機中占的比例很大。總之要想成功的普及3D打印機在材料上下功夫是不容忽視的。第三，打印精度方面。當前3D打印機的整體體積相對來說不是很大，這就限制了打印物體的體積大小。很多人認為3D打印機想打印什么就打印什么，其實還有很多因素要考慮，比如說打印的體積大小，和精度。3D打印技術的精度相對于現在的高精度制造業來說，還是有很大差距的。第四，研究開發方面。3D打印機的發展越來越進步的同時，外界對其的要求也會越來越高。不僅僅是滿足目前打印幾個簡單的3D模型，更重要的是應用到實際的生產生活中，比如說醫院要打印出病人的某些器官，這些要求的技術室非常高的。研究人員需要花很大的時間去學習這些領域，也要相互合作才能達到目的。3D打印機的應用也不僅僅是醫療，生物，制造，工程等都可應用到。第五，市場。大家都知道開發一種產品除了其能服務大眾，還有一個很重要的目的是產生經濟效益。要想產生大的經濟效益就要占領足夠的市場份額，目前3D打印機不像二維打印機那么普遍。或者說3D打印機很少人會用得上，這就需要研發者研發出更多實用的打印機走進千家萬戶。[1]
根據國際快速制造行業權威報告《Wohlers Report 2011》發布的調查結果，全球3D打印產業產值在1988～2010年間保持著26.2%的年均增長速度。報告預期，3D打印產業未來仍將持續較快地增長，到2016年，包含設備制造和服務在內的產業總產值將達到31億美元，2020年將達到52億美元。[1]
但3D打印技術要進一步擴展其產業應用空間，目前仍面臨著多方面的瓶頸和挑戰：一是成本方面，現有3D打印機造價仍普遍較為昂貴，給其進一步普及應用帶來了困難。二是打印材料方面，目前3D打印的成型材料多采用化學聚合物，選擇的局限性較大，成型品的物理特性較差，而且安全方面也存在一定隱患。三是精度、速度和效率方面，目前3D打印成品的精度還不盡人意，打印效率還遠不適應大規模生產的需求，而且受打印機工作原理的限制，打印精度與速度之間存在嚴重沖突。四是產業環境方面，3D打印技術的普及將使產品更容易被復制和擴散，制造業面對的盜版風險大增，現有知識產權保護機制難以適應產業未來發展的需求。
Gartner公司2011年發布的最新技術發展展望報告判斷：3D打印技術目前正在進入概念炒作的高峰階段，其技術還有待充分成熟，主流市場也有待進一步培育。Gartner公司研究人員認為，3D打印技術成熟到適應市場需求還將需要5～10年的時間。在這一較為漫長的發展過程中，產業可能會面臨增長期望落空、技術遭遇瓶頸以及投資撤離等風險。
總之，從中長期看來3D打印產業具有較為廣闊的發展前景，但目前產業距離成熟階段尚有較大距離，對于3D打印市場規模的短期發展不宜過分高估。因此，現階段產業界對3D打印領域的投入應以加強創新研發、技術引進和儲備為主，尤其要重視自主知識產權的建設和維護，爭取在未來的市場競爭中占據有利地位。如受到概念炒作影響，在技術尚未充分完善的現階段大規模投入產能擴張，則投資回報將面臨著較大的風險。
隨著智能制造的進一步發展成熟，新的信息技術、控制技術、材料技術等不斷被廣泛應用到制造領域，3D打印技術也將被推向更高的層面。未來，3D打印技術的發展將體現出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趨勢。
提升3D打印的速度、效率和精度，開拓并行打印、連續打印、大件打印、多材料打印的工藝方法，提高成品的表面質量、力學和物理性能，以實現直接面向產品的制造；開發更為多樣的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、納米材料、非均質材料及復合材料等，特別是金屬材料直接成型技術有可能成為今后研究與應用的又一個熱點；3D打印機的體積小型化、桌面化，成本更低廉，操作更簡便，更加適應分布化生產、設計與制造一體化的需求以及家庭日常應用的需求；軟件集成化，實現CAD/CAPP/RP的一體化，使設計軟件和生產控制軟件能夠無縫對接，實現設計者直接聯網控制的遠程在線制造；拓展在生物醫學、建筑、車輛、服裝等更多行業領域的創造性應用。
第二章 設計軟件的選擇
本次3D打印機的設計主要選擇了Solidworks三維制圖軟件進行繪圖制作，下面就簡單介紹一下Solidworks這款軟件和選擇這款制圖軟件的好處。
2.1 Solidworks軟件介紹SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發的三維CAD系統，由于技術創新符合CAD技術的發展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產業中獲利最高的公司。良好的財務狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數十乃至數百項的技術創新，公司也獲得了很多榮譽。該系統在1995-1999年獲得全球微機平臺CAD系統評比第一名；從1995年至今，已經累計獲得十七項國際大獎，其中僅從1999年起，美國權威的CAD專業雜志CADENCE連續4年授予SolidWorks最佳編輯獎，以表彰SolidWorks的創新、活力和簡明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩定和創新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它，設計師大大縮短了設計時間，產品快速、高效地投向了市場。
由于SolidWorks出色的技術和市場表現，不僅成為CAD行業的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創造了CAD行業的世界紀錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術隊伍繼續獨立運作，成為CAD行業中高素質的專業化公司，SolidWorks三維機械設計軟件也成為達索企業中最具競爭力的CAD產品。
由于使用了Windows OLE技術、直觀式設計技術、先進的parasolid內核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術，SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫療器械、娛樂工業、日用品/消費品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業。在教育市場上，每年來自全球4，300所教育機構的近145，000名學生通過SolidWorks的培訓課程。
據世界上著名的人才網站檢索，與其它3D CAD系統相比，與SolidWorks相關的招聘廣告比其它軟件的總和還要多，這比較客觀地說明了越來越多的工程師使用SolidWorks，越來越多的企業雇傭SolidWorks人才。據統計，全世界用戶每年使用SolidWorks的時間已達5500萬小時。
在美國，包括麻省理工學院（MIT）、斯坦福大學等在內的著名大學已經把SolidWorks列為制造專業的必修課，國內的一些大學（教育機構）如哈爾濱工業大學、清華大學、中山大學、中南大學、浙江大學、華中科技大學、北京航空航天大學、大連理工大學、北京理工大學、武漢理工大學等也在應用SolidWorks進行教學。
Solidworks軟件功能強大，組件繁多。 Solidworks有功能強大、易學易用和技術創新三大特點，這使得SolidWorks 成為領先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設計方案、減少設計過程中的錯誤以及提高產品質量。SolidWorks 不僅提供如此強大的功能，而且對每個工程師和設計者來說，操作簡單方便、易學易用。
對于熟悉微軟的Windows系統的用戶，基本上可以用SolidWorks 來搞設計。SolidWorks獨有的拖拽功能使用戶在比較短的時間內完成大型裝配設計。SolidWorks資源管理器是同Windows資源管理器一樣的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，用戶能在比較短的時間內完成更多的工作，能夠更快地將高質量的產品投放市場。
在目前市場上所見到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設計過程比較簡便而方便的軟件之一。美國著名咨詢公司Daratech所評論：“在基于Windows平臺的三維CAD軟件中，SolidWorks是最著名的品牌，是市場快速增長的領導者”。
在強大的設計功能和易學易用的操作（包括Windows風格的拖/放、點/擊、剪切/粘貼）協同下，使用SolidWorks ，整個產品設計是可百分之百可編輯的，零件設計、裝配設計和工程圖之間的是全相關的。
SolidWorks 提供了一整套完整的動態界面和鼠標拖動控制。“全動感的”的用戶界面減少設計步驟，減少了多余的對話框，從而避免了界面的零亂。嶄新的屬性管理員用來高效地管理整個設計過程和步驟。屬性管理員包含所有的設計數據和參數，而且操作方便、界面直觀。用SolidWorks資源管理器可以方便地管理CAD文件。SolidWorks資源管理器是唯一一個同Windows資源器類似的CAD文件管理器。特征模板為標準件和標準特征，提供了良好的環境。用戶可以直接從特征模板上調用標準的零件和特征，并與同事共享。SolidWorks 提供的AutoCAD模擬器，使得AutoCAD用戶可以保持原有的作圖習慣，順利地從二維設計轉向三維實體設計。
配置管理是SolidWorks軟件體系結構中非常獨特的一部分，它涉及到零件設計、裝配設計和工程圖。配置管理使得你能夠在一個CAD文檔中，通過對不同參數的變換和組合，派生出不同的零件或裝配體。
SolidWorks 提供了技術先進的工具，使得你通過互聯網進行協同工作。通過eDrawings方便地共享CAD文件。eDrawings是一種極度壓縮的、可通過電子郵件發送的、自行解壓和瀏覽的特殊文件。通過三維托管網站展示生動的實體模型。三維托管網站是SolidWorks提供的一種服務，你可以在任何時間、任何地點，快速地查看產品結構。SolidWorks 支持Web目錄，使得你將設計數據存放在互聯網的文件夾中，就像存本地硬盤一樣方便。用3D Meeting通過互聯網實時地協同工作。3D Meeting是基于微軟?NetMeeting的技術而開發的專門為SolidWorks設計人員提供的協同工作環境。
在SolidWorks 中，當生成新零件時，你可以直接參考其他零件并保持這種參考關系。在裝配的環境里，可以方便地設計和修改零部件。對于超過一萬個零部件的大型裝配體，SolidWorks 的性能得到極大的提高。SolidWorks 可以動態地查看裝配體的所有運動，并且可以對運動的零部件進行動態的干涉檢查和間隙檢測。用智能零件技術自動完成重復設計。智能零件技術是一種嶄新的技術，用來完成諸如將一個標準的螺栓裝入螺孔中，而同時按照正確的順序完成墊片和螺母的裝配。鏡像部件是SolidWorks 技術的巨大突破。鏡像部件能產生基于已有零部件（包括具有派生關系或與其他零件具有關聯關系的零件）的新的零部件。SolidWorks 用捕捉配合的智能化裝配技術，來加快裝配體的總體裝配。智能化裝配技術能夠自動地捕捉并定義裝配關系。
SolidWorks 提供了生成完整的、車間認可的詳細工程圖的工具。工程圖是全相關的，當你修改圖紙時，三維模型、各個視圖、裝配體都會自動更新。從三維模型中自動產生工程圖，包括視圖、尺寸和標注。增強了的詳圖操作和剖視圖，包括生成剖中剖視圖、部件的圖層支持、熟悉的二維草圖功能、以及詳圖中的屬性管理員。使用RapidDraft技術，可以將工程圖與三維零件和裝配體脫離，進行單獨操作，以加快工程圖的操作，但保持與三維零件和裝配體的全相關。用交替位置顯示視圖能夠方便地顯示零部件的不同的位置，以便了解運動的順序。交替位置顯示視圖是專門為具有運動關系的裝配體而設計的獨特的工程圖功能。[14]
2.2 Solidworks與其他三維制圖軟件的對比目前選擇 SolidWorks的最大優點就是簡單容易上手，功能比較全面，但是也不需要和專業的軟件比較的，因為他簡單易學，功能上能滿足設計的需求即可。與其它主流的三維制圖軟件相比，SolidWorks如果做機械機構設計，鈑金設計，管道設計等 是具有很大的優勢的。但他的各種高級造型功能相對說來較弱（主要是復雜曲面幾乎都用CATIA，或者UG解決的 還有行業因素），但是完全能夠滿足如：機械機構設計，鈑金設計，管道設計等。由于行業原因，如果做模具，或者對數控加工要求較高的用UG PROE。汽車行業幾乎都用CATIA。做非標機械設計方面的您可以考慮SolidWorks。（除了機械機構設計，鈑金設計，管道設計等。SolidWorks的工程圖相比其它三維尤其出色）SolidWorks的發展很迅速，在行業內的市場份額迅速增加，功能逐步完善，性價比十分高，潛力無限，估計會成為三維設計軟件的領頭羊。
SolidWorks與其他三維繪圖軟件比較：
1.SolidWorks與Pro/E使用對比
Pro/E的性價比低，而SolidWorks的性價比高。當?Pro/ E提升到與SolidWorks差不多的功能時其價格是SolidWorks的四倍之多：Pro/E的易用性低，而SolidWorks的易用性高?，易學易用是大家選擇CAD軟件的重要指標之一。SolidWorks?是基于Windows操作平臺是易于操作的CAD軟件，windows中的很多功能也可以在這里實現，比如：“復制”、“粘貼”。但是Pro/E的建構于UNIX系統，必須學習二種不同的操作接口：一個是舊有的下拉式選單，一個是視窗的操作方式沒，用起來比較麻煩；就地位而言，SolidWorks目前是口碑不錯的3 D制圖軟件，Pro/E是應用的范圍和功能相異。但是其中的諸多功能還是有相同之處，若說今后的發展趨勢，那當屬SolidWorks了。
很多人都知道Pro/E的架構是屬于“純”參數的設計方式，因此在用Pro/E時，在繪制零件中最重要的工作變成注意草圖是否已經“完全定義”；而這樣的設計過程將容易讓整個設計意念因而分心導致影響你的設計與創造力。也常因此你的設計意念不得不妥協于這樣的限制之下。所以這個應該是SolidWorks最為核心的優勢，讓大家不局限在軟件的使用上，而是專注于設計本身。
Pro/E可自動地通過簡單地選擇模具開模方向創建分型線，設計分型面，包括剛性關閉曲面通過開模和干涉檢查，檢查模具鎖死條件計算填充量，使用分型面將模具分開，并創建實體模型的模具元件，例如型芯、型腔和滑塊。SolidWorks在模具設計上遜色于?Pro/E。
?2.SolidWorks與UG使用對比
很多人認為UG屬于高端產品，其實現在大家對高低、端的區分存在很多的分歧，記得之前有朋友這樣說過，感覺cad軟件就像一個師傅的幾個徒弟一樣，學的武藝，差別都不是很大，只是打出的招數不同而已。在3D建模方面，大同小異，如果隨便看看，感覺差異很小的，但是如果插入心窩，感覺還是有點差異。我也很是認同他的觀點，現在來說一下我的想法。
SolidWorks最大的優勢在于易學易用，很適合新手使用，再說SolidWorks公司是專業的軟件公司，所以新手用這款軟件還是很好的選擇；在大型裝配、智能設計、以及CAE分析方面，solidworks的優勢還是比較明顯的，在這些方面有要求的朋友可以用SolidWorks；在設計驗證上，做的也是很好，我個人非常喜歡這個軟件。
UG在加工能力，曲面能力，數據庫管理能力等，都是很強的。經常設計曲面的朋友可以傾向于UG；UG是快成模具行來的代名詞，越來越多的模具廠在使用UG做為設計軟件，對于選擇其他軟件作為其模具設計不多；UG可以實現G2連續，可以做到A面的要求也不是問題。其實，我覺得最好要掌握兩種以上的軟件，才可以適應不同的工作。而且，工作的內容也是選擇軟件的一個非常重要的理由，所以自己的定位非常重要的。說白了，對你來說，用哪個軟件最順手，最容易掌握，那個軟件就是最好的。
第三章 3D打印機的結構設計
3.1 3D打印機的參數打印機的運行尺寸：260×260×100mm
打印的最大范圍：260×260×100mm
標準型材的尺寸：25×25mm
電機的轉速：3600r/min
3.2 整體結構設計3.2.1 工作原理
3D打印機在工作的時候是中間兩根標準型材是立起的，立起的時候能提供打印機在X,Z方向的運動空間。打印機總共有4個電機，一個電機用在Z軸方向，一個用在X軸方向，一個用在Y軸方向，剩下一個是傳送材料到噴頭用的。在打印機上邊裝有一個電機連接絲桿，帶動噴頭所在的光桿做Z方向運動。X方向的打印是通過噴頭左右運動完成的，電機帶連接在噴頭的齒形帶，使噴頭運動。而Y軸方向是底座的電機帶動底板來回運動。
3.2.2 3D打印機的組成
標準型材：25×25mm，100mm×2，260mm×4，240mm×5
步進電機：四個
絲桿：三根
聯軸器：三個
齒形帶：兩條
光桿：六根
六角螺栓+螺母
非標準件包括底座，底座梁支架，底座支架，噴頭結構，提手，型材之間的連接件等。
3.2.3 框架結構
打印機的結構主要由大小25x25mm的標準型材構成，底座由八根型材組成，這樣的底座穩固性非常強，能保證打印機在工作的時候不會發生搖動以至于打印精度下降。打印機的Z軸傳動通過立在中間的絲桿完成，頂上的電機轉動通過聯軸器帶動絲桿完成噴頭上下運動。噴頭與光桿銜接左右運動。底座支架與底座的光桿銜接通過帶動底板做前后運動。為了是打印機工作平穩，底座上下兩根型材分別與立桿用連接部件固定，其中上面的型材與部件固定，拆卸時需擰下螺釘，而下面的型材則與部件通過六角螺栓活動鏈接。這樣就可以實現打印機在不使用的情況下把立桿放下，便于攜帶。部件的統一厚度為5mm。
3.2.4 底座支架結構
該結構的視圖如下，它的主要作用是連接支撐底板，并帶動底板做前后運動。
圖3.1 底座支架結構圖
底座支架在打印機中起關鍵作用，它的運動決定了底板的運動。上圖中支架的導槽與底座的光桿導套連接，支架中間在于齒形帶固定。電機工作通過帶動支架在光桿上來回運動。然而底板與支架通過桿固定連接，實現了底座支架帶動底板的來回運動。
底座梁支架的作用就是支撐整個底板和固定光桿、電機。考慮到受力，底座梁支架鎖在型材上，左右各有一個支架固定兩根光桿。一邊的支架中間有固定電機的地方，而且那塊板相對來說比較厚，因為要承受比較大的力，包括電機自重，和齒形帶的拉力。
圖3.2 底座支架三維下視圖
3.2.5 X軸方向運動的設計
X軸方向的運動主要靠聯軸器帶動齒輪連桿運動完成，噴頭固定在上下兩根光桿上，增加了運動時的穩定性。噴頭的運動方向是光桿的軸向，為了使噴頭運動時不受摩擦力影響，還需在噴頭上套上光桿軸套，保證噴頭能平穩運動。齒形帶傳動通過左邊的電機帶動同步聯軸器完成。這部分主要介紹X方向噴頭結構的簡單設計。
圖3.3 X軸方向運動三維圖
3.2.6 Z軸方向運動的設計
圖3.4 Z軸方向運動三維圖
3.3 電機和聯軸器的選擇電機和聯軸器的種類繁多，根據3D打印的的不同參數要求，選擇合理的電機和聯軸器是非常重要的，這樣才能保證3D打印機的正常運行。
3.3.1 電機的選擇
一、負載轉矩的計算
PMSM定子轉組產生旋轉磁場的機理與感應電機是相同的。其不同點是轉子為永磁體且n與ns相同（同步）。兩個磁場相互作用產生轉矩。定子繞組產生的旋轉磁場可看作一對旋轉磁極吸引轉子的磁極隨其一起旋轉。(同性相斥，異性相吸)?
其中θ為失調角，也稱功率角；K與定子端電壓和轉子磁勢（磁密)的乘積成正比。Fy和Fs分別是轉子、定子的磁勢或磁密；p為極對數。?
當θ為90度角時，對應最大轉矩，稱最大同步轉矩。對之前我們算得的負載轉矩Jt=3.0×10-3kg.m2進行慣量匹配。
根據牛頓第二定律：“進給系統所需力矩T=系統傳動慣量J×角加速度角”。加速度α影響系統的動態特性，α越小，則由控制器發出指令到系統執行完畢的時間越長，系統反應越慢。如果α變化，則系統反應將忽快忽慢，影響加工精度。由于電機選定后最大輸出T值不變，如果希望α的變化小，則J應該盡量小。?
? 傳動慣量對伺服系統的精度，穩定性，動態響應都有影響。慣量大，系統的機械常數大，響應慢，會使系統的固有頻率下降，容易產生諧振，因而限制了伺服帶寬，影響了伺服精度和響應速度，慣量的適當增大只有在改善低速爬行時有利，因此，機械設計時在不影響系統剛度的條件下，應盡量減小慣量。?
通常負載的慣量不要大于電機慣量的5倍，最大不要超過10倍。?
對于功率對旋轉運動的物體來說，轉矩和慣量的關系正如直線運動物體的受力和質量的關系。
二、打印速度的初步估計
每打一個，計劃在Y軸方向移動10次，使寬度達到361mm 對此，計算噴頭走完1個幅面的時間T，計劃彩印周期T秒，暫時忽略10次Y方向移動時間，有：?
電機一轉對應絲桿1轉對應10個導程共4mm，360mm需要電機轉90r，最高轉速時，電機每秒轉50r，對應時間為1.8s。則10個來回大約18秒，x軸方向10次加減速，對應總時間6s;走完一個幅面，需要大概24秒，加上其余誤差時間，30秒就可以完成一個幅面，T=30s，基本實現1分鐘打印兩個幅面的要求[7]。???
求電機勻加速需要時間。?
電機300ms，表示靜止加速到額定轉速的時間，角加速度為：?
(3.1)
(3.2)
(3.3)
式中：
Ma——電機啟動加速力矩；?
，——電機自身慣量與負載慣量（kg·m3）；?
Mf——導軌摩擦折算至電機的轉矩（N·m）?
μ——摩擦系數，取0.1；?
η——傳遞機械效率，在此取0.15。?
滾動螺旋傳動的傳動效率取0.95；滾動球軸承傳動效率為0.99；齒輪的傳動效率為0.93；總傳動效率為： ?(3.4)
導軌磨擦折算至電機側的轉矩：
需要的輸出力矩為:?
（3.5）
出力力矩T=3.18，小于最大出力力矩=3.81?，滿足要求。
3、步進電機和交流伺服電機性能比較
步進電機是一種離散運動的裝置，它和現代數字控制技術有著本質的聯系。在目前國內的數字控制系統中，步進電機的應用十分廣泛。隨著全數字式交流伺服系統的出現，交流伺服電機也越來越多地應用于數字控制系統中。為了適應數字控制的發展趨勢，運動控制系統中大多采用步進電機或全數字式交流伺服電機作為執行電動機。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異。現就二者的使用性能作一比較。
1.控制精度不同
兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、 1.8°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產的一種用于慢走絲機床的步進電機，其步距角為0.09°；德國百格拉公司（BERGER LAHR）生產的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關設置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。
交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。以松下全數字式交流伺服電機為例，對于帶標準2500線編碼器的電機而言，由于驅動器內部采用了四倍頻技術，其脈沖當量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機而言，驅動器每接收217=131072個脈沖電機轉一圈，即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。
2.低頻特性不同
步進電機在低速時易出現低頻振動現象。振動頻率與負載情況和驅動器性能有關，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現象對于機器的正常運轉非常不利。當步進電機工作在低速時，一般應采用阻尼技術來克服低頻振動現象，比如在電機上加阻尼器，或驅動器上采用細分技術等。
交流伺服電機運轉非常平穩，即使在低速時也不會出現振動現象。交流伺服系統具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統內部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點，便于系統調整。
3.矩頻特性不同
步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時會急劇下降，所以其最高工作轉速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉速（一般為2000RPM或3000RPM）以內，都能輸出額定轉矩，在額定轉速以上為恒功率輸出。
4.過載能力不同
步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以松下交流伺服系統為例，它具有速度過載和轉矩過載能力。其最大轉矩為額定轉矩的三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉矩，便出現了力矩浪費的現象。
5.運行性能不同
步進電機的控制為開環控制，啟動頻率過高或負載過大易出現丟步或堵轉的現象，停止時轉速過高易出現過沖的現象，所以為保證其控制精度，應處理好升、降速問題。交流伺服驅動系統為閉環控制，驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內部構成位置環和速度環，一般不會出現步進電機的丟步或過沖的現象，控制性能更為可靠。
6.速度響應性能不同
步進電機從靜止加速到工作轉速（一般為每分鐘幾百轉）需要200～400毫秒。交流伺服系統的加速性能較好，以松下MSMA 400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。
步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元步進電機件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。
步進電機是一種感應電機，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進電機供電，步進電機才能正常工作，驅動器就是為步進電機分時供電的，多相時序控制器。
綜上所述，交流伺服系統在許多性能方面都優于步進電機。但在一些要求不高的場合也經常用步進電機來做執行電動機。所以，在控制系統的設計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素下，我選用了步進電機。桌面級別的3D打印機，一般用42步進電機就夠了，電流可以1.5A都沒什么問題，一般電流用1A就夠用的了，具體的電機型號為SST43D2165 11520G。
查表選擇11520G型步進電機，如圖3.5、圖3.6所示：
圖3.5 步進電機
圖3.6 步進電機外形尺寸
3.3.2 聯軸器的選擇
聯軸器屬于機械通用零部件范疇，用來連接不同機構中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態性能的作用。聯軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯接。一般動力機大都借助于聯軸器與工作機相聯接，是機械產品軸系傳動最常用的連接部件。20世紀后期國內外聯軸器產品發展很快，在產品設計時如何從品種甚多、性能各異的各種聯軸器中選用能滿足機器要求的聯軸器，對多數設計人員來講，始終是一個困擾的問題。常用聯軸器有膜片聯軸器，齒式聯軸器，梅花聯軸器，滑塊聯軸器，鼓形齒式聯軸器，萬向聯軸器，安全聯軸器，彈性聯軸器及蛇形彈簧聯軸器。
常用的精密聯軸器有：彈性聯軸器，膜片聯軸器，波紋管聯軸器，滑塊聯軸器，梅花聯軸器，剛性聯軸器。
其各自特點：
1.彈性聯軸器
(1)一體成型的金屬彈性體
(2)零回轉間隙、可同步運轉
(3)彈性作用補償徑向、角向和軸向偏差
(4)高扭矩剛性和卓越的靈敏度
(5)順時針和逆時針回轉特性完全相同
(6)免維護、抗油和耐腐蝕性
(7)有鋁合金和不銹鋼材料供選擇
(8)固定方式主要有頂絲和夾緊兩種。
2.膜片聯軸器
(1)高剛性、高轉矩、低慣性
(2)采用環形或方形彈性不銹剛片變形
(3)大扭矩承載，高扭矩剛性和卓越的靈敏度
(4)零回轉間隙、順時針和逆時針回轉特性相同
(5)免維護、超強抗油和耐腐蝕性
(6)雙不銹鋼膜片可補償徑向、角向、軸向偏差，單膜片則不能補償徑向偏差。
3.波紋管聯軸器
(1)無齒隙、扭向剛性、連接可靠、耐腐蝕性、耐高溫
(2)免維護、超強抗油，波紋管形結構補償徑向、角向和軸向偏差，偏差存在的情況下也可保持等速作動
(3)順時針和逆進針回轉特性完全相同
(4)波紋管材質有磷青銅和不銹鋼供選擇
(5)可適合用于精度和穩定性要求較高的系統。
4.滑塊聯軸器
(1)無齒隙的連接，用于小扭矩的測量傳動結構簡單
(2)使用方便、容易安裝、節省時間、尺寸范圍廣、轉動慣量小，便于目測檢查
(3)抗油腐蝕，可電氣絕緣，可供不同材料的滑塊彈性體選擇
(4)軸套和中間件之間的滑動能容許大徑向和角向偏差，中間件的特殊凸點設計產生支撐的作用，容許較大的角度偏差，不產生彎曲力矩，侃軸心負荷降至最低。
5.梅花聯軸器
(1)緊湊型、無齒隙，提供三種不同硬度彈性體
(2)可吸收振動，補償徑向和角向偏差
(3)結構簡單、方便維修、便于檢查
(4)免維護、抗油及電氣絕緣、工作溫度20℃-60℃
(5)梅花彈性體有四瓣、六瓣、八瓣和十瓣
(6)固定方式有頂絲，夾緊，鍵槽固定。
6.剛性聯軸器
(1)重量輕，超低慣性和高靈敏度
(2)免維護，超強抗油和耐腐蝕性
(3)無法容許偏心，使用時應讓軸盡量外露
(4)主體材質可選鋁合金/不銹鋼
(5)固定方式有夾緊、頂絲固定。
聯軸器其各自主要用途：
彈性聯軸器：適用于旋轉編碼器、步進電機
膜片聯軸器：適用于伺服電機、步進電機
波紋管聯軸器：適用于伺服電機
滑塊聯軸器：適用于普通微型電機
梅花聯軸器：適用于伺服電機、步進電機
剛性聯軸器：適用于伺服電機、步進電機。
聯軸器型號：
聯軸器的型號由組別代號、品種代號、型式代號、規格代號組成。聯軸器的組別代號、品種代號、型式代號，取其名稱的第一漢語拼音字母代號，如有重復時，則取第二個字母，或名稱中第二、三個字母的第一、第二漢語拼音字母，或選其名稱中具有特點字的第一、第二漢語拼音字母，以在同一組別、品種、型式中相互之間不得重復為原則。聯軸器的主參數為公稱轉矩Tn，單位為N·m。公稱轉矩系列順序號，為聯軸器規格代號。
表3—1 聯軸器型號分類表
類別
組別
品種
型式
規格
名稱
型號
名稱
代號
名稱
代號
名稱
代號
新
舊
剛性聯軸器
G
凸緣式
Y
基本型
18
凸緣聯軸器
GY
YL
有對中榫型
D
18
有對中榫凸緣聯軸器
GYD
YKD
套筒式
T
套筒聯軸器
GT
夾殼式
J
基本型
夾殼聯軸器
GJ
立式
L
立式夾殼聯軸器
GJN
徑向鍵式
N
徑向鍵凸緣聯軸器
GN
GT
平行軸式
P
滾動軸承型
G
15
滾動軸承平行軸聯軸器
GPG
PLG
滑動軸承型
H
15
滑動軸承平行軸聯軸器
GPH
PLH
撓性聯軸器
無 彈 性 元 件 撓 性 聯 軸 器
W
滑塊式
H
10
滑塊聯軸器
WH
HL
鼓形齒式
G
基本型
30/24
鼓形齒聯軸器
WG
雙面分體式
S
雙面鼓形齒聯軸器
WGS
單面分體式
D
30/25
單面鼓形齒聯軸器
WGD
接中間軸式
J
30/25
接中間軸鼓形齒聯軸器
WGJ
接中間套式
T
24
接中間套鼓形齒聯軸器
WGT
垂直安裝式
S
14
垂直安裝鼓形齒聯軸器
WGS
帶制動輪式
Z
14
帶制動輪鼓形齒聯軸器
WGZ
帶制動盤式
P
14
帶制動盤鼓形齒聯軸器
WGP
直齒式
C
直齒聯軸器
WC
滾子鏈
Z
雙排鏈
15
滾子鏈聯軸器
WZ
GL
單排鏈
D
單排鏈聯軸器
WZD
齒形鏈式
L
齒形鏈聯軸器
WL
套筒鏈式
T
套筒鏈聯軸器
WT
十字軸式
S
整體叉頭型
C
11~13
整體叉頭十字軸萬向聯軸器
WSC
SWC
部分軸承座型
P
14
部分軸承座十字軸萬向聯軸器
WSP
SWP
整體軸承座型
Z
11
整體軸承座十字軸萬向聯軸器
WSZ
SWZ
小型
8
十字軸萬向聯軸器
WS
球籠式
Q
基本型
9
球籠萬向聯軸器
WQ
QWL
大傾角型
D
7
大傾角球籠萬向聯軸器
WQD
QWLZ
球叉式
A
球叉萬向聯軸器
WA
凸塊式
K
凸塊萬向聯軸器
WK
三球銷式
U
三球銷萬向聯軸器
WU
三銷式
N
三銷萬向聯軸器
WN
鉸桿式
G
鉸桿萬向聯軸器
WG
球鉸式
M
球鉸萬向聯軸器
WM
球鉸柱塞式
B
球鉸柱塞萬向聯軸器
WB
鋼球式
E
鋼球聯軸器
WE
三叉桿式
D
三叉桿萬向聯軸器
WD
球面滾子式
J
基本型
17
球面滾子聯軸器
WJ
WJ
A型
A
16
A型球面滾子聯軸器
WJA
WJA
非 金 屬 彈 性 元 件 撓 性 聯 軸 器
L
輪胎式
U
帶骨架型
18
輪胎式聯軸器
LU
UL
整體型
N
整體輪胎式聯軸器
LUN
開口型
K
開口輪胎式聯軸器
LYK
彈性套柱銷式
T
基本型
13
彈性套柱銷聯軸器
LT
TL
帶制動輪型
Z
9
帶制動輪彈性套柱銷聯軸器
LTZ
TLL
彈性柱銷式
H
基本型
14
彈性柱銷聯軸器
LH
HL
帶制動輪型
Z
15
帶制動輪彈性柱銷聯軸器
LHZ
HLL
彈性柱銷齒式
Z
基本型
23
彈性柱銷齒式聯軸器
LZ
ZL
圓錐軸孔型
D
13
圓錐軸孔彈性柱銷齒林聯軸器
LZD
ZLD
接中間軸型
J
23
接中間軸彈性柱銷齒式聯軸器
LZJ
ZLZ
帶制動輪型
Z
9
帶制動輪彈性柱銷齒式聯軸器
LZZ
ZLL
梅花形
基本型
14
梅花形彈性聯軸器
LM
ML
單法蘭型
D
14
單法蘭梅花彈性聯軸器
LMD
MLZ
雙法蘭型
S
14
雙法蘭梅花彈性聯軸器
LMS
MLS
分體式制動輪型
ZⅠ
13
分體式制動輪梅花型彈性聯軸器
LMZI
MLL-I
整體式制動輪型
ZⅡ
13
整體式制動輪梅花型彈性聯軸器
LMZⅡ
MLL-Ⅱ
凹型環式
A
凹型環式聯軸器
LA
彈性套筒式
G
彈性套筒聯軸器
LG
彈性板式
B
彈性板聯軸器
LB
多角式
D
11
多角形彈性聯軸器
LD
芯型
N
基本型
14
芯型彈性聯軸器
LN
NL
雙法蘭型
S
14
雙法蘭芯型彈性聯軸器
LNS
NLS
彈性環
X
16
橡膠金屬環聯軸器
LX
H型彈性塊
R
基本型
A/B
13/19
H型彈性塊聯軸器
LR
HTLA
接中間軸型
J
10
接中間軸H型彈性塊聯軸器
LRJ
HTLE
帶制動輪型
Z
7/9
帶制動輪H型彈性塊聯軸器
LRZ
綜上所述，選擇彈性聯軸器LS2-75-0304作為此3D打印機的傳動裝置最為合適。
彈性聯軸器各技術參數：
LS2：系列號，材料為鋁合金
75：外徑尺寸：19.1mm，夾緊螺絲固定
03：D1軸徑為：3mm
04：D2軸徑為：4mm
第四章 3D打印機主要部件受力分析
4.1 X方向運動光桿的受力分析因為x方向運動有兩根相同的光桿支撐，他們所受的力的大小方向都是一樣的，所以在做受力分析的時候先把它作為一根來算。先取光桿隨意一點C，就是噴頭運動的位置作受力分析剪切力。同時求x1,x2位置的剪切力和彎矩。光桿受力的剪力圖和彎矩圖如下。現在根據實際尺寸，算出噴頭在實際工作中光桿某點的剪力和彎矩。
圖4.1 光桿的受力圖
圖4.2 剪力圖
圖4.3 彎矩圖
光桿長：266mm
令a=100mm,b=166mm
F=3N
確定約束力：，
（4.1）
取X1=0.08,求出噴頭力作用在X1點處時剪力和彎矩的大小
(4.2)
取X2=0.12，求出噴頭力作用在X2點處時剪力和彎矩的大小
（4.3）
4.2 絲杠的受力計算
滾珠絲杠副已經標準化，因此只需選擇合適的型號即可；滾珠絲杠的負荷包括打印材料的重力及摩擦引起的阻力。
經查表和前述計算可以的出如下參數：
查表得，使用壽命 T=15000h，初選絲杠螺距 t=4mm，且已經知道Z軸下降的最大的下降速度是
所以絲杠轉速
取絲杠轉速
所以
額定動載荷：
設計其精度為3級，可靠性為90%
則由 （4.4)
其中可查出精度系數，可靠性系數，荷性質系數，且已知
上述數據代入公式后，可得：
查表（機械設計手冊），取滾珠絲杠的直徑d0=6mm，選用滾珠絲杠螺母副型號為3206-3，其額定負荷為6766N，足夠用。
4.3 導軌的選型及計算導軌剛度檢驗：
滾珠絲杠受工作負荷P引起的導程L0的變化量
(4.5)
其中：，
，
所以：
導軌因受扭矩引起的導程變化量很小，可忽略
所以導程總誤差 ：
查表知6級精度的絲杠允許誤差13μm，（中國機械設計手冊卷4）故剛度足夠。所選絲杠符合要求。
4.4 絲杠和螺母自鎖校核計算螺紋升角 (4.6)
其中 L——導程；d2——螺紋中徑（一般而言，）；
螺紋摩擦角 (4.7)
其中? f——靜摩擦系數；
?????? α——螺紋牙型角；
若?，則傳動螺紋具有自鎖特性。
第五章 Solidworks設計3D打印機5.1 草圖設計
5.1.1草圖的基本知識
一、 草圖繪制基準面
草圖是由點、直線、圓弧等基本幾何元素構成的封閉或者不封閉的幾何形狀，草圖又分為平面草圖和3D草圖。在Solidworks中，草圖大多數情況下都是用于生成三維實體特征的，一個相同的草圖可以采用不同類型特征所生成實體。草圖與特征緊密相關，草圖離開了特征就無法生成三維實體，特征離開了草圖就失去了操作對象。所以，在某種程度上可以說靈活掌握草圖繪制技巧是全面掌握三維設計的基礎。
繪制草圖主要包括繪制圖形、添加幾何約束和尺寸標注等3個步驟，對于平面草圖而言，選擇草圖繪制基準面是首先要解決的問題。
SolidWorks系統默認提供3個基準面如圖5.1，分別是前視基準面、上視基準面和右視基準面。一般情況下，可以根據設計意圖選擇系統的三個默認基準面之一作為草圖繪制基準面。
圖5.1 草圖基準面
通過選擇下拉菜單【文件】/【新建】/【零件】命令進入系統，鼠標左鍵單擊屏幕左上角的“草圖”圖標，可進入草圖繪制環境。然后，鼠標右鍵單擊要選擇的默認基準面，在彈出菜單中左鍵單擊“草圖繪制”按鈕，被選擇的默認基準面會自動旋轉到與屏幕平行的位置（這種情況只在零件繪制第一個草圖時發生）。
選擇草圖繪制基準面工作完成后，會在屏幕右上角出現草圖指示器，顯示【確定】和【取消】2個按鈕。單擊【確定】按鈕確定當前的草圖操作，單擊【取消】按鈕將撤消當前的草圖操作。
二、 草圖反饋
SolidWorks提供了一種實時反饋功能，這種系統反饋的作用是提示當前的操作和自動幾何關系，并貫穿于草圖繪制、建立模型和工程圖等操作中，有效地提高了操作中的可視性。
草圖有很多類型的反饋特征，通過改變光標的形狀，顯示出當前繪制的幾何實體的種類，同時還可以表明對現有實體的捕捉情況，如捕捉到端點、中點或與所選擇實體重合等類型。
（1）草圖狀態反饋
在使用繪圖命令時，系統的反饋光標提示的是目前繪制的內容是什么。其特點是鼠標的形狀是一只“筆”的形狀，在筆的左下角提示當前繪圖的基本形狀。這些反饋分別說明當前繪制的實體是：直線、圓、矩形、樣條曲線。
（2）編輯狀態反饋
對草圖元素的延伸、裁剪等操作的反饋。其特點是鼠標指針的右下角提示當前的編輯狀態如：標注尺寸、延伸、裁剪到最近端等。
（3）狀態和捕捉反饋
在繪圖過程中到水平或垂直位置上時，光標中會出現一些附加符號，例如水平、垂直、這說明繪制的實體處于水平或垂直狀態，繪制一條水平線，系統將自動添加“水平”幾何關系。
在繪圖過程中，系統會自動捕捉草圖中或其他特征的幾何元素，并為所繪制的實體自動添加相應的約束關系，如圖3-8所示，在鼠標向下移動時，系統會自動捕捉到：端點、直線中點等。
（4）數值反饋
在繪制這些基本形狀時，在光標的右上角有一個變化的數值，提示當前操作的主要參數，在筆的右上端顯示的是直線的長度和角度。
三、 草圖狀態
Solidworks草繪有3種狀態，分別定義為欠定義、完全定義和過定義狀態，其在屬性管理器設計樹中顯示的符號是不同的，草圖狀態由草圖中幾何體與定義的尺寸之間的幾何關系來決定。
（1）欠定義
這是草圖的不確定的定義狀態，需要用尺寸和約束來確定幾何關系。在這種情況下，可以隨時為草圖添加其他定義來改變草繪。一個未定義的草圖幾何體的顏色是藍色的，在設計樹中的草圖名稱前用“（－）”來表示。
（2）完全定義
草圖具有完整信息，所有幾何體的位置都用尺寸或約束完全地描述出來。完全定義的草圖幾何元素是黑色的。在設計樹中的草圖名稱前面無符號標識。一般情況下，草圖都應該是完全定義的。
（3）過定義
草圖中有重復的尺寸或互相沖突的約束關系，直到修改后才能夠使用，應該刪除多余的尺寸和約束。過定義草圖其幾何體是紅色的。在設計樹中的草圖名稱前通過“（＋）”來表示。
5.1.2 草圖繪制簡介
一、 草圖繪制工具
Solidworks提供了豐富的繪圖工具，其中基本工具包括繪制直線、邊角矩形、多邊形、圓、圓弧、橢圓、拋物線、樣條曲線、點和文字等，輔助工具包括圓角、倒角、鏡向、等距實體、剪裁、延伸、線性草圖排列和復制、圓周草圖排列和復制、轉化實體引用等。下面簡單介紹幾種常用的繪圖工具。
（1）直線
單擊工具欄中【直線】按鈕，可用2種方法繪制直線。
a.單擊/單擊方式
b.單擊/拖動方式
另外，有一種技巧可方便的用直線繪制工具來繪制與直線相連的圓弧。方法是繪制一條直線后，在直線的終點按下鼠標左鍵（不松開）移動光標遠離直線終點，然后移動光標返回至直線的終點，并再次移動光標遠離直線終點，這時在繪圖區域中會顯示出將要繪制的圓弧預覽，鼠標旁的文字提示為圓弧半徑及圓弧角。值得注意的是，光標的不同移動方位可以繪制出不同轉向的圓弧。
（2）圓
（3）矩形
（4）圓角、倒角
繪制圓角和倒角主要用于對線段之間添加圓角或倒角，通過單擊草圖工具欄中的【繪制圓角】或【繪制倒角】按鈕，或選擇下拉菜單【工具】/【草圖工具】/【圓角】（或【倒角】）命令，系統會自動彈出其屬性管理器。
“圓角”管理器中的設置項目有：半徑、保持拐角處約束條件。
完成“繪制圓角”屬性管理器設置后，鼠標左鍵在繪圖區中點擊要添加圓角的2條直線或2條直線的交點，單擊【確定】按鈕，便可以為草圖添加圓角。
在“繪制倒角”屬性管理器，選中“角度距離”單選項，并分別在“距離”和“角度”欄中輸入距離和角度值。然后，鼠標左鍵在繪圖區中點擊要添加倒角的2條直線或2條直線的交點，單擊【確定】按鈕，便可以為草圖添加倒角。
“繪制倒角”屬性管理器中的“距離-距離”選項，要求分別輸入距直線交點的距離值。
（5）剪裁和延伸
剪裁實體和延伸實體工具側重點有所不同，剪裁實體是將草圖中多余的草圖實體剪掉，而延伸實體是將草圖實體延長。
通過單擊草圖工具欄中的【剪裁實體】按鈕，彈出“剪裁”屬性管理器，分別有5種選項，它們是強勁剪裁、邊角、在內剪除、在外剪除、剪裁到最近端。
延伸實體工具可將草圖實體直線、中心線或圓弧等延長到指定的元素。
（6）鏡向
鏡向實體工具用來將草圖的一部分按對稱性復制到另一側，鏡向直線的端點、圓弧的圓心之間有一一對應關系，如果更改被鏡向的實體，則其鏡向圖像也會隨之更改，鏡向實體工具特別適合用于繪制具有對稱性的草圖。
“鏡向”管理器中的設置項目有：要鏡向的實體、鏡向點、復制。
（7）草圖陣列
草圖陣列的功能是對草圖中的局部結構進行復制，并將這些復制的結構按一定的排列方式進行布置，草圖陣列又分為線性草圖陣列和圓周草圖陣列。
利用線性草圖陣列工具是把草圖中的復制結構按線性排列方式進行布置，通過單擊草圖工具欄中的【線性草圖陣列】按鈕，或選擇下拉菜單【工具】/【草圖工具】/【線性陣列】命令，系統會自動彈出“線性陣列”屬性管理器。
“線性陣列”管理器中的設置項目有：陣列方向、間距、數量、要陣列的實體。
圓周草圖陣列是將草圖中的復制結構按圓周排列方式進行布置。
通過單擊草圖工具欄中的【線性草圖陣列】/【圓周草圖陣列】按鈕，系統會彈出“圓周草圖陣列”管理器。
“中心X”和“中心Y”文本框中需要輸入圓周陣列的圓心坐標值，“數量”文本框中需要輸入要陣列的實例數，激活“要陣列的實體”選項，在繪圖區中用鼠標選中要復制的局部特征。
（8）等距實體
等距實體工具是按特定的距離等距諸如樣條曲線或圓弧、模型邊線組、環等等之類的草圖實體。
通過在打開的草圖中選擇一個或多個草圖實體，單擊草圖繪制工具欄中的【等距實體】按鈕，或選擇下拉菜單【工具】/【草圖繪制工具】/【等距實體】命令，可以進行等距實體操作。
（9）轉換實體引用
利用轉換實體引用工具可以將三維實體的端面投影到繪圖基準面上，在基準面上形成端面幾何圖形的投影草圖，這是一種方便快捷的草圖繪制方法，在創建三維實體模型時常常用到。
二、 草圖幾何關系
草圖幾何關系亦稱幾何關系主要用來限制和約束草圖元素的行為。一些幾何關系是系統自動添加的，別一些則要在需要時手動添加的。
（1）自動草圖幾何關系
自動添加幾何關系是指在繪圖過程中，系統會根據幾何元素的相對位置，自動賦予幾何意義，不需要另行添加幾何關系。
當系統處于自動添加幾何關系狀態時，可將繪圖時光標提示的幾何關系自動添加給所繪圖幾何元素。
（2）添加草圖幾何關系
對于那些無法自動添加的幾何關系，可以使用通過手動方式來添加幾何關系。
通過單擊草圖工具欄中【顯示∕刪除幾何關系】按鈕展開其下拉菜單，并單擊【添加幾何關系】按鈕，打開“添加幾何關系”屬性管理器，然后選擇需要添加幾何關系的草圖實體，進行幾何關系設定。也可以通過按住Ctrl鍵，鼠標左鍵選擇需要添加幾何關系的草圖實體，在屬性管理器中選擇相應的幾何關系進行添加。
（3）顯示∕刪除幾何關系
通過單擊所需顯示幾何關系的幾何元素，可以在其屬性管理器中顯示“現有幾何關系”。如果需要刪除其幾何關系，鼠標右擊“現有幾何關系”列表中的相應幾何關系，選擇快捷菜單中的【刪除】命令，即可刪除。
3、 草圖尺寸標注
4、 SolidWorks的尺寸標注是動態預覽的，因此當選定了要標注尺寸的元素時，尺寸會依據放置位置不同來確定尺寸標注類型。標注尺寸時，可以在屬性管理器中修改尺寸的公差形式、公差值、尺寸箭頭形式以及尺寸文本。
通過選擇下拉菜單【工具】/【標注尺寸】命令，可以選擇標注尺寸工具。
SolidWorks是一個尺寸驅動的三維設計軟件，草圖實體的大小最終由標注的尺寸值來決定。例如繪制了一個圓，在沒有標注尺寸前該圓的大小并沒有完全確定，但當給圓標注了尺寸值以后，系統根據標注尺寸的數值決定圓的真實大小。
SolidWorks的尺寸包括兩大類，即驅動尺寸和從動尺寸。
驅動尺寸是指能夠改變幾何體形狀或大小的尺寸，改變尺寸的數值將引來幾何體的變化。
從動尺寸是指尺寸的數值是有幾何體來確定的，它不能用來改變幾何體的大小，只能顯示幾何體的大小。
在SolidWorks系統中，一般采用“智能尺寸”方式來標注草圖尺寸。
（1）線性尺寸標注
線性尺寸一般分為水平尺寸和垂直尺寸，可用來標注線段長度或2端點間的距離。
單擊鼠標左鍵將尺寸放置在合適位置后，系統會自動彈出“修改”對話框顯示當前尺寸值。可以用鼠標中鍵來增大或減小尺寸值，也可以直接輸入新的尺寸值，單擊【確定】按鈕，完成線性尺寸的標注。
利用中心線標注尺寸主要用于“旋轉”特征建模，見“3.3旋轉特征”。
（2）角度尺寸標注
在“智能尺寸”標注狀態下，鼠標左鍵選擇2條不平行或不垂直直線，或者選擇3個不共線直線的點就可以進行角度尺寸標注。
通過移動光標，可以標注所選草圖元素間的內部或外部角度尺寸、銳角或鈍角。
（3）圓弧尺寸標注
圓弧尺寸標注分為標注圓弧半徑、標注圓弧的弧長和標注圓弧對應弦長的線性尺寸。
a.圓弧半徑標注
鼠標左鍵單擊要標注的圓弧，移動光標拖出半徑尺寸后，在合適位置放置尺寸，并在彈出的“修改”對話框中輸入尺寸數值，單擊【確定】按鈕。
b.圓弧弧長標注
鼠標左鍵分別單擊圓弧的2個端點，再單擊圓弧，移動光標拖出的尺寸即為圓弧弧長，在“修改”對話框中輸入尺寸數值，單擊【確定】按鈕。
c.圓弧弦長標注
鼠標左鍵分別單擊圓弧的2個端點，并在“修改”對話框中輸入尺寸數值，單擊【確定】按鈕。
（4）尺寸編輯
在草圖設計的過程中，常常需要對尺寸進行編輯。
a.修改尺寸數值
在草圖繪制狀態下，移動鼠標至需修改數值的尺寸附近，當尺寸被以高亮顯示時雙擊鼠標，在彈出“修改”對話框的輸入欄中輸入尺寸數值，單擊【確定】按鈕，可完成尺寸的修改。
b.修改尺寸屬性
所謂尺寸的屬性是指包含尺寸數值在內的尺寸的特征，如尺寸的箭頭類型、公差、顯示精度、尺寸的前綴和后綴文字信息等。
SolidWorks2008取消了尺寸屬性對話框，將尺寸的屬性整合到了屬性管理器中，使得屬性修改更加快捷。
c.刪除尺寸
如果需要刪除某些已經標注的尺寸，則只需鼠標左鍵單擊要刪除的尺寸，然后按Delete鍵即可。
Delete鍵是SolidWorks常用的按鍵之一。需要刪除操作時，選擇需要刪除的內容按“Delete”鍵，即可刪除被選擇的內容。
5.2 零件建模特征
5.2.1 零件模板定制
在SolidWorks中，通過設置相關的選項可以定制出符合不同企業要求的零件模板，將定制好的零件模板保存為模板文件，在以后的設計工作中就可以很方便的使用已有的模板文件進行統一格式的零件建模。
定制零件模板的操作步驟如下：
（1）單擊【新建】按鈕，彈彈出的對話框，在對話框中選擇“高級”按鈕。在“模板”選項卡下選擇“零件”，單擊“確定”按鈕，創建新的零件模板。
（2）選擇下拉菜單【工具】/【選項】命令，切換到“文件屬性”選項卡。在這里可以根據需要詳細設置尺寸標注方式、零件序號排列方式、箭頭樣式、字體、單位、材料屬性、顏色等選項。設置完畢后，點擊【確定】按鈕。
（3）選擇下拉菜單【文件】/【另存為】命令，保存類型選擇“Part Templates (*.prtdot)”，文件名稱為“我的零件模板”，保存并關閉當前文檔。
再次新建文件時，我們保存的“我的零件模板”出現在“模板”選項卡中。選用它創建零件將繼承它的文件屬性。因此使用模板就可以避免每次重復輸入文件屬性及自定義變量。
5.2.2 零件建模的基本規則
一般說來，同一個零件模型可以有若干不同的建模方法。一個好的建模方法應當充分考慮高效、精確和視角佳3方面因素。模型良好的視角有助于在工程圖中較好的表達其結構特點，裝配圖中也能較好的反映其裝配關系。
在零件設計的過程中，需要遵循以下幾點規則：
一、 確定最佳觀察視角
通過對零件形體結構進行深入分析，確定了零件的放置方位及主視方向后，才能確定最佳觀察視角。最佳觀察視角的確定主要應從以下幾個方面綜合考慮：
（1）零件放置方位應使主要面與基準面平行，主要軸線與基準面垂直。
（2）所選方向應盡可能多地反映零件的特征形狀。
（3）較好的反映各結構形體之間的位置關系。
（4）有利于減少工程視圖中的虛線，并方便布置視圖等。
二、 合理選擇零件最佳輪廓
這里所講的零件最佳輪廓是指建立零件第一個特征應選擇的草圖。設計人員的設計意圖直接決定了零件最佳輪廓。只有通過深入分析零件的結構特點，加之設計者豐富的機械方面的知識及經驗，才能制定良好設計意圖。
一般而言，可以把分析重點放在找出零件的主體結構方面，最能反映零件主體結構的草圖往往可作為零件最佳輪廓。
三、 合理選擇第一參考基準面
SolidWorks提供了3個默認的參考基準面，即前視基準面、上視基準面和右視基準面，草圖設計應從哪一個基準面開始，這是需要認真考慮的。
四、 合理分解零件結構
在建立模型之前，必須要對零件結構進行合理分解，以便有效使用各種建模特征，這一點要求設計人員具有良好的機械制圖、機械設計和機械制造等諸多方面的相關知識才能完成。
五、 合理使用特征
SolidWorks的零件建模特征較多，基礎特征主要有拉伸、旋轉、切除、掃描及放樣等，附加特征主要有圓角、倒角及加筋等，參考特征主要有基準面、基準軸和坐標系等。但總體上講，特征效果無非是“增料”和“減料”兩大類。
特征使用在很大程度上會影響零件后期的修改方法和修改的便利性，合理的特征建模應當充分考慮零件的加工方法和結構特點。
5.2.3 拉伸凸臺/基體
“拉伸”就是把一個草圖沿垂直方向伸長，伸長的方向可以是單向或雙向的。某種程度上，拉伸也可以看作是無路徑和引導線的特殊形式的“掃描”，拉伸特征主要分為拉伸凸臺/基體特征、拉伸薄壁特征和拉伸切除特征3種類型。
在零件建模過程中，若通過拉伸特征給零件“增料”，此時可稱為拉伸凸臺，如果伸特征零件建模的第一個特征，此時可稱為拉伸基體。
拉伸凸臺/基體的操作方法：
（1）選擇下拉菜單【插入】/【凸臺/基體】/【拉伸】命令。
（2）在特征工具欄中單擊【拉伸凸臺/基體】按鈕。
建立拉伸特征的主要條件：
（1）必須有一個草繪作為操作對象。
（2）必須對拉伸屬性進行相關的設置。
另外，拉伸凸臺/基體操作要求草圖必須是封閉的。如圖5.2所示
圖5.2 拉伸草圖
5.2.4 拉伸薄壁
薄壁特征不要求草繪是封閉的，可以是非封閉的。當繪制的草圖是一個非封閉輪廓時，薄壁特征標簽就會出現在拉伸特征對話框中。當繪制草圖是一個封閉的輪廓時，則需要在拉伸選項框中選擇薄壁特征，如圖5.3所示。
（1）非封閉草圖生成薄壁特征
在“前視基準面”繪制的草圖后，在特征工具欄中單擊【拉伸凸臺/基體】按鈕，由于草圖不封閉，系統會自動生成薄壁特征。在彈出的“拉伸”屬性管理器中設置“終止條件”選項為“給定深度”，并設置拉伸“深度”為10；在“薄壁特征”選項框中設置薄壁拉伸方向為單向，薄壁厚度為2mm, 勾選“自動加圓角”復選框，設置圓角半徑為2mm, 單擊【確定】按鈕。
（2）封閉草圖生成薄壁特征
在“上視基準面”繪制的草圖，單擊特征工具欄中【拉伸凸臺/基體】按鈕，由于草圖是封閉的，因此自動拉伸為實體。要生成薄壁特征，需要在“拉伸”屬性管理器中選中“薄壁特征”復選框。
圖5.3 拉伸薄壁
5.2.5 拔模拉伸
“拉伸凸臺/基體”工具提供了拔模角度屬性，可以直接對拉伸的實體進行拔模處理。
如圖5.4所示
圖5.4 拉伸凸臺
5.2.6 拉伸切除
“拉伸切除”工具與“拉伸凸臺/基體”工具操作非常相似，但拉伸凸臺/基體屬于“增料”特征，而拉伸切除則是“減料”特征，兩者都需要基于草圖才能完成操作。
拉伸切除的操作方法：
（1）選擇下拉菜單【插入】/【切除】/【拉伸】命令。
（2）在特征工具欄中單擊【拉伸切除】按鈕。
圓臺上表面為草圖繪制基準面，繪制同心ф15的圓，退出草圖狀態后，單擊特征工具欄中的【拉伸切除】按鈕，將“拉伸切除”屬性管理器中的“終止條件”選項設置為“完全貫穿”。
5.2.7 組合
“組合”操作可以對多個重疊實體求交集，這在一些復雜零件建模時常會用到。
5.2.8 旋轉凸臺/基體
“旋轉”特征是使草圖繞中心線旋轉生成實體的，旋轉有旋轉基體／凸臺、旋轉切除和旋轉曲面等3類特征。
旋轉凸臺/基體的操作方法：
(1)選擇下拉菜單【插入】/【凸臺/基體】/【旋轉】命令。
(2)在特征工具欄中單擊【旋轉凸臺/基體】按鈕。
建立旋轉特征的主要條件：
(1)要旋轉的草繪中，必須含有一條旋轉軸。
(2)需要旋轉的草圖截面只能繪制在中心線的一側。
(3)旋轉的草繪必須封閉。
在SolidWorks2012中，不再強制要求草圖必須有中心線，草圖的任意一條線段都可以充當旋轉軸。
5.2.9 旋轉切除
“旋轉切除”特征與“旋轉凸臺/基體”特征所不同的是通過對草圖輪廓的旋轉來切除材料，屬于“減料”特征。
旋轉切除的操作方法：
(1)選擇下拉菜單【插入】/【切除】︱【旋轉】命令。
(2)在特征工具欄中單擊【旋轉切除】按鈕。
5.2.10 圓角和倒角
一、 圓角
“圓角”和“倒角”都屬于輔助特征，主要對已生成實體進行細節性的輔助操作。圓角的分類主要有混合面圓角、等半徑圓角、變半徑圓角等。
現以指針式控制器的設計為例，說明各種圓角特征的使用方法。
（1）創建零件基體
新建一個零件文件，在“前視基準面”上繪制草圖，并進行“拉伸凸臺/基體”操作，“終止條件”選項框中選擇“給定深度”。
（2）創建指針
在右視基準面上繪制草圖，“拉伸凸臺/基體”操作的“終止條件”選擇“給定深度”。
（3）創建等半徑圓角
單擊工具欄中的【圓角】按鈕，設置“圓角”屬性管理器，在“圓角類型”中選擇“等半徑”圓角，設置半徑值為0.5mm, 并用鼠標左鍵在繪圖區選中要加圓角的棱線。單擊【確定】按鈕，完成等半徑圓角的創建。
（4）創建多半徑圓角
單擊工具欄中的【圓角】按鈕，設置“圓角”屬性管理器，在“圓角類型”中選擇“等半徑”，在“圓角項目”中勾選“多半徑圓角”復選框。
激活（邊線、面、特征和環）選項框后，在繪圖區單擊選中要加圓角的棱線，此時會在選擇的實體邊線上出現2個參數文本框，可以直接在圖形區域中單擊文本框進行半徑值的修改，分別設置邊線半徑值。
（5）創建面圓角
單擊工具欄中的【圓角】按鈕后，在“圓角”屬性管理器的“圓角類型”里選中“面圓角”，設置半徑值，并在繪圖區中單擊選擇要加面圓角的2個面。
也可以使用控制線來定義面圓角的半徑，所選控制線必須為實體的一條邊線，“圓角”屬性管理器的“包絡控制線”可選擇“邊線”。
（6）創建變半徑圓角
激活的“圓角”屬性管理器中，選擇“變半徑”單選鈕。這時系統只允許選擇實體的邊線，在繪圖區單擊邊線（由兩段圓弧和兩條線段組成），被選擇的邊線以亮紅色顯示，并以邊線的兩端點作為半徑值的兩個初始控制點。
移動鼠標選擇一個紅色控制點，系統將增加一個半徑文本框，同時在文本框中增加百分數項目，表示此點的位置。
通過單擊文本框中的“未指定”字樣，可設置半徑數值。
二、 倒角
倒角是指在所選的邊線或頂點上生成一個傾斜的平面的操作。在機械加工中，為了減少銳邊及角的不安全性，經常需要進行倒角處理。倒角的分類有角度-距離、距離-距離、頂點倒角3種類型。
“角度-距離”倒角需要在繪圖區中單擊選中加倒角的棱線，并在“倒角”屬性管理器中設置“角度”和“距離”值；“距離-距離”倒角也需要在繪圖區中單擊選中加倒角的棱線，可在彈出的半徑文本框中修改值；“頂點”倒角要使用頂點和三個方向的距離值來設置頂點處的倒角。
如果選中“倒角”屬性管理器的“通過面選擇”復選框，可以在繪圖區中單擊選中被面隱藏的邊線。另外，“保持特征”復選框被選中后，可以保留倒角處的特征（如拉伸、切除等），否則這些特征將被移除。如圖5.5所示
圖5.5 生成倒角
5.2.11 陣列
一、 線性陣列
所謂“陣列”是將零件的“特征”或“實體”按要求的定位重復的生成，運用陣列特征可以方便、快捷、精確地創建零件的重復結構，陣列特征類型主要有線性陣列、圓周陣列、草圖驅動的陣列和鏡向等。
線性陣列用于沿一條或兩條直線路徑進行特征或實體的復制，使源特征產生多個副本。
線性陣列的操作方法：
（1）選擇下拉菜單【插入】/【陣列/鏡向】/【線性陣列】命令。
（2）在特征工具欄中單擊【線性陣列】按鈕。
二、圓周整列
“圓周陣列”是將源特征以周向排列方式進行復制，使源特征產生多個副本。
“圓周陣列”屬性管理器的“參數”項有“陣列軸”、“總角度”和“實例數”，圓周陣列的總角度是360°，實例數為5，可通過在繪圖區中鼠標點擊法蘭圓柱面來選中陣列軸，然后勾選“等間隔”復選框，單擊【確定】按鈕便可完成法蘭的圓周陣列操作。
如果零件中沒有可供圓周陣列的軸，可利用工具欄中的【參考幾何體】/【基準軸】來建立陣列軸，或選擇下拉菜單【視圖】/【臨時軸】在實體中顯示臨時軸。
另外，可通過對陣列的編輯來刪除其中的一個元素，在設計樹中雙擊陣列，然后在繪圖區中點擊選中要刪除的元素，再按下DEL鍵彈出對話框，注意對話框中的“刪除陣列實例”表明第4個實例被刪除。
三、 草圖驅動的整列
“草圖驅動的陣列”是將源特征復制到由草圖指定的位置，一般情況是以草繪點的形式表示來指定陣列位置。
當在基座上創建孔和草圖后，單擊工具欄中的【草圖驅動的陣列】按鈕，在“草圖驅動的陣列”屬性管理器中選擇由4個草繪點所組成的草圖，“要陣列的特征”選擇圓孔。
四、 鏡像
“鏡像”是將源特征相對一個平面（這個平面稱為鏡像基準面）進行復制，在某種程度上可以看作是只有一個方向和2個實例數的特殊線性陣列，鏡像特征非常便于具有對稱結構零件的建模。
創建基準面是“鏡像”的關鍵，經驗豐富的設計人員往往建模初期就會考慮鏡像基準面的問題，否則需要在鏡像時臨時創建鏡像基準面。
在工具欄中單擊【參考幾何體】/【基準面】按鈕，選擇“基準面”屬性管理的“點和平行面”。然后在繪圖區中鼠標左鍵選中鍵的棱邊中點，并在設計樹中選中“右視基準面”。單擊【確定】按鈕，這樣就創建一個過鍵棱邊中點，并平行與“右視基準面”的鏡像基準面。
單擊工具欄中的【鏡像】按鈕，并設置“鏡像”屬性管理器。在設計樹中鼠標選中“鏡像面/基準面”為上面所創建的鏡像基準面，選擇孔作為“要鏡像的特征”，單擊【確定】按鈕。
5.2.12 掃描
一、 簡單掃描
“掃描”是通過沿著一條路徑移動輪廓來生成基體、凸臺、切除或曲面。簡單的說，就是沿著一條路徑增加或削減實體。
掃描的操作方法：
（1）選擇下拉菜單【插入】/【凸臺/基體】/【掃描】命令。
（2）在特征工具欄中單擊【掃描】按鈕。
掃描有簡單掃描和使用引導線掃描2種類型，簡單掃描的關鍵是掃描路徑和掃描輪廓建立。
掃描路徑一般是開環或閉環的線元素，對于基體或凸臺掃描特征的輪廓必須是閉環的，但對于曲面掃描特征則輪廓可以是閉環的也可以是開環的，路徑和輪廓不得在同一草圖，路徑的起點必須位于輪廓的基準面上。另外，要注意掃描輪廓的截面尺寸不能過大，否則可能導致掃描特征的交叉情況。
二、 使用引導線掃描
如果在簡單掃描中再繪制一個草圖，用于控制掃描過程中輪廓形變，則后一個草圖稱為引導線，這時的掃描就稱為使用引導線掃描。
值得注意的是，引導線與路徑不得屬于同一草圖，引導線的起點必須在輪廓上，引導線可以不止一條。
使用引導線掃描的步驟：
1.創建掃描路徑；2.創建掃描引導線；3.創建掃描輪廓；4.掃描特征。
5.2.13 放樣
“放樣”特征將一組形狀不同的平面草圖沿其邊線用過渡曲面連接形成一個連續的實體，放樣特征可以有2個或多個草圖截面，但僅第一個或最后一個輪廓可以是點，也可以這兩個輪廓均為點，利用放樣特征可以建立凸臺，基體或切除。
放樣特征類型有簡單放樣、空間輪廓放樣、分割線放樣、平面輪廓引導線放樣、空間輪廓引導線放樣和中心線放樣。
下面說明使用放樣的操作步驟：
一、 創建草圖截面
1.第1個草圖截面
在上視基準面建立草圖，單擊圖形區域右上角的單擊【確定】按鈕，完成第1個草圖截面。
2.第2個草圖截面
單擊特征工具欄中的【參考幾何體】/【基準面】按鈕，顯示“基準面”屬性管理器。然后鼠標左鍵選中設計樹中的前視基準面，選擇“兩面夾角”選項，輸入0°。再選中“等距距離”選項，輸入40mm，單擊【確定】按鈕，完成“基準面1”的創建。選擇基準面1為草圖繪制基準面，并繪制草圖。如圖5.6所示
圖5.6 草圖截面
二、 放樣特征
單擊特征工具欄中的【放樣凸臺/基體】按鈕，顯示“放樣”屬性管理器，激活“輪廓”選項框，在繪圖區中鼠標左鍵選中繪制的兩個草圖。激活“起始/結束約束”選項框，并設置“開始約束”和“結束約束”均為“垂直于輪廓”。單擊鼠標右鍵“顯示所有接頭”，調整接頭到合適的位置。單擊【確定】按鈕，完成放樣特征的創建。
5.2.14 抽殼與筋
一、 抽殼
“抽殼”特征是通過移除所選面的材料，形成一個有一定壁厚的內部空腔實體，該空腔可以是封閉的，也可以是開放的。在使用該命令時，要注意各特征的創建次序，如果想在零件上添加圓角，應當在抽殼之前對零件進行圓角處理。
抽殼特征類型主要等壁厚抽殼和多壁厚抽殼。
（1）等壁厚抽殼
a.創建抽殼基體
以上視基準面為草圖繪制基準面，繪制草圖，并進行拉伸特征，設置拉伸的深度。
b.抽殼特征
單擊特征工具欄中的【抽殼】按鈕，顯示“抽殼”屬性管理器，設置抽殼的厚度為8mm，單擊“移除的面”選項框。然后在圖形區域中選擇抽殼基體頂面。單擊【確定】按鈕，抽殼特征。
（2）多壁厚抽殼
在上面的抽殼基體上創建多壁厚抽殼。在特征管理器設計樹中鼠標右鍵單擊“抽殼1”，選擇“編輯特征”，顯示“抽殼”屬性管理器。抽殼的厚度仍然設置為8mm，要移除的面仍然為基體的頂面，激活“多厚度設定”選項框。然后在圖形區域中選擇基體的側面為“多厚度面”，并設置多厚度。單擊【確定】按鈕，完成多壁厚抽殼。
二、 筋
在許多機械零件中，常常利用筋來增加零件的強度。筋特征的創建與拉伸特征基本相似，所不同的是筋特征的草圖可以只是一條直線。筋特征類型主要有等壁厚抽殼和多壁厚抽殼。
（1）創建筋基體
以前視基準面為草圖繪制基準面，繪制草圖，并進行拉伸特征，設置拉伸的終止條件為“兩側對稱”。
（2）筋特征
首先在前視基準面上繪制一條作為筋特征草圖的線段，要注意線段的上端點可以不與基體側面邊線重合，但是它的延長線必須交于基體的邊線。
單擊特征工具欄中的【筋】按鈕，顯示“筋”屬性管理器，指定厚度類型為“兩側”，拉伸方向為“平行于草圖”，設置“筋厚度”，單擊【確定】按鈕，完成筋特征。
合理設置“筋”屬性管理器中的選項是創建筋特征的關鍵。
激活“筋”屬性管理器中的“所選輪廓”選項，并選中草圖中的一條線段來創建筋特征，設置“拉伸方向”分別為“平行于草圖”和“垂直于草圖”。
如果“所選輪廓”選項分別設置為整個“井”草圖和“井”草圖中央局部范圍，“拉伸方向”為“垂直于草圖”。
5.2.15 拔模
“拔模”特征可以將選擇的實體面斜削一定角度，也就是將垂直的面斜削為具有坡度的面。它在機械加工中的應用是為了使型腔零件更容易脫出模具。拔模特征類型主要有中性面拔模、分型線拔模和階梯拔模。
5.2.16 異型孔向導
異型孔向導工具有助快速的創建各種類型的孔特征，“孔類型”屬性管理器中提供了6種孔類型：（柱孔）、（錐孔）、（孔）、（螺紋孔）、（管螺紋孔）、（舊制孔）。
1.設置孔類型
建立實體模型后，單擊特征工具欄中【異型孔導向】按鈕，設置孔類型為“柱孔”，GB標準的六角螺栓為M15。
2.設置孔位置
激活孔“位置”管理器，鼠標左鍵點擊創建沉孔的端面，并標尺寸，單擊【確定】按鈕，完成沉孔的創建工作。
5.2.17 系列零件設計
手動建立配置
手動建立配置可以根據需要來修改模型以生成不同的結構變化，可以通過編輯零件尺寸或壓縮零件特征方式進行手動配置。
5.2.18 系列零件設計表
如果系列零件的數量較多，如建立標準件庫，可以利用Microsoft Excel工作表來生成系列零件設計表，對配置進行驅動，自動生成配置。要使用系列零件設計表，計算機上必須安裝Microsoft Excel軟件。
一、 尺寸命名
右擊特征管理器設計樹中的“注解”圖標，選擇“顯示特征尺寸”。
二、 建立系列零件設計表
選擇下拉菜單【插入】/【系列零件設計表】命令，彈出“系列零件設計表”屬性管理器，各選項的含義如下：
（1）“源”設置
空白：選擇該單選鈕，則插入可填入參數的空白系列零件設計表。
自動生成：選擇該單選鈕，則自動生成新的系列零件設計表。
來自文件：選擇該單選鈕，則“瀏覽”按鈕和“鏈接到文件”復選框被激活。單擊“瀏覽”按鈕可以找出已繪制好的表格。
（2）“編輯控制”設置
允許模型編輯以更新系列零件設計表：選擇該單選鈕，如果更改模型，則所做的更改將在系列零件設計表中更新。
阻止更新系列零件設計表的模型編輯：選擇該單選鈕，如果更改系列零件設計表，則不允許更新模型。
（3）“選項”設置
新參數：勾選該復選框，如果為模型添加新參數，則將為系列零件設計表添加新的行和列。
新配置：勾選該復選框，如果為模型添加新配置，則將為系列零件設計表添加新的行和列。
更新系列零件設計表時警告：勾選該復選框，警告用戶若更改模型中的參數，則系列零件設計表中也將會發生相應的改變。
三、 生成系列零件配置
系列零件設計表圖標出現在配置管理器設計樹中，如果要編輯系列零件設計表，則右擊系列零件設計表，然后在快捷菜單中選擇“編輯表格”命令，工作表會重新出現在窗口中，編輯完畢以后在表格外的空白處單擊將關閉系列零件設計表。
四、 查看系列零件配置
單擊窗口頂部的配置管理器按鈕，進入配置管理狀態，依次激活各配置，觀察模型的變化。
5.2.19 特征庫
一、 生成庫特征
特征庫是將常用的特征或特征組合保存在庫中以便以后使用，這樣可以節省時間，而且有助于保證模型統一性，SolidWorks中大多數類型的特征都可作為特征使用。
二、 添加庫特征
通過下列步驟可以將庫特征從設計庫拖動到零件上，以便在零件模型上生成特征。
（1）添加庫特征
通過瀏覽找出要添加的庫特征，鼠標左鍵選定零件要添加特征的面，然后將庫特征拖動到該面上，并鼠標右鍵單擊剛添加的特征，在彈出快捷菜單中單擊“解散庫特征”。
（2）編輯庫特征草圖
展開設計樹中的庫特征，鼠標右鍵單擊庫特征下的草圖，單擊【編輯草圖】按鈕，修改草圖中的尺寸。
（3）編輯特征
鼠標右鍵單擊所添加的特征，在快捷菜單中單擊【編輯特征】按鈕，在彈出的“拉伸”管理器中將“終止條件”設置為“完全貫穿”，單擊【確定】按鈕，完成添加的特征。
5.2.20 零件模型的裝飾
一、 裝飾螺紋線
使用裝飾螺紋線工具可使零件模型的螺紋或螺孔更加形象和逼真。裝飾螺紋線的操作步驟：
（1） 設置文件屬性
選擇下拉菜單【工具】/【選項】命令，在“系統選項”管理器中選擇“文件屬性”，并選中“注解顯示”欄中的“裝飾螺紋線”和“上色的裝飾螺紋線”復選框。
（2） 建立裝飾螺紋線
選擇下拉菜單中的【插入】/【注解】/【裝飾螺紋線】命令，系統彈出“裝飾螺紋線”管理器。
管理器中的“螺紋標注”欄輸入的標注可在工程中自動標注。
5.2.21 零件模型外觀色彩
SolidWorks可以通過多種方法來改變零件、特征或面實體的的外觀色彩，使之具有一定的藝術效果。
1.編輯材料
鼠標右鍵單擊特征管理器設計樹中的“材質”，并在快捷菜單中選擇“編輯材料”項，系統會彈出“材質編輯器”，通過設置材質就可以改變零件的顏色。
2.上色
鼠標右鍵單擊零件任何面或特征，在快捷菜單中選擇“外觀標注”，并在展開菜單中選中“零件”項。系統會彈出“顏色和光學”管理器。通過選擇不同和“顏色屬性”和“光學屬性”就可以為零件上色。
另外，通過“前導視圖工具”中的“應用布景”菜單也可以改變零件的外觀著色。
3.貼圖
4.渲染向導
SolidWork的PhotoWorks插件專門用于將零部件渲染成具有真實感的圖像。
最后做出3D打印機三維圖如圖：
圖5.7 3D打印機三維結構圖
總 結
本文是對3D打印機機械結構的設計，基于Solidworks對打印機機械結構的優化研究，針對3D打印機的機械結構進行校核、對比驗證。3D打印機成本較低，也可以應用學校教學，對今后3D打印機的普及起到很大作用，主要結論如下：
(1)首先根據3D打印機國內外現有技術水平，闡述了軟件開發的難度，分析了其原因，國內的軟件開發的進程和突破。表明了我國在這方面的研究雖然是自己開發、自成體系，但不是相對封閉。
(2)首先明確了本次設計的主要工作，確定了設計工作參數，把設計思路清晰的分為了四個大步驟，為了后面的設計和Solidworks畫圖做了很好的準備。
(3)然后決定了機械部分的設計包括機械結構傳動裝置和3D打印機的整體布局設計。解決了從電機到執行部分采取幾種解決方案，通過各個方案的比較最終確定了傳動裝置選擇同步帶傳動。步進電機作為執行元件，是機電一體化的關鍵產品之一，通過對步進電機和交流伺服電機等的對比和驗證，確定使用SST43D2165 11520G電機型號。輔助傳動裝置確定了導軌、絲杠的型號以及噴頭和打印機整體框架的設計。然后利用三維制圖軟件Solidworks進行各個零部件的繪制，再進行組裝校核驗證。
(4) 再次對機械部分總體設計的計算，針對前面對導軌、絲杠、步進電機、噴頭等再一次進行了核對、校核、驗證、對它們的受力、額定壽命、等效轉動慣量、轉動力矩以及傳動效率進行了再一次的計算，最后要保證他們在合理范圍之內。
(5)最后簡單對3D打印機構做了介紹，并闡述了它的結構最終確定了3D打印機機構。
致 謝
從開始做畢業設計到今天一個月多了，做畢業設計是一件非常需要耐心的事情。本次畢業設計主要是運用Solidworks對3D打印機進行結構設計，開始對論文題目還不夠熟悉，無從下手，后來通過網上了解和圖書館借的資料慢慢做起了設計。這次的畢業設計學到了很多專業方面的知識，特別是三維軟件的應用。期間遇到困難時主動跟同學老師探討，問題得到了有效的解決。最后設計出來的3D打印機結構基本達到了預期的效果。
光陰荏苒，美好的大學時光即將畫上一個句號。回望過去，仿佛昨日。孜孜不倦的老師，善良可愛的同學，美麗幽靜的校園，一直陪伴著我，見證了我的成長。
畢業論文暫告收尾，這也意味著我在武漢工程大學郵電與信息工程學院的四年學習生活既將結束。回首既往，自己一生最寶貴的時光能于這樣的校園之中，能在眾多學富五車、才華橫溢的老師們的熏陶下度過，實是榮幸之極。在這四年的時間里，我在學習上和思想上都受益非淺。這除了自身努力外，與各位老師、同學和朋友的關心、支持和鼓勵是分不開的。
首先,我要感謝我的導師魏化中老師。論文是在老師的悉心指導下完成的。老師對本選題十分重視。提綱、完成初稿、修改完善到最后的定稿都一一過問，花費了大量心血。導師嚴謹的治學態度、淵博的學識、獨特的學術思維、一絲不茍的工作作風、熱情待人的品質，使我滿懷敬意。
其次，我要感謝我的父母對我二十多年來辛勤的養育之恩，正是你們的支持和鼓勵，才使我順利地完成學業；正是你們的關心和默默的奉獻，給我創造了優越的條件，使我在學習的道路上樂觀向上、勇往直前。
然后，我還要十分感謝四年來與我朝夕相處的老師與同學們，感謝老師與同學們四年來的關心和鼓勵，因為你們使我的大學生活充滿了感動。因為有了你們的支持和鼓勵，此次畢業論文才會順利完成。
感謝所有在畢業設計中曾經幫助過我的良師益友和同學，以及在設計中被我引用或參考的論著的作者。感謝我的母校--武漢工程大學郵電與信息工程學院。
? 最后，我要向百忙之中抽時間對本文進行審閱，評議和參與本人論文答辯的各位老師表示真誠的感謝，謝謝。
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