并联臂3D打印机.doc

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1、说明书多功能并联臂3D打印机一、技术领域快速成型和工业设计领域二、背景技术3D打印机，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。常常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型或者用于一些产品的直接制造，意味着这项技术正在普及。所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印技术。而这样的技术并不仅仅可以利用在打印实物方面，本发明恰

2、恰将这样一种技术应用在了不同的方面，除了能够满足快速成型的需求，还可以实现多方位的功能，为设计者提供更为丰富的选择。三、发明内容本发明多功能并联臂3D打印机主要由机械、电子、软件三大部分组成：1、机械部分主要由支撑部分、传动组部分以及执行组部分组成。支撑部分包括铝制骨架1、连接件2组成，两者的作用是支撑3D打印平台，并为传动组部分零件提供合适的安装位置，铝制骨架（1）与连接件（2）通过直接嵌入连接并通过螺丝固定。传动组部分包括42步进电机（3）、滑轮组（4）、强磁球（5）、碳纤维杆（6）、喷嘴固定座（7）、皮带组成，42步进电机（3）通过连接件（2）固定在底座

3、中通过皮带与在铝制骨架上移动的滑轮组（3）连接，滑轮组（3）和喷嘴固定座（7）上设计安装有强磁球（5），通过碳纤维杆（6）将滑轮组（3）与喷嘴固定座（7）相连接。执行组部分为送丝机。送丝机（8）通过螺丝固定在铝制骨架（1）顶端，挤出机（9）、激光发射器（10）、书写笔、气动组件等动平台根据不同的需要通过喷嘴固定座（7）上的强磁球设计进行更换即可。工作过程中，42步进电机（3）带动皮带将动力传输至滑轮组（4），通过皮带上下移动来控制挤出机（9）的位置，同时送料机（8）对挤出机（9）进行送丝，通过42步进电机（3）和滑轮组（4）的组合来实现挤出机的移动。2、电子部

4、分主要由Ardurino-Mega2560控制器（13）、RAMPS1.4控制器、电机驱动板（14）、组成。ArduinoMega2560（13）是采用USB接口的核心电路板，适合需要大量IO接口的设计。处理器核心是ATmega2560，同时具有54路数字输入/输出口（其中16路可作为PWM输出），16路模拟输入，4路UART接口，一个16MHz晶体振荡器，一个USB口，一个电源插座，一个ICSPheader和一个复位按钮，主要作用是利用软件生成的G代码控制RAMPS1.4电机驱动器的高低电平，进而控制42步进电机（3）的步进。3、软件部分主要由Repetie

5、r-host软件、JDpaint软件、Inkscape软件组成。其中Repetier-host软件应用于3D打印、JDpaint软件应用于激光雕刻、Inkscape矢量绘图软件应用于书写。本发明并联臂3D打印机的创新点在于：由于采用了封闭性的结构使其具有高刚性和高速化的优点，其结构负荷流线短，而负荷分解的拉、压力由六只连杆同时承受，以材料力学的观点来说，在外力一定时，悬臂量的应力与变形都最大，两端插入次之，再来是两端简支撑，其次是受压的二力结构，应力与变形都最小的是受张力的二力结构，故其拥有高刚性。其刚度重量比高于传统的串联机构。惯性低如果结构所承受的力会改变

6、方向，(介于张力与压力之间)，两力构件将会是最节省材料的结构，而它的移动件重量减至最低且同时由三个致动器驱动，因此机器很容易高速化，且拥有低惯性。由于其为多轴并联机构组成，三个个可伸缩杆杆长都单独对平台的位置和姿态起作用，因而不存在串联机构（xyz构架）的几何误差累积和放大的现象，甚至还有平均化效果；其拥有热对称性结构设计，因此热变形较小；故它具有高精度的优点。四、附图说明图1为多功能并联臂3D打印机的结构示意简图1—铝制骨架2—连接件3—42步进电机4—滑轮组5—强磁球6—碳纤维杆7—喷嘴固定座8—送丝机图3为部分电子控制器件11—Ardurino-Mega

7、2560控制器12—电机驱动板图4为并联臂3D打印机程序图五、具体实施方式1、工作步骤先通过计算机建模软件建模，如果你有现成的模型也可以，比如动物模型、人物或者微缩建筑等等。然后通过SD卡或者USB优盘把它拷贝到3D打印机中，进行打印设置后，打印机就可以把它们打印出来，其工作结构分解图如下。3D打印机的工作原理和传统打印机基本一样，都是由控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等架构组成的，打印原理是一样的。3D打印机主要是在打印前在电脑上设计了一个完整的三维立体模型，然后再进行打印输出。3D打印与激光成型技术一样，采用了分层加工、叠加成型来完成3D实体打印。每

8、一层的打印过程分为两步，首先在需要成型