通过对FDM工艺3D打印机工作机理的分析,揭示了串、并联3D打印机的执行机构的运动规律,阐述了影响3D打印精度、速度的因素;然后将这些因素对应到执行机构的性能指标,对执行机构提出具体的运动和性能要求,提出了解耦并联3D打印机机械本体的设计程序。
建立了位置正反解、速度、加速度数学模型,求取了机构的雅克比矩阵;应用机构的输入输出微分关系,建立了机构的输入输出的误差模型,并基于正解误差模型给出了改善定位精度的误差补偿模型;基于灵巧度指标选取了机构的输入角范围;建立了机构结构参数的性能图谱,并基于遗传算法以打印空间为目标得到了最优的机构参数。
基于牛顿欧拉法建立了系统的动力学模型,求取了驱动力矩的数学模型,利用Adams和MATLAB软件对动力学模型进行了验证,为电机选取提供了理论依据。在不考虑杆件质量的情况下,以打印机的实际工作状态为依据,利用MATLAB软件绘制了支链约束力、力矩在给定工况下的变化曲线,分析得到机构具有受力解耦性;采用虚设转动副方法,得到了动平台所受六维外载荷与动平台变形的数学关系模型。
利用三维设计软件Proe绘制了3-CUR机构的三维装配图,并利用有限元软件AnsysWorkbench对虚拟样机进行了刚度校核,将校核后的样机进行了实体制造,分析了3D打印机的控制原理,最后对执行机构进行了运动学实验。
- 深入研究3D打印的控制系统,完成打印头电路系统的连接,对挤出机及运动电机控制程序进行研究,以实现3D打印工艺功能
- 对打印头进行研究,实现多喷嘴打印
- 研究不同打印材料的性能,使打印材料更适合打印机,提高打印质量
- 虽然对定位精度进行了一定的补偿,但是在打印空间的周围区域误差补偿效果偏差,因此还需要考虑更多的因素将误差模型进一步完善
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