3d打印机项目报告书

RepRap项目报告书成员：肖振10011098俞林军10011100周子桐10011104张玉山10011102指导老师：郑镁付雷杰日期：2013年12月目录前言..................................................................................................................1一、项目背景与意义1.1项目背景.....................................................21.2项目意义.....................................................................................................2二、项目介绍2.1项目内容....................................................................................................22.2项目目标....................................................................................................3三、可行性分析3.1市场可行性分析.........................................................................................33.2技术可行性分析.........................................................................................33.3经济可行性分析...............................................4四、分工与进度安排4.1分工............................................................................................................44.2进度安排.....................................................4五、项目方案5.1技术解决方案一...........................................................................................55.1.1支撑机构............................................................................................55.1.2运动传递方式....................................................................................55.1.3关键零件分析....................................................................................65.1.4方案一概述........................................................................................65.1.5方案一设计计算................................................................................65.1.6方案一零件BOM表.........................................................................115.1.7方案一三维模型...............................................................................125.1.8方案评估..........................................................................................135.1.9方案改进..........................................................................................165.2项目方案二.................................................................................................165.2.1方案二技术解决方案.......................................................................165.2.2方案二设计计算...............................................................................175.2.3方案二的BOM表............................................................................175.2.4方案二结果......................................................................................195.3方案二与方案一的比较..............................................................................20六、零件CAE分析6.1壳体分析....................................................................................................206.1.1壳体受力分析：均匀载荷...............................................................216.1.2壳体受力分析：集中载荷...............................................................226.2有限元分析总结.........................................................................................23七、课程感悟和建议.....................................................................23八、参考资料................................................................................271前言PBL是以问题为导向的教学方法，是基于现实世界的以学生为中心的教育方式。其基本要素如下：1．以问题为学习的起点；一切学习内容是以问题为主轴所架构的；2．问题必须是学生在其未来的专业领域可能遭遇的“真实世界”的非结构化的问题，没有固定的解决方法和过程；3．偏重小组合作学习和自主学习，较少讲述法的教学；学习者能通过社会交往发展能力和协作技巧；4．以学生为中心，学生必须担负起学习的责任；5．教师的角色是指导认知学习技巧的教练；6．在每一个问题完成和每个课程单元结束时要进行自我评价和小组评价；在PBL轻松、主动的学习氛围，我们可以学会查阅大量的文献资料，并积极消化理解，与其它同学交流沟通，大家同心协力得出最佳结论。这样的学习，花在前期准备工作上的时间精力多于普通的课堂学习，因此需要我们有主动学习的自觉性，否则很难达到预期的教学效果和目标。由于我们长期接受“填鸭式”教育，缺乏主动发现问题，解决问题的积极性和能力，因此，我们也应从自身出发，完成角色转换，从被动的学习者转变为学习的主人。我们从PBL中获益，首先，我们身处一个轻松的学习氛围，能够自主地、积极地畅所欲言，充分表达自己的看法，同时也可以十分容易地获得来自其他同学和老师的信息；其次，可使我们对有关知识的不足尽可能多地当场暴露，在讨论中可以加深理解，还可以发现新问题，进而解答新问题；第三，通过PBL，我们不仅提高了理论学习的能力，还增强了其他方面的能力，如查阅资料的能力，归纳总结、综合理解的能力，逻辑推理、口头表达的能力，主导学习、终身学习的能力等，这些都将对我们今后工作打下良好的基础。2一、项目背景与意义1.1项目背景从20世纪末快速制造开始在制造业异军突起，在商品需求爆发的现在，技术革新已经成为必然的趋势。3D打印机作为一种新型的制造技术正掀起一股全球的制造旋风。全球3D打印市场规模从1993年至2012年的19年间，展现出良好的态势。3D打印产业包括上游的打印材料、中游的打印设备、相关外设及其设计软件，以及下游的打印终端产品和工业设计服务等。它与传统的平面打印机不同的是，它打印的都是立体的物件而不是平面的，它的打印原料使用的也不是普通的墨汁，而是abs塑料，聚已酸内酯等等。3D打印通过摒弃生产线而降低了成本；大幅减少了材料浪费；而且，它还可以制造出传统生产技术无法制造出的外形，让人们可以更有效地设计出飞机机翼或热交换器；另外，在具有良好设计概念和设计过程的情况下，三维打印技术还可以简化生产制造过程，快速有效又廉价地生产出单个物品。鉴于3D打印技术在可打印产品的多样性、成本及材料等方面还不够成熟，目前尚未迎来大规模商业应用。但不可否认的是，3D打印将是缔造新一轮产业革命的标杆性技术，政策的推动让业界亢奋，而其市场规模预期也在不断刷新。总体规模持续增长。WohlersAssociates的数据显示，2012年，全球3D打印产业的销售收入规模已达22.04亿美元，比去年增长28.6%，如果从1993年算起，年均复合增速为17.7%，最近两年同比增速升至25%的工作台。1.2项目意义RepRap项目作为一个开放源码项目，旨在鼓励演化，有许多衍生版本存在，并它们的设计师是自由的进行修改和替换。我们可以在已有基础上，进行自己的改进与适应性设计。通过PBL的学习方式，让我们能够从现代产品设计的基本步骤出发，综合市场分析及应用前景，结合机械原理设计的一般要求，使用CAD、CAE、solidworks等辅助软件，进行一次完整意义上的产品设计制造和探索创新研究。本项目从经济向考虑，定位在家用型，所以力求简单经济，满足日常需求即可。属于桌面级，主要涉及一些大众消费品制造领域，我们设计此款小型家用3D打印机为了满足个人设计和制作兴趣，可打印眼镜框、样板房、自制零件和玩具等小型物件，精度控制在比较低的区间，能满足需要，预算价格在2000元左右。二、项目介绍2.1项目内容本项目针对的目标群是普通家庭客户，可以打印的对象限制在日常生活用品，比如塑料水杯，盒子等等，以及文化创意物品，外形复杂美观的装饰品。所以旨在设计出一款简便易用的桌面型3D打印机。3D打印机主要可分为三个部分：机械部分、控制部分、热挤压头。我们组承担此款打印机的机械部分的设计。机械部分是打印机基本框架，起支撑作用，并配合空间安排三轴（x/y/z）机械部3分。可分为两个主要部分：○1.框架结构及传动方式○2.基本设计计算○3三维建模及模型改进2.2项目目标