Page 50 - 《橡塑技术与装备》2021年20期（10月下半月塑料）

橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (PLASTICS)

行限制。3D 打印机的结构如图 1 所示。 的复杂结构制造、可穿戴电子器件及其监测元件的研
究开发奠定基础。气压挤料系统由气泵、气动三联件
（调压、过滤、干燥）、高频电磁换向阀（起气路开关
作用）、点胶针头、点浇针筒（塑料和不锈钢两种材料）、
针筒连接器及针筒支架组成。气动挤出系统原理图如
图 3 所示。当需要打印时，电磁换向阀电磁铁通电（由
继电器控制），左位工作，气体通过连接器进入针筒，
将材料从针头挤出，打印在热床平台上。当空行程或
无需打印时，电磁铁断电（由继电器控制），右位工作，
针筒无气体进入，停止挤料。

图 1 3D 打印机结构
1.2 挤出系统
为实现 3D 打印机的多功能化，本设计采用了两
图 3 气压挤出系统原理与组成
种挤出系统 ：线材挤出和气压挤出。可根据打印材料
3D 打印热床平台选用 MK3 铝基板，尺寸 310
和应用场合的不同，随时更换，实现多功能打印。
mm×310 mm×3 mm，电压 24 V。采用电热丝加热，
线材挤出可打印传统的 PLA、ABS 等线材，实现
热敏电阻测温。
概念模型、文化创意产品及机械零部件的制造。挤出
部分选用 MK8 远程挤出套件，喷头部分选用 E3D V6
2 运动系统传动零部件计算与选型
组件，喷嘴直径 0.4 mm，采用加热棒加热，热敏电阻
2.1 滚珠丝杆螺母副选型
测温。如图 2 所示。
本设计 X 轴、Y 轴和 Z 轴滚珠丝杆的工作行程都
为 300mm，单向定位精度要求 ±0.05mm，查阅温州
上煜传动科技有限公司相关技术资料，选用 C7 级精
度等级，其导程误差为 ±0.05 mm/300 mm，符合设计
要求。
为保证足够的刚度，丝杆外径选用 16mm。
设计要求 X 轴、Y 轴进给速度最大为 120mm/s,
根据公式 : P h =V max 60/in max 可确定丝杆导程 [3] 。电机
通过联轴器与滚珠丝杆直联，故传动比 i=1，步进电
机空载时最大转速 n max 一般可达到 1 000 r/min，带负
图 2 线材挤出系统 载稳定运行时 n max 一般可取 500 r/min，将数值代入公
式，可算得丝杆导程 P h =14.4 mm，故最终丝杆导程
气压挤出可用来打印巧克力等食材，还可应用于
按标准定为 16 mm。由于 3D 打印机 Z 轴是间歇式按
PDMS 柔性传感材料的压电复合薄膜制备，为该材料
切片时所设定的层厚上升的，对进给速度无过多要求，

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