面向多向3D打印的混联机构及其运动分析

为解决多向3D打印装备瓶颈问题,提出一种完全解耦五自由度混联机构作为3D打印的执行机构,该机构由并联模块3-CPaRR和串联模块RRo组成,其中并联模块由3条相同CPaRR支链构成,可实现空间的三维移动,串联模块RRo用于调整打印头姿态,改善3D打印过程中的台阶现象、干涉问题。基于约束螺旋理论,分析了3CPaRR&RRo机构自由度,并通过ADAMS建模对其进行了验证。然后运用D-H法求得混联机构的运动学方程,对机构的位姿正解表达式求导,得到了机构的雅可比矩阵和末端速度方程,分析了机构在工作空间内的奇异性问题,通过对模型运动仿真,绘制出了机构末端输出速度曲线,验证了上述分析的正确性。     

S型速度曲线进给率控制研究

针对混合S型进给率曲线的加减速架构,研究并讨论其轮廓之误差,然后针对性提出用以解决此类进给率曲线轮廓误差的混合型进给率曲线,并通过修正连续刀具路径上的加、减进给率曲线达到控制转角误差的目的,仿真结果证明了该方法的有效性。采用该优化方法可以充分发挥CNC伺服电动机的性能,从而有利于降低CNC系统的成本。     

FDM技术3D打印机打印头结构优化设计

针对沉积熔融成型3D打印在小尺寸零件打印中存在的成型缺陷问题,通过Solid W orks软件设计三维模型,并对其进行多组不同参数的打印实验,分析产生成型缺陷的原因。找出原因后对打印头进行结构优化设计,最后对优化后的打印头再次进行打印实验,验证优化结果的正确性。     

新型多材料3D打印头研制成功

<正>最近,美国哈佛大学科学家设计了一种新型多材料打印头,能混合并打印浓缩的、有粘弹性的"墨水"材料,在打印过程中能同时控制成分和几何形状。打印头通过一种主动混合、快速切换的喷嘴,在运行中改变材料成分,为全3D打印的可穿戴设备和电子设备铺平了道路。要打印一个既包含能随膝盖一起运动的柔软材     

基于轨迹分析的S型无碳小车设计

3D打印技术作为一种新型加工技术,在制造业中应用越来越广泛。为使小车结构更加简单、实用,针对S型无碳小车进行了轨迹分析,根据轨迹分析设计无碳小车,并通过SolidWorks进行运动仿真分析,然后利用3D打印技术进行制造,最后进行装配调试实验,结果表明,小车运行平稳,能量利用率高。     

双足行走机器人的设计与制作

利用UG NX10.0的三维建模模块,建立了双足行走机器人的虚拟样机,通过运动仿真模块对机器人进行运动仿真,得出双足行走机器人的运动轨迹和运动规律,通过分析运动仿真结果,可以发现设计中的问题,为产品修改、完善、优化提供参考依据,并利用3D打印技术制作了实物样机。     

并联结构的3D打印系统设计与分析

设计了一种具有并联传动机构的3D打印系统,对系统的运动原理进行了分析,以及阐述了斜杆长度、斜杆夹角和水平偏差产生的原因,通过对3D打印系统加工零件精度有关的挤出倍数、喷嘴直径、分层厚度、喷嘴温度与热床温度等工作参数的分析和优化,保证加工零件的精度。采用PLA塑料作为加工材料,完成了具有燃料电池双极板的加工,通过平行流道和蛇形流道燃料电池的工作性能实验,证明了3D打印系统运行的有效性,为后续3D打印系统应用于燃料电池复杂流道的制造奠定了基础。     

熔融沉积成型3D打印机混色装置的研究

当前基于熔融沉积成型的桌面级3D打印机的大部分打印头装置只能打印一种颜色的耗材,打印出来的物体颜色单一,为了解决这一问题,在分析了整个3D打印头装置的基础上,运用TRIZ理论对3D打印头进行了创新设计,设计出一种双进料单挤出的打印头装置,该打印头装置能将两种颜色的耗材融化混合,并从同一喷嘴挤出,实现混色打印。运用UG有限元模块对所设计机构进行了温度场的模拟分析,最终对装置进行了试验,验证了温度场分析的正确性,达到了混色要求,为3D打印机混色装置的进一步研究提供了理论依据。     

基于Delta并联机械结构的3D打印机研究

基于Delta并联机械结构相比于笛卡尔坐标系机械结构的优势,并将其用于3D打印机的研发与设计,提出了一种基于Delta机构、低成本、网络化3D打印机设计方案。相比使用更加广泛的笛卡尔坐标系3D打印机,Delta式3D打印机允许更大的打印体积和更快的打印速度。该打印机以STM32单片机作为核心控制器,以步进电动机作为驱动元件,驱动同步带转动,利用滑块控制打印头按照预定的轨迹行进。为减轻打印头的重量,提高打印速度,采用远程送料机构,并通过步进电动机送料,进行数字温控,配合打印头完成打印作业。为加快3D打印机推广及使用,提出互联网3D打印方案,通过配备Wi Fi模块实现数据的无线传输与远程控制,并增加了自动调平、断电续打、断丝检测等功能,极大地增强了3D打印机使用的便利性。实践表明该打印机具有运动平稳、高速、高精度、成本低、易于控制等优点。     

间歇微量进给3D打印平台设计与进给误差分析

针对现有逐层3D喷涂打印中采用伺服直线进给装置存在的打印层距大、分层精度低的缺陷,提出一种打印头固定、打印置物台间歇微量进给的单电机驱动的3D打印平台新方案,设计了一种基于不完全齿轮传动的间歇微量进给装置,建立了多参数组合的间歇微量进给的计算模型,推导了间歇传动机构实现正常工作的几何条件,计算了不同参数组合下间隙机构的运动误差,给出了不同匹配情况下产生误差的解决方法。最后,在MATLAB中通过一种实现逐层3D打印的具体算例验证了设计过程的正确性,给出了间歇微量进给装置实现最小进给误差的一种合理参数配对。     

工艺参数对并联3D打印机成型精度影响分析

为提高并联3D打印机的打印成型精度,针对影响其打印成型精度的主要工艺参数进行试验分析,对打印头温度、打印速度、分层厚度和工作平台温度这四项工艺参数设计4因素3水平的9组正交试验,通过因素极差图和方差分析,研究各个因素水平对打印件x、y、z方向尺寸精度、圆孔直径和表面粗糙度的影响程度,并得到对打印成型精度影响较小的最佳工艺水平组合。结果表明,打印头温度、分层厚度对打印件尺寸精度影响较为显著,打印速度对表面粗糙度影响较为显著。     

电子束3D打印模糊PID温度控制系统

针对电子束3D打印温度控制系统,采用自整定模糊PID控制,使用MATLAB模糊逻辑模块及仿真模块建立系统仿真图,通过仿真曲线获得优化参数。结果表明,与模糊控制系统及PID控制系统相比较,自整定模糊PID控制系统在电子束3D打印温度控制系统中具有动态响应快、调整速度快、稳态性能高、超调量小等优点。     

FDM-3D打印机的精度治理与误差补偿研究

分析出影响FDM-3D打印单层面体轮廓几何精度的误差来源,提出几何误差的检测项目和精度治理方法,在建立单层面体曲线轮廓误差预测模型的基础上提出了相应的误差修正技术,并提供了人为设误轮廓曲线的生成方法,为提升FDM-3D打印成形几何精度提供了有效途径。     

云制造环境下3D打印服务组合优化研究

3D打印技术融合云制造模式形成的3D打印云服务具备低成本、跨区域、协同化的特点,可满足用户日益增长的个性化定制的需求。为解决3D打印云服务的合理分配问题和保障3D打印云平台高效运行,以时间和成本为优化目标,构建5约束优化模型,提出一种引入全局最优解信息的人工蜂群算法。通过仿真实验对算法性能、优化目标的选取进行分析,结果表明,改进的算法比对比算法具有更好的收敛性和稳定性,且与优化模型高度适配。     

机器人加减速阶段的S曲线优化方法的研究

在分析S曲线控制方法的基础上,针对机器人在启动、停止的过程中出现加减速时间过长以及振动剧烈,从而导致机器人运动精度等问题,提出了一种具有时间最优和冲击最小的5阶S曲线。在保证机器人运动最大速度恒定前提下,以最少加减速时间和运动平滑性为优化指标,对改进5阶S曲线进行了设计。最后对改进S曲线进行仿真验证,仿真结果表明,现对于常规5阶曲线,经过优化后的5阶S曲线加速减速时间明显缩短,并且加速度曲线更加平滑。     

熔融沉积(FDM)3D打印工艺参数优化设计研究

通过分析FDM成型工艺,设计试验加工模型。对模型主要工艺参数进行数学建模分析,分析推导出尺寸误差和表面精度误差产生的机理以及具体的表面精度误差函数。通过对表面精度误差函数的仿真结果的分析,确定打印工艺参数取值。通过3D打印机与上位机建立熔融沉积(FDM)3D打印机试验平台,并设计了基于正交试验法的FDM打印机参数优化方案,通过试验结果的分析,得出了工艺参数的最优组合以及影响的主次顺序,再次利用试验验证了参数分析和优化结果的正确性。     

基于Arena的3D打印云制造服务平台流程设计及仿真优化系统

针对3D打印云制造服务平台的体系、运行模式,结合3D打印云制造服务平台的特点,建立一套高效合理的服务流程,达到汇聚资源、优化配置、促进产业发展的目的,并采用Arena仿真软件建立仿真优化系统,优化系统参数,得到所需要的理想数据。     

基于B样条曲线的工业机器人运动轨迹误差优化研究

为了降低工业机器人运动轨迹跟踪误差,提高机器人运动的稳定性,采用混合算法优化工业机器人运动轨迹,并对跟踪误差进行仿真验证。建立工业机器人三维模型简图,根据D-H方法和三角函数关系式推导出各个关节角位移运动方程式。采用B样条曲线设计工业机器人运动轨迹,引用粒子群算法并进行改进,设计出混合算法并优化B样条曲线,给出了混合算法优化迭代曲线。采用Matlab软件对工业机器人关节角位移跟踪误差进行仿真验证,与优化前角位移跟踪误差结果进行对比。结果显示:优化前,工业机器人各个关节运动角位移跟踪产生的最大误差为0.164 rad,跟踪误差较大,误差整体波动幅度较大;优化后,工业机器人各个关节运动角位移跟踪产生的最大误差为0.085 rad,误差降低了48.2%,跟踪误差较小,误差整体波动幅度较小。采用混合算法优化工业机器人运动轨迹,可以降低工业机器人运动轨迹跟踪误差,从而提高机器人运动的稳定性,能够提高工业机器人对产品的加工精度。     

3D打印柔性材料特性及有限元分析方法研究

针对3D打印柔性材料特性及有限元分析问题,对3D打印柔性试件的力学特性和有限元仿真方法进行了研究。通过对不同打印条件的柔性试件进行了单轴拉伸实验,测量了试件的力学特性,得到了打印条件对试件弹性模量和泊松比的影响;利用单轴拉伸实验得到的应力应变数据和不同的Abaqus有限元仿真方法对试件进行了分析,得到了3D打印柔性材料的最佳仿真方法,并利用复杂结构零件的仿真结果对仿真方法进行了验证。研究结果表明:层高和打印方向会影响3D打印柔性试件的弹性模量和泊松比;不同打印条件的试件可等效为不同材料的试件进行仿真,将3D打印柔性材料设置为超弹性体时仿真效果最好。     

技术文摘专栏

轮胎成型机胎体帘布精度的控制方法 【摘要】：介绍LCZ-3Z2024型轮胎成型机的胎体帘布供料架的结构和工艺。对供料架的运行控制方法进行了分析。对比梯形和S形曲线加减速方法后,采用S形曲线加减速方式对输送带进行运动规划,使用虚轴法作为多轴同步运动的控制策略。实际运行结果表明,这些措施大大提高了系统运行的平稳性和多轴同步性能。