第3期（总第226期）
2021年6月机械工程与自动化轴流风机启动
MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATION
No. 3Jun.
文章编号：1672-6413（2021）03-0105-02
马瑞涛，代丹丹，陈 辉，吴瑞玉，陈嘉民
（新疆工程学院，新疆 乌鲁木齐 830023）
摘要：设计了 一种三角洲型二进一出混3D 打印机。这种3D 打印机是通过将原有的Delta 3D 打印机进行 改装，并且将它的挤出头换成E3D 二进一出混喷头，增加了挤出机的数量到2台，从而实现了通过双 耗材打印混物品的功能。在此次改装过程中，保留了 Delta 3D 打印机的大部分主体结构和控制电路，
并
且创造性地采用了混打印，这为后期研究利用三原混原理制作彩3D 打印机提供了思路。关键词：3D 打印机；三角洲；混；二进一出
中图分类号：TP391. 7 文献标识码：A
0引言
铝合金拉丝工业制造水平可以体现一个国家的综合实力，3D 打印这种新技术的出现也推动了工业制造领域的发 展皿。三角洲型混3D 打印机的机械原理和电控设 计相似于普通Delta 3D 打印机，通过 Arduino m
ega2560单片机的计算得出运动轨迹从而控制挤出 头机构，但市面上的3D 打印机价格不够经济实惠，耗 材颜单一，无法满足3D 打印技术使用者新的需求, 廉价亲民的3D 打印机的设计制造出现瓶颈⑵。
本研究是在现有的单3D 打印机的基础上进行 改进，以期达到混打印的目的。
1三角洲型二进一出混3D 打印机总体设计1. 1 运动控制部分单片机硬件系统设计1.1.1硬件设备的选择
（1） 单片机主板的选取。笔者认为低成本的三角 洲型二进一出混3D 打印机的设计制造更加符合商 业规律，从而单片机选择了开源平台，型号为Arduino mega2560，如图1所示。这是一款搭载了 Almega 2560 芯片的Arduino 主板，它的固件采用Marlin，将控制程 序通过串口通信的方式烧录到Arduino mega2560主板 上，是具有较好兼容性的开源单片机，经常用于Delta 型3D 打印机和Prusa 型3D 打印机控制系统中，其功 能较为强大。
（2） 42步进电机驱动芯片的选取。在筛选比较 后，采用HR-A4988型步进电机驱动芯片，如图2所 示。这是一种价格低廉的驱动芯片，能满足42步进电 机驱动控制的要求，广泛应用于激光雕刻机、3D 打印 机、3D 扫描仪、二维绘图仪的步进电机驱动控制。 1.1.2硬件连接
Arduino 是一款便捷灵活、方便上手的开源电子 原型平台⑶，它也是一款具有自己IDE 编程环境的单片
机，可以在Windows 操作系统上运行，在机械臂、智能 车辆、智能家居、无人机、3D 打印领域都有广泛的应用。
图 1 Arduino mega2560
图 2 HR-A4988 型步进电机驱动芯片
在 Arduino mage2560 主板上面插入 ramps 1. 4 扩展板（见图3），将HR-A4988型步进电机驱动芯片 插在ramps 1. 4扩展板的芯片卡槽上。这个扩展板上 有5个步进电动机芯片卡槽、3个限位开关接口、2个 热敏电阻接口和1个LCD 显示屏排线接口，可分别接 入三臂并联控制部分的42步进电机和两个步进挤出 电动机、三臂并联控制部分的限位开关、热敏电阻以及 12864 LCD 显示屏。
图 3 ramps 1. 4扩展板
1.2 软件系统设计
※新疆自治区大学生创新创业项目（S201910994034）；新疆工程学院教学改革研究项目（2018gcxyjgl0）
收稿日期：2020-12-08；修订日期：2021-03-29
作者简介：马瑞涛（1997-），男，天津人，本科在读，专业为焊接技术与工程
。
•106•机械工程与自动化2021年第3期
3D建模技术的应用是进行3D打印的重要根基，需要通过一些三维制图软件进行建模，用到的软件有SolidWorks.UG等三维软件。模型建立完成后，将模型导出为STL文件，采用Cura软件(如图4所示)对三维模型的STL文件进行切片，翻译成为打印机控制芯片可以识别的geode指令，将geode指令文件复制到打印机主板的闪存卡上，打印机就可以根据geode 指令编程进行打印。在进行打印操作之前利用Cura 软件预览打印物件效果图，并在打印中实时追踪被打印的物件所处的情况。
Bao
图4Cura软件界面
2混3D打印耗材的选择与研究
市场上现有的多数3D打印机所使用的耗材为PLA和ABS两类，这两类材料都可以通过高温进行融化，形成带有黏性的液态有机溶剂，通过重新堆积，然后缓慢在室温下冷却重新形成具有一定强度的固体。
选择材料时主要考虑到以下几个方面：
(1)在市场上，ABS树脂的用量远远多于PLA (聚乳酸)塑料，价格也更便宜。
(2)相比于ABS树脂,PLA作为一种可降解的生物材料，更加环保。
(3)耐高温性能方面，ABS略优于PLA；加工温度ABS为220°C,PLA为200°C。PLA树脂更适合远距离送丝。
(4)ABS的强度大于PLA，但是PLA比ABS更容易成型，而且模型具有良好的光泽和明亮的颜。而ABS三维打印模型一般需要做表面处理。
(5)ABS在加热到一定温度后会缓慢地转变为凝胶状液体，不发生相变。PLA会直接由固体变为液体，容易造成喷嘴堵塞。在打印时,ABS比PLA更容易产生翘曲，如图5所示。
综合三角洲型3D打印机的远程送丝特点，考虑到对于混3D打印机需求更多的是工艺品的制作，最后为了保证打印物件的质量与美观，决定采用PLA 为打印机耗材。
3三角洲型二进一出混3D打印机可行性验证试验3.1混效果的研究
打印试验分为两组，第一组打印试验采用手工热熔白和黄的耗材，当我们减少黄耗材的用量，并且逐渐增加白耗材的用量，这时耗材溶液中黄逐渐变浅。
第二组我们采用黄和蓝的耗材进行混，为方便进行双PLA材料混的研究，我们分别打印三个圆柱体物件进行研究。打印时喷嘴与底板的距离为0.1mm，喷嘴的加热温度为200°C.黄与蓝耗材的送丝速度比例分别为1s K2：1和1：2进行打印，经过混研究发现当黄与蓝耗材以1:1的比
例混合后打印出来物件的颜为绿，当比例为2:1时打印出来物件的颜为浅蓝，当比例1:2时打印出来物件的颜为翠绿，见表lo
表1黄和蓝耗材混试验
底层厚度
(mm)温度(
°C)
黄耗材和蓝
耗材的比例
每层咼度
(mm)
打印现象
1.52001:10.15物件为绿
1.52002:10.15物件为浅蓝
1.52001:20.15物件为翠绿3.2制彳牛打印的研究
我们首先设定双打印物件的程序，让一号挤出机开始以1.5mm/s的速度送丝打印，随着时间的推移，一号挤出机的速度逐渐下降，直至为零；让二号挤出机的速度以0mm/s开始逐渐增加，达到1.5mm/s 的最大速度。最终完成制件的打印。
4试验结论
通过上述耗材混试验，我们选择出了合适的耗材以及相应的混合比例，并将其运用到实际，成功地打印出了黄蓝混的笔筒(如图6所示)和白黄混的兔子(如图7所示)，说明了二进一出混3D打印机的可行性。
寿聶聶I囂囂!囂識!魯書KS/書黠冒噩fHt!書.
图6用黄和蓝
耗材打印的笔筒
5结语
图7用白和黄
耗材打印的兔子
本文中提到的三角洲二进一出混3D打印机是在Delta3D打印机原本的机械结构上进行了改装升级，让其能够实现混物件的3D打印，我们维持了Delta3D打印机的大部分主体结构和控制电路，并且创造性地实现了混打印，这为后期我们研究利用三原混原理制作彩3D打印机提供了思路。
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75.(英文摘要转第109
页)
2021年第3期机械工程与自动化・109・之间的允许偏差都满足1.2节所列出的振动夹具动态 设计要求。
q18X103
15X103£12X103诫9X103§6X103能3X103
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Node5323
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_Node9907
070014002100
频率/Hz
图6夹具与显示器4个连接处的频响函数曲线
表2监测点加速度响应均方根、正交性系数及相对误差
测点加速度响应均方根(g)正交性系数(Y向为基准)测点间
误差(％)
①为基准X向Y向Z向X向Z向
①0.34868.2560.35310.0420.043
②0.34888.2760.34520.0420.0420.24
③0.48338.6590.62270.0560.072 4.88
④0.48428.6600.62370.0560.072 4.89
4结论
针对某机载显示器产品，本文依据振动夹具设计要求和步骤，设计了机载显示器的随机振动试验夹具，应用商用有限元软件建立了夹具的有限元模型，并进行了模态、频响和随机振动响应分析。由计算数据可知：①夹具的第1阶固有频率大于2000Hz；②夹具的频响函数在15Hz〜2000Hz以内基本平坦，没有明显的共振峰;③夹具与显示器装夹处的正交性运动系数最大不超过0.072，相互偏差最大不超过4.89%。结果显示夹具具有优秀的动态传递特性，能够满足振动试验要求。
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Design of Vibration Test Fixture for Airborne Display
SUN Tao1,PI Zhi-chao1,LUO Li-sheng2,SHI Zhi-yu3
(1.Shanghai Hangyi Research Institute of High-Tech Development Co.,Ltd.,Shanghai200082,China；2.State-Owned Changhong Machinery Factory,Guilin541003,China；3.College of Aerospace Engineering,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing210016,China) Abstract:The continuous improvement of aircraft performance requirements same higher performance for airborne electronic equipment.The vibration test is an important way to ensure the safety and reliability for airborne electronic equipment.,in which vibration fixture is the key to the success of vibration test.According to the requirements of dynamic characteristics design of vibration fixture,the vibration fixture of an airborne display is designed in this paper,and its modal and random vibration response are simulated and analyzed by using finite element software.The results show that the1st order natural frequency of the vibration fixture is greater than2000Hz；the frequency response function is basically flat within15Hz〜2000Hz without obvious resonance peak；the maximum orthogonal motion coefficient of the junction with the display is not more than0.072,and the maximum mutual deviation is not more than4.89%.The calculation results verify that the designed fixture satisfies the requirements of vibration test, and pro
vides a reference for the design of vibration fixture with other similar structures.
Keywords:vibration test；fixture；airborne display
(上接第106页)
Design of Delta Type Two-In-One-Out Mixing-Color3D Printer
MA Rui-tao,DAI Dan-dan,CHEN Hui,WU Rui-yu,CHEN Jia-min
(Xinjiang Institute of Engineering,Urumqi830023,China)
Abstract:A delta-type two-in-one-out mixing color3D printer was designed.This3D printer is modified by modifying the original Delta3D printer,replacing its extruder with an E3D two-in-one-out mixed-color nozzle,and the number of extruders has been increased to two,thus realizing the function of printing mixed-color items through two-color consumables.In the process of this modification,most of the main structure and control circuit of the Delta3D printer were retained,and color mixing printing was creatively adopted,which provided ideas for the later research to use the principle of three primary color mixing to make color3D printers.
Keywords:3D printer；delta；two-color；two-in-one-out
豫公网安备41160202000603
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