摘要：进入二十一世纪，我国成为了世界制造业第一大国，大量的打着“Made In China”标签的商品如潮水般流向世界各地，但是相对较低的产品质量和产品效率正逐步制约着我国制造业的发展。因此我们要打破传统的生产加工方式，不断提高产品的生产质量和效率，逐步向制造业强国迈进，而3D打印机使得它可以占据一定的制造业市场。3D打印机主要分为工业级和桌面级两种，本文设计的小型3D打印机主要是桌面级3D打印机，如今的桌面级3D打印机正朝着轻型化、小型化、折叠化发展。本文从FDM技术特点出发，以Arduino为平台设计了一种3D打印机系统，完成了对3D打印系统机械结构、软件系统和控制系统的研究与设计。[[[]戴建华等.C语言开发技术详解.北京：电子工业出版社,2009.]]

关键词   3D打印；机械结构；软件系统；控制系统

目录

摘要

Abstract

1 绪  论-1

1.1 研究背景和意义-1

1.1.1 研究背景-1

1.1.2 研究意义-1

1.2 国内外3D打印机的研究现状-2

1.2.1 国外3D打印机的研究现状-2

1.2.2 国内3D打印机的研究现状-3

1.3 3D打印机的技术类型-3

1.4 论文各部分研究的内容-4

2 3D打印机的机械结构设计-6

2.1 主机身结构-7

2.2 传动机构-9

2.2.1 传动部件选型和理论计算-9

2.2.2 传动机构运动分析-13

2.3 挤出机构-13

2.3.1 挤出机构选型-13

2.3.2 挤出丝材-14

2.4 送丝机构-15

2.5 本章小结-17

3 3D打印机的软件系统设计-18

3.1 三维模型创建-18

3.2 分层切片生成Gcode代码-19

3.3 Cura软件操作过程-20

3.4 上位机控制软件-21

3.5 主控板固件-22

3.6 本章小结-23

4 3D打印机控制系统硬件电路设计-24

4.1 控制系统硬件结构-24

4.2 主控制器模块-24

4.2.1 主控制器选型-25

4.2.2 主控制器模块具体设计-25

4.2.3 稳压电路-26

4.2.4 USB转串口下载电路-27

4.3 步进电机驱动模块的设计-28

4.3.1 电机驱动模块选型-28

4.3.2 电机驱动模块具体设计-28

4.4 显示电路与存储电路模块-29

4.4.1 显示模块选型-29

4.4.2 显示与存储模块具体设计-30

4.5 温度测控模块-31

4.6 本章小结-32

5 3D打印机控制系统软件设计-33

5.1 软件开发环境-33

5.2 温度控制算法-33

5.2.1 PID控制算法-34

5.3 步进电机的控制算法-35

5.3.1 步进电机梯形加减速算法-35

5.3.2 两轴联动控制算法-37

5.4 本章小结-38

6 结论与展望-39

6.1 结论-39

6.2 展望-39

致谢-40

参考文献-41