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3D打印技术也称为快速成型,是一门新兴的技术。基于融熔挤制沉积成型(FDM)的3D打印技术发展迅速,具有成型材料广泛、成型设备要求低、操作简单、工作环境要求低等优点,其涉及到材料、机械、电子、软件等领域。喷头是基于FDM的3D打印的关键部件之一,其机械结构复杂,电机速度与温度稳定性是保证喷头吐丝连续均匀的关键。因此,喷头电机驱动与温度控制研究具有重要的意义。本文根据先前FDM喷头的缺陷,在传统FDM喷头的基础上,进行了机械结构优化,有效地解决了FDM喷头的打滑和堵塞问题,为了精确控制步进电机,本文对步进电机进行加减速控制,实现了5段S加减速曲线。建立了有限元分析模型,为温控参数提供了必要的依据,将Bang-Bang控制、PID控制和模糊控制有机结合,获得了温控控制的重要参数,设计了PC端管理软件,实现了数据的实时检测、处理和存储。本文一共分为四部分,第一章介绍了3D打印技术国内外研究和发展概况、应用领域、应用前景、关键技术;概述了FDM工作过程、机械结构和传统加工的差异性;阐述了3D打印在材料和设备方面的难题。FDM喷头在电机速度和温控方面要求较高,探讨了PID控制和模糊控制基本理论,指出了本文的重点。第二章主要介绍了3D打印技术的工作原理,对FDM喷头进行了机械结构设计,对机械结构优化后,使FDM喷头更加满足吐丝、温控和操作要求;计算出了挤出机构的驱动力,设计了FDM喷头的挤出机构的电机驱动电路,FDM喷头挤出的速度和吐丝稳定直接影响FDM喷头的成型质量,为了精确控制步进电机的速度,避免失步,采用了加减速控制,并对步进电机速度控制进行了实验测量,实现了5段S加减速控制。第三章针对FDM喷头建立初步的热分析有限元模型,确定有限元的初始条件、几何条件、物性和边界条件等,在SolidWorks环境下建立了热分析有限元仿真的模型,获得FDM喷头的温度分布,为后续的温度控制提供必要的依据。根据FDM喷头温控的要求,对PID控制和模糊控制的实现进行详细的分析。第四章搭建了FDM喷头温控测试的硬件平台,设计了温控实验的测试软件和PC界面,便于实时监控温度和调整参数,进行了PID温控和模糊温控对比实验。实验结果表明:在FDM喷头中,电机的启动速度为60r/min,电机最高运行速度为600r/min,采用5段S加减速控制实现步进电机起停控制,使步进电机得到了精确的控制,有效的避免了失步现象。在FDM喷头的模糊温控中,控制精度为2。C以内,超调量为3%,稳定时间为105s(PID温控中控制精度为1。C,超调量为10.95%,稳定时间为273s),模糊控制超调量小,稳定时间短,实现了对FDM喷头温度的稳定控制。