快速成型與快速制模實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

快速成型與快速制模機(jī)械制造教研室編2023.01說 明本試驗(yàn)指導(dǎo)書將快速原型制造的概念、相應(yīng)的設(shè)備操作、原型制作過程等內(nèi)CAD造型、工藝參數(shù)選擇到原型制作、精度分析及原力量。本試驗(yàn)指導(dǎo)書共編寫了8學(xué)時的試驗(yàn)教學(xué)。其中試驗(yàn)一、二為4課時必做試驗(yàn)以下要求：CAD中心和快速成型試驗(yàn)室進(jìn)展。步驟及將要完成的圖形。進(jìn)試驗(yàn)室時，教師可依據(jù)實(shí)際狀況提出相關(guān)問題，考察學(xué)生復(fù)習(xí)狀況。對未復(fù)習(xí)或預(yù)習(xí)者，教師可拒絕其做試驗(yàn)。學(xué)生在做試驗(yàn)時，必需遵守試驗(yàn)紀(jì)律，不得遲到、曠課和早退。學(xué)生在做試驗(yàn)時，必需疼惜儀器設(shè)備，嚴(yán)格依據(jù)操作步驟上機(jī)。試驗(yàn)報告應(yīng)包括試驗(yàn)?zāi)康摹⒃囼?yàn)內(nèi)容、試驗(yàn)步驟、問題分析等。試驗(yàn)報告書寫等方面綜合打分，把該成績簽在報告成績欄上，并進(jìn)展成績記錄。一、 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

MagicRP軟件根本操作1MagicRP軟件界面及運(yùn)行環(huán)境的配置；2、生疏軟件的根本操作；3MagicRPSTL文件的檢驗(yàn)與修復(fù)；4MagicRP中對零件加支撐的操作；5MagicRP中的分層操作及生成二維層片文件的方法。二、試驗(yàn)設(shè)備PC機(jī)，配置：PIV/512M/TNT64M/10G以上。三、 試驗(yàn)內(nèi)容MagicRPSTL文件的檢驗(yàn)與修復(fù)。四、 試驗(yàn)步驟1MagicRP；2fileMachinesetup中各項(xiàng)設(shè)置；3、生疏根本繪圖命令、顯示命令、圖形變換命令等；4Supportgenerator菜單下的各項(xiàng)命令，并完成對零件加支撐的操作；5FixtoolsbarSTL文件的檢驗(yàn)與修復(fù)方法；6Slicer菜單下的命令，并完成一個零件的切片操作；7Marktoolbar菜單下的標(biāo)記命令，結(jié)合標(biāo)記命令進(jìn)展STL文件的修復(fù)；8demo_files下的圖形的檢驗(yàn)、修復(fù)、加支撐、切片生成CLI文件的操作。9、上機(jī)完畢后，按正確的操作關(guān)閉計(jì)算機(jī)。五、 試驗(yàn)要求1、在規(guī)定的時間內(nèi)完成上機(jī)任務(wù)；2、必需試驗(yàn)前進(jìn)展復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)試驗(yàn)內(nèi)容；3、在生疏命令過程中，留意相像命令在操作中的區(qū)分；4、圖形檢驗(yàn)、修復(fù)、切片完成后，需經(jīng)指導(dǎo)教師認(rèn)可后，方可關(guān)閉計(jì)算機(jī)；5、完成試驗(yàn)報告一份。六、試驗(yàn)報告要求1STL圖形修復(fù)的步驟；2、在報告中答復(fù)下面問題；3MagicRP軟件有什么功能；4STL文件進(jìn)展檢驗(yàn)與修復(fù)；5、常用的快速成型工藝方法有哪些。試驗(yàn)二熔融積存成形工藝成型件制作一、試驗(yàn)?zāi)康陌盐湛焖僭椭圃旒夹g(shù)的工作原理；進(jìn)一步理解快速原型制造的方法；加深對快速成形技術(shù)的理解和生疏；生疏快速成形技術(shù)的根本流程；推廣該項(xiàng)技術(shù)的普及和應(yīng)用。二、試驗(yàn)內(nèi)容1、生疏和使用三維軟件，并進(jìn)展特定零件的的建模，構(gòu)造原形件。2、利用專用計(jì)算機(jī)對原形件進(jìn)展切片，生成STL文件，并將STL文件送入FDM快速成型系統(tǒng)；3、對模型制作分層切片；生成數(shù)據(jù)文件；4、快速原型機(jī)按計(jì)算機(jī)供給的數(shù)據(jù)逐層積存，直至原形件制作完成；5、觀看快速原型機(jī)的工作過程，分析產(chǎn)生加工誤差的緣由，提出解決的方法。三、試驗(yàn)主要儀器設(shè)備1、FDM快速成型系統(tǒng)一臺；2、造型計(jì)算機(jī)；3、PVC絲狀材料。四、試驗(yàn)原理快速成形(Rapidprototyping快速成形(Rapidprototyping,ＲＰ)技術(shù)是20世紀(jì)80年月問于ＲＰ技術(shù)可以使數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)化為物理模型造技術(shù)的使能技術(shù)之一?？焖偈㈤_機(jī)外形如圖1所示。4.2快速原型技術(shù)的根本工作過程快速成形技術(shù)是由ＣＡＤ模型直接驅(qū)動的快速制造簡單外形三維物理實(shí)體技術(shù)的總稱。其根本過程是：1、首先設(shè)計(jì)出所需零件的計(jì)算機(jī)三維模型，并依據(jù)通用的格式存儲STL文件；2〔Ｚ方向

1快速成型機(jī)則將該模型離散為一系列有序的單元，通常將其按肯定厚度進(jìn)展離散(習(xí)慣稱為分層)，把原來的三維ＣＡＤ模型變成一系列的層片CLI文件；3、再依據(jù)每個層片的輪廓信息,輸入加工參數(shù)，自動生成數(shù)控代碼；4、最終由成形機(jī)成形一系列層片并自動將它們聯(lián)接起來，得到一個三維物理實(shí)體。這樣就將一個物理實(shí)體簡單的三維加工轉(zhuǎn)變成一系列二維層片的加工驅(qū)動的成形過程?？焖僭图夹g(shù)的特點(diǎn)1、由ＣＡＤ模型直接驅(qū)動；2、可以制造具有簡單外形的三維實(shí)體；3、成形設(shè)備是無需專用夾具或工具的成形機(jī)；4、成形過程中無人干預(yù)或較少干預(yù)；5、精度較低；分層制造必定產(chǎn)生臺階誤差，積存成形的相變和凝固過程產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力也會引起翹曲變形，這從根本上打算了ＲＰ造型的精度極限。圖圖2 LOM－熔融沉積成型原理圖我國ＲＰ技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用現(xiàn)狀自20世紀(jì)90年月初我國學(xué)者從國外生疏了ＲＰ技術(shù)后,即著手爭論。在我國科技人員不懈的努力下,經(jīng)過10用效勞方面的差距尤為突出。經(jīng)過10年的努力，我國研制出了ＳＳＭ、ＨＲＰ、ＨＲＰＳ系列分層實(shí)體制造(ＬＯＭ)(ＳＬＡ)成形機(jī)；ＡＦＳ-300型選擇性激光燒結(jié)(ＳＬＳ)(ＦＤＭ)。有了具用材料；基于ＲＰ的人工骨骼復(fù)制、生物活性材料成形技術(shù)爭論等領(lǐng)域。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國現(xiàn)有ＲＰ設(shè)備100余臺，其中國產(chǎn)設(shè)備約占50%，國產(chǎn)設(shè)備使市場奠定了根底。另外，由于ＲＰ技術(shù)的問世，為電鍍模、金屬冷噴模、石膏模、硅膠模等模具制造技術(shù)ＲＰ技術(shù)，使得生產(chǎn)周期縮短，本錢大大下降。型成形機(jī)，也即所謂的“三維打印機(jī)自己設(shè)計(jì)自己制造所寵愛的工藝品?？焖僭蜋C(jī)主要特性簡介設(shè)備以數(shù)控機(jī)床原理設(shè)計(jì)，剛性好，運(yùn)行平穩(wěn)，牢靠性高；特有的填充路徑網(wǎng)格優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，使原型外表質(zhì)量更高；系統(tǒng)軟件可以對STL格式原文件實(shí)現(xiàn)自動檢驗(yàn)、修補(bǔ)功能；設(shè)備以數(shù)控機(jī)床原理設(shè)計(jì)，剛性好，運(yùn)行平穩(wěn)，牢靠性高；特有的填充路徑網(wǎng)格優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，使原型外表質(zhì)量更高；系統(tǒng)軟件可以對STL格式原文件實(shí)現(xiàn)自動檢驗(yàn)、修補(bǔ)功能；絲材寬度自動補(bǔ)償技術(shù)，保證零件精度；絲材成型后的可打磨性好，易于后期精加工；擠壓噴射噴頭無流涎、高響應(yīng)；高質(zhì)量元器件及傳感系統(tǒng)，具報警裝置，牢靠性高，可長時間連續(xù)運(yùn)行；周密微泵增壓系統(tǒng)掌握的遠(yuǎn)程送絲機(jī)構(gòu)，確保送絲過程持續(xù)、穩(wěn)定；快速切換噴嘴構(gòu)造，便于保養(yǎng)、修理及更換；設(shè)備運(yùn)行過程無毒，無味，無音，可在辦公室工作。五、試驗(yàn)方法和步驟擠壓噴射噴頭無流涎、高響應(yīng)；高質(zhì)量元器件及傳感系統(tǒng)，具報警裝置，牢靠性高，可長時間連續(xù)運(yùn)行；周密微泵增壓系統(tǒng)掌握的遠(yuǎn)程送絲機(jī)構(gòu)，確保送絲過程持續(xù)、穩(wěn)定；快速切換噴嘴構(gòu)造，便于保養(yǎng)、修理及更換；設(shè)備運(yùn)行過程無毒，無味，無音，可在辦公室工作。1、課外造型首先生疏快速成形的機(jī)理、過程、工藝，尤其是熔融積存成形工藝FD造實(shí)習(xí)的根底上對試驗(yàn)設(shè)備MEM250有一個更深入的了解。利用課外時間自己構(gòu)思和完成薄殼類零件的造型。所使用的軟件不限〔推舉使用CTI*.ST_.ST2023322、上機(jī)切片在試驗(yàn)室里把設(shè)計(jì)好的三維零件圖存入計(jì)算機(jī)中，選取組內(nèi)有代表性的三維圖由指導(dǎo)_CLI2023323、機(jī)器造型處理好的CLI文件經(jīng)檢查無誤后即可送至成形機(jī)造型。先由指導(dǎo)教師演示成形機(jī)的使用方法，然后由局部同學(xué)操作。其中造型前成形機(jī)的預(yù)熱、調(diào)平和預(yù)先制作零件底座〔便于成形件的剝離〕均很耗時，觀看造型工藝過程，生疏成形所要求的各部件動作及其協(xié)調(diào)關(guān)系。成形機(jī)的預(yù)熱：噴頭部位熱至220℃，成形室熱至70℃，熱平衡前方可使用，尤其留意噴頭部位未到達(dá)規(guī)定溫度時不能翻開噴頭按鈕。成形機(jī)的調(diào)平：調(diào)整工作臺三個支腳螺釘，并用塞尺測量噴頭與工作臺間隙，保證工作臺水平；100×100×1mm基底一起從工作臺取下；具體操作方法請指導(dǎo)教師參照機(jī)床操作規(guī)程給同學(xué)講解。另外，關(guān)于快速成形的工藝及應(yīng)用也請指導(dǎo)教師結(jié)合墻上掛圖在試驗(yàn)開頭前再給同學(xué)作以簡要介紹。4、參觀樣品試驗(yàn)前后，參觀以前同學(xué)制作的樣品，留意考察以下幾點(diǎn)：成形方向的選??；掃描速度和出絲速度的匹配；零件和基底的粘結(jié)結(jié)實(shí)度；成形件外表是否光滑；成形件的臺階效應(yīng)是否明顯。5、試驗(yàn)報告試驗(yàn)完畢后，兩周內(nèi)提交一份打印的試驗(yàn)報告。內(nèi)容應(yīng)包括：總結(jié)你所查到的現(xiàn)有快速成形工藝的優(yōu)缺點(diǎn)；本次試驗(yàn)?zāi)闼O(shè)計(jì)的三維圖〔插入word文檔中；結(jié)合試驗(yàn)過程及你所看到的實(shí)體零件，總結(jié)你所想到的成形過程中應(yīng)留意的問題及其對精度的影響〔包括數(shù)據(jù)處理和加工過程；闡述對快速成形技術(shù)推廣的生疏。以上報告內(nèi)容字?jǐn)?shù)不限，但請照實(shí)填寫你的真實(shí)看法，以便于我們集思廣益，更好地作好該技術(shù)的教學(xué)和推廣工作。六、試驗(yàn)留意事項(xiàng)1、存儲之前選好成形方向，一般依據(jù)“底大上小”的方向選取，以減小支撐量，縮短數(shù)據(jù)處理和成形時間；2、受成形機(jī)空間和成形時間限制，零件的大小掌握在80×80×50mm3、盡量避開設(shè)計(jì)過于細(xì)小的構(gòu)造，如直徑小于5mm4、在切片之后文件的擴(kuò)展名必需手工敲入，系統(tǒng)不能自動添加，如99032_；5、尤其留意噴頭部位未到達(dá)規(guī)定溫度時不能翻開噴頭按鈕。七、思考題快速原型制造過程中滾珠絲杠螺母之間的間隙會對造型產(chǎn)生怎樣的影響？造型精度會影響零件精度嗎？切片的間距的大小對成形件的精度和生產(chǎn)率會產(chǎn)生怎樣的影響？快速原型制造方法使用的場合有哪些？你認(rèn)為快速原型制造方法的應(yīng)用前景怎樣？一、試驗(yàn)?zāi)康腁FS-3000型激光快速成型機(jī)掌握面板；生疏粉末激光快速成型件的制作過程；生疏快速成型件的后處理工藝；理解快速成型在生產(chǎn)中的應(yīng)用。二、試驗(yàn)設(shè)備AFS-3000型激光快速成型機(jī)1臺三、試驗(yàn)內(nèi)容型激光快速成型機(jī)進(jìn)展粉末激光快速成型的根本操作；分析激光功率及掃描速度對成型件質(zhì)量的影響；對成型件進(jìn)展后處理。四、試驗(yàn)步驟開機(jī)操作將鑰匙開頭置于開位，按下綠色開頭按鈕；按操作面板上通風(fēng)鍵和照明鍵，成型室和掌握柜排風(fēng)裝置，成型室照明燈開啟；按冷卻器開關(guān)鍵，激光制冷器開頭工作；依次按掃描器、電機(jī)和指示光開關(guān)，此時應(yīng)有束紅光照到成型缸的中心部位；檢查并清掃成型機(jī)鋪粉軌道及工作平臺使之清潔無異物；檢查集料箱中集料狀況，成型一般件時應(yīng)保證料箱存料低于箱的三分之一高度，成型超高件時應(yīng)保證箱空；用吹氣球海外僑胞激光窗口鏡，使之清潔無塵附著；AFSAFS掌握程序。鋪粉小車自動回位。成型操作AFIFILEOPENAFI文件；修改成型參數(shù)；加料。將供料缸活塞下降到適宜位置，參加選用的粉料，盛滿高于工作平臺6~7mm；將成型缸活塞上升到適當(dāng)位置，建議升至距工作平臺上外表5mm處；反復(fù)運(yùn)行鋪粉裝置直到將成型缸填滿鋪平；將加熱燈移到成型缸上方位置，按操作面板上加熱鍵，調(diào)整加熱功率掌握鍵使功率到達(dá)最大，將粉體外表加熱；按操作面板上激光鍵，開啟激光。調(diào)整激光功率調(diào)整鈕。依據(jù)不同原料和零件，選擇適當(dāng)功率。在成型中可依據(jù)需要調(diào)整功率；假設(shè)要在無人值守的狀況下完成成型，可選擇自動停機(jī)功能；用紅外測溫儀測量成型缸粉體外表溫度，當(dāng)溫度到達(dá)要求時，即可開頭零件成型；成型數(shù)層后，將加熱功率逐步調(diào)低到肯定功率值，使成型缸粉體外表的溫度恒定在成型所需的溫度范圍內(nèi)；認(rèn)真觀看燒結(jié)過程，假設(shè)有特別，可隨時敲ESC鍵退出，修改工藝參數(shù)后重開頭燒結(jié)。留意：成型燒結(jié)過程中，切忌身體的任何部位進(jìn)入成型室，以避開受激光燒傷。停機(jī)操作零件完成后，此時應(yīng)開電機(jī)、通風(fēng)和照明開關(guān)；將料缸活塞下降適當(dāng)距離，以便將成型缸未燒結(jié)的粉料清回料缸；將加熱燈移至料缸一側(cè)，使成型缸活塞分段上升至適當(dāng)高度〔略低于零件高度〕，邊上升邊用毛刷沿零件外輪廓將零件四周未燒結(jié)的粉末輕輕掃入料缸或成型缸；用鏟等關(guān)心工具，將零件鏟起，留神取出成型室，放入專用清理盤中；用適宜的毛刷和專用工具將件上多余附著粉去除至盤中，然后在排塵條件下，將零件上粘附細(xì)粉吹去；將零件放入專用盤中，按需要留神打磨；關(guān)機(jī)。關(guān)閉掌握面板中各掌握形關(guān)，再按紅色停頓鈕，成型機(jī)斷電。成型件的后處理刷浸樹脂：用毛刷均勻地將原型件刷浸專用脂2~3遍，以均勻浸透為度；在干凈、枯燥、通風(fēng)的環(huán)境下放置2~3h，使樹脂初步固化；將原型件放置在烘干箱內(nèi)，將烘干箱內(nèi)的溫度調(diào)至60~70℃，保溫4~6h；對于承受分割加工的大尺寸的原型件，用樹脂膠將其粘接成整體；100號~400號砂紙將原型件外表處理至要求的粗糙度；對于有顏色要求的原型件，可對原型件外表作噴漆處理。五、試驗(yàn)要求必需試驗(yàn)前進(jìn)展復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)試驗(yàn)內(nèi)容；必需完成一個成型件的制作任務(wù)并完成后處理；完成試驗(yàn)報告一份。六、思考題1、激光粉末燒結(jié)快速成型機(jī)理有哪些？2、激光粉末燒結(jié)的工藝參數(shù)主要有哪些？3、常用的激光粉末燒結(jié)的材料有哪些？各有什么特點(diǎn)?一、試驗(yàn)?zāi)康纳枵婵兆⑿蜋C(jī)的根本操作及用途；生疏硅橡膠模具的制作工藝過程；生疏雙組份塑料件的后處理工藝；了解快速成型在生產(chǎn)中的應(yīng)用。二、試驗(yàn)設(shè)備HZB-I型真空注型機(jī)1臺三、試驗(yàn)內(nèi)容HZB-I型真空注型機(jī)進(jìn)展快速硅膠模具制作。四、試驗(yàn)步驟3所示。1、打磨處理原型，保證原型件外表有較好的粗糙度；2、制作圍框、設(shè)定澆口位置和排氣棒位置，并將原型件懸空在圍框內(nèi)固定好，不能在澆注和抽真空時錯位；3、將A、B兩種組份在真空注型機(jī)內(nèi)按比例混合，并攪拌硅膠并進(jìn)展預(yù)抽泡；4、將硅膠沿邊框倒下，防止硅膠將原型件沖歪；5、將硅膠再放到真空機(jī)內(nèi)抽真空；640-60℃，將硅膠模具在其內(nèi)固化；7、使用專用工具切割模具，分模面割成鋸齒狀或波浪狀，便于合模定