制造技术工程训练课件作者朱华炳第6章节快速成形.ppt

6.3.1 ?FDM工艺方法 * 图6-3 熔融沉积成形法原理图 1-成型材料丝盘 2-升降工作台 3-工件 4-喷嘴 5-支撑材料丝盘 6-丝材 7-送丝机构 8-加热单元 9-支撑材料 6.3.2 ?FDM系统组成 * 1.主机系统 由外壳、主框架、XY 扫描运动系统（包括丝杠、导轨、伺服电机）、升降工作台系统（包括步进电机、丝杠、光杠、台架）、喷头、送丝机构、成型室（包括加热元件、测温传感器）组成。 2.电控系统 由运动控制系统和温度控制系统两部分组成。 1)计算机（PC）通过数控卡控制XYZ扫描运动系统，其中X和Y运动单元由伺服控制器、AC伺服驱动器、AC伺服电机和传动 导向机构四部分构成；Z向运动单元由步进控制器、直流步进驱动器、步进电机和传动导向机构四部分构成；喷头压力控制系统由步进电机及传动部件构成。喷头及送丝机构也通过数控卡进行控制 2)温控系统由加热器、温度传感器和智能温度控制表组成。 6.3.3? FDM工艺过程 1.数据准备 包括三维模型设计、STL文件输出和选择成型方向、添加支撑结构。 2.原型制作 按操作程序进行FDM原型制作。 3.后处理 手工剥去支撑材料。 如果必要可打磨、喷漆、电镀、拋光等。 * 1.数据准备 2.原型制作 3.后处理 1.数据准备 (1)零件三维CAD造型 三维建模一般使用Pro/E、UG、 CATIA、SolidWorks、MDT等三维建模软件，这些软件可以通 过“另存为”或“导出到”之类的命令将三维实体模型转换 成三角形面片格式的STL文件。 * 图6-6 零件三维模型图 图6-7 零件STL模型 6.3.3? FDM工艺过程 (2)启动控制软件 启动Aurora软件载入需要成型的STL模型文件。如果模型已经处理完毕，也可直接载入CLI模型，进入原型制作阶段。 第一次运行Aurora需要连接好三维打印机/快速成型系统和计算机，然后打开计算机和三维打印机/快速成型系统，启动软件，选择菜单“文件→三维打印机→连接”，系统自动和快速成型系统通讯。系统会自动读取系统参数，并保存到计算机中。 选择一个或多个STL文件后，系统开始读入STL模型，并在最下端的状态条显示已读入的面片数（Facet）和顶点（Vertex）。读入模型后，系统自动更新，显示STL模型。 可将若干个STL文件合并为一个模型STL文件，或是将一个模型STL文件分解为多个模型STL文件。后续的操作只对当前模型进行。当前模型会以系统设定的特定颜色显示（该颜色在“查看→彩…”命令中设定）。 * 6.3.3? FDM工艺过程 如果载入的STL文件有缺陷（法向错误、裂缝、空洞、悬面 、重叠面和交叉面等），需要先进行修复，使用“校验并修复”命令。 6.3.3? FDM工艺过程 图6-8 Aurora软件界面 图6-9 载入多个STL模型 * （3）选择成型方向、添加支撑结构 因物体外表形状及截面厚度的不同，加工出来的模型表面平滑度也不同，接近水平的曲面呈现较明显的阶梯状纹路，接近垂直的曲面的阶梯状断差较小，加工面较平滑。所以在加工前应针对工件形状特性，调整物体方位，以求得最佳外形。 由于工件是由薄层堆积起来的，成形方向一般设定为Z轴，如图6-11所示，成形方向上的材料物性与其它方向相比会有较大的不同，在确定成形方向时也应加以考虑。 * 图6-11 成型方向 6.3.3? FDM工艺过程 选择成型方向有以下几个原则： 1）不同表面的成型质量不同，上表面好于下表面，水平面好于垂直面，垂直面好于斜面，水平方向精度好于垂直方向的精度。应使大部分平面（特别是大平面）水平的方向摆放，应选择重要的表面作为上表面。如果有较小直径（小于10 mm）的立柱、内孔等特征，尽量选择垂直方向成型。 2）不同表面的成型质量不同，水平方向的强度高于垂直方向的强度。如果需保证强度，选择强度要求高的方向为水平方向。 3）应减少支撑面积，降低支撑高度，尽量避免出现水平投影面积小、高度高的支撑面，如图6-12所示。 * 6.3.3? FDM工艺过程 以上原则需根据模型情况灵活确定。例如，如竖直的立柱精度好，但细长的立柱在成型方向上的强度较差，故应根据需要综合考虑。必要时可将零件模型分割成几块进行加工，最后再粘接成整体。 图6-12 需要添加的支撑 支撑 支撑 支撑 * 6.3.3 ?FDM工艺过程 （4）分层 分层是三维打印/快速成型的第一步，在分层前，首先要检查三维模型并修正其错误，确定成型方向。