3D打印企業(yè)實例 課件 任務(wù)七 3D打印電器接插件、任務(wù)八 3D打印葉輪

學(xué)習(xí)任務(wù)七印3D打電器接

延時符插件工作情境描述延時符某電器廠測試部門接到了測試一系列電器接插件的任務(wù)，該系列零件對硬度和實際使用性沒有很高的要求，但要求測試的周期短、成本低以及有較高的加工精度，經(jīng)反復(fù)對比各種制作工藝，決定利用DLP技術(shù)進行快速成型工作。目

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延時符處理電器接插件數(shù)據(jù)03閱讀任務(wù)單，表述打印電器接插件工作任務(wù)

01制定電器接插件3D打印方案

02電器接插件快速成型04電器接插件后處理05電器接插件任務(wù)評價06學(xué)習(xí)活動1獲取電器接插件3D打印任務(wù)延時符閱讀任務(wù)單，表述打印電器接插件工作任務(wù)

延時符1.組建團隊及任務(wù)分工表6-1組建團隊團隊名稱團隊成員工作任務(wù)

團隊LOGO

延時符表6-2任務(wù)單產(chǎn)品名稱電器接插件編號

時間2天序號零件名稱規(guī)格圖形數(shù)量（套）設(shè)計要求1電器接插件

見下頁附圖1無設(shè)計要求2

備注請在指定時間內(nèi)完成完成日期

生產(chǎn)數(shù)量套1生產(chǎn)部經(jīng)理意見(同意生產(chǎn))日期2.發(fā)放《任務(wù)單》延時符圖6-1電器接插件

電器接插件（如圖6-1所示）是電子產(chǎn)品中各個組成部分之間的電氣活動連接原件，廣泛用于各類電子期間、設(shè)備等中。電器接插件的優(yōu)點在于插取自如、更換方便，只經(jīng)過簡單的拔插過程即可取代搭接、焊接、螺絲連接和鉚釘連接等固定連接方式，并可采用集中連接，可一次連接多組元件。隨著印刷線路板和電子元器件的不斷更新?lián)Q代，更換方便的電器接插件應(yīng)用越來越廣泛。

電器接插件的結(jié)構(gòu)分為接觸件和絕緣件兩部分組成。接觸件起電氣接觸的作用，所用材料為銅及其合金等電的良導(dǎo)體。絕緣件的作用是將接觸件固定并保持絕緣狀態(tài)，所用材料為耐熱塑料。電器接插件用的塑料材料需要具有更高的耐熱性、尺寸穩(wěn)定性、具有足夠的力學(xué)性能、加工流動性要好符合電器接插件越來越小型化的要求，此外還要求要求耐清洗溶劑的侵蝕等。3.了解“電器接插件”延時符4．3D打印的作用

本例需要制作的電器接插件（如圖6-2所示），結(jié)構(gòu)雖不復(fù)雜，但細(xì)小的部分較多。制作本例測試模型，意在大規(guī)模生產(chǎn)前評估產(chǎn)品的設(shè)計，驗證設(shè)計的形狀、匹配和功能，提供概念模型，改善溝通和設(shè)計。使用傳統(tǒng)制造工藝開模，時間長、成本高，只用作模型測試顯然不經(jīng)濟。使用3D打印技術(shù)，可以在前期摒棄生產(chǎn)線降低成本，也能做到較高的精度和復(fù)雜程度，無需開模直接生成零件，有效地縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，是解決模具設(shè)計與制造薄弱環(huán)節(jié)的有效途徑。

本例需制造的一系列電器接插件對硬度和實際使用等功能性沒有較高的要求，更注重高效快捷、低成本和較高的精度，因此選擇使用DLP技術(shù)成型，以期快速得到高度還原設(shè)計意圖的零件模型。圖6-2電器接插件3D數(shù)據(jù)模型學(xué)習(xí)活動2制定電器接插件3D打印方案延時符了解DLP技術(shù)的原理延時符1.DLP打印技術(shù)簡介

數(shù)字化光照加工（DigitalLightingProcessing,DLP）3D打印技術(shù)與SLA技術(shù)十分類似，甚至被認(rèn)為是SLA技術(shù)的一個變種。這兩種技術(shù)都是利用感光材料在紫外光照射下快速凝固的特性來實現(xiàn)固化成型。最早是由德州儀器開發(fā)，主要是通過投影儀來逐層固化光敏聚合物液體，從而創(chuàng)建出3D打印對象。由于其具備紫外光投影快速得應(yīng)用到3D打印領(lǐng)域，成為又一種新的快速成型技術(shù)。延時符（1）工作原理表6-3DLP工作原理DLP設(shè)備中包含一個可以容納樹脂的液槽，用于盛放可被特定波長的紫外光照射后固化的樹脂，DLP成像系統(tǒng)置于液槽下方，其成像面正好位于液槽底部，通過能量及圖形控制，每次可固化一定厚度及形狀的薄層樹脂（該層樹脂與前面切分所得的截面外形完全相同）。液槽上方設(shè)置一個提拉機構(gòu)，每次截面曝光完成后向上提拉一定高度（該高度與分層厚度一致），使得當(dāng)前固化完成的固態(tài)樹脂與液槽底面分離并粘接在提拉板或上一次成型的樹脂層上，這樣，通過逐層曝光并提升來生成三維實體。

DLP技術(shù)要先對影像信號進行數(shù)字化處理，再投影出來。DLP技術(shù)加工時，經(jīng)過高分辨率的數(shù)字光處理器處理的光源，按照切片形狀，發(fā)出相應(yīng)形狀的光斑，投射在光敏樹脂上，每次投射可將一層截面直接固化成型，屬于片狀固化，層層疊加后最終成型。將模型從樹脂池中取出，再經(jīng)必要后處理即可得到要求的產(chǎn)品。延時符（2）DLP工藝特點表6-4DLP工藝特點優(yōu)點成型精度高，質(zhì)量好相比市面上的其他3D打印設(shè)備，由于其投影像素塊能夠做到50μm左右的尺寸，DLP設(shè)備能夠打印細(xì)節(jié)精度要求更高的產(chǎn)品，從而確保其加工尺寸精度可以達到20~30μm表面光滑成型物體表面光滑，基本看不到臺階效應(yīng)。速度快成型速度快，比同類型的SLA工藝更快。缺點設(shè)備價格貴精度較高的商業(yè)級DLP3D打印設(shè)備價格昂貴，工業(yè)級價格更高。材料價格貴DLP技術(shù)所用樹脂材料較貴，且易造成材料浪費。材料保存不易液態(tài)光敏材料需避光使用和保存。尺寸受限適用于小體積物體打印延時符（3）nDLP技術(shù)和SLA技術(shù)的異同

DLP3D打印和SLA3D打印都屬于輻射固化成型，成型過程也較為類似，在產(chǎn)品性能、在應(yīng)用范圍上基本沒有差別。但兩者所用的光源不同，DLP工藝是使用高分辨率的數(shù)字光處理器(DLP)投影儀來照射液態(tài)光聚合物，逐層的進行片狀光固化。而SLA工藝則是激光束由點到線，由線到面掃描固化。因此DLP工藝的成型速度比同類型的SLA立體平版印刷技術(shù)速度更快。延時符2.典型DLP設(shè)備

（1）睿逸DLP800系列快速成型機

大族激光光源事業(yè)部自主研發(fā)制造的睿逸DLP800系列快速成型機采用DLP數(shù)字影像投影技術(shù)，利用集合DMD光陣列發(fā)光原理實現(xiàn)液面的快速固化成型，機型如圖6-3所示。

睿逸DLP800系列3D打印機的優(yōu)點：①面曝光成型方式，速度快，效率高。它利用投射原理成型，在設(shè)備有效加工尺寸內(nèi)無論工件周界大小都不會改變成型速度，與其他種類快速成型機相比，這種面成型的機型所需工作時間最短，特別是批量生產(chǎn)時，其效率更加明顯。②模型精度高，表面光潔度好。X/Y解象度達35um，最小分層厚度為25um。③性能可靠，DLP光機中沒有其他運動組件，整個系統(tǒng)也沒有噴射部分，避免了其他類型3D打印設(shè)備常出現(xiàn)的噴頭堵塞或激光掃描系統(tǒng)損壞的問題，減少了維護成本，并節(jié)省了大量的時間。④通過選用不同材料可制作不同類型及功能用途的3D模型，在工業(yè)級制造環(huán)節(jié)用途廣泛。⑤機身小巧，環(huán)境配備要求低，配套設(shè)備少，能滿足一般辦公室環(huán)境使用；⑥簡易化支撐設(shè)計界面，可以使用Magics及設(shè)備自帶軟件的快速構(gòu)建支撐。圖6-3睿逸DLP800系列3D打印機延時符2.典型DLP設(shè)備

（2）普利生?銳打400機型

上海普利生機電科技有限公司推出的普利生?銳打400機型（如6-4所示）機型作為電器接插件的快速成型設(shè)備系統(tǒng)。普利生?銳打400是一款工業(yè)級的創(chuàng)新型3D打印機，采用立體光固化成型技術(shù)，是全球唯一使用LCD光學(xué)器件的3D打印機。這款3D打印機由普利生機電自主研發(fā)，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，在設(shè)備開發(fā)和配套光固化樹脂的研發(fā)上已走在國際前列。

銳打400具的四大開創(chuàng)性特色：①成型速度比國內(nèi)外同類SLA設(shè)備快5~10倍；②每小時輸出能力是國內(nèi)外同類SLA設(shè)備的10倍以上；③能夠在400毫米級別上實現(xiàn)66微米的成型精度；④具有設(shè)備及光固化樹脂的研發(fā)和生產(chǎn)能力。圖6-4普利生?銳打400學(xué)習(xí)活動3

處理電器接插件數(shù)據(jù)延時符應(yīng)用Magics軟件，處理數(shù)據(jù)延時符導(dǎo)入數(shù)據(jù)本例的數(shù)據(jù)處理采用專業(yè)STL文件處理軟件Magics，在SLA實例中也使用該軟件進行數(shù)據(jù)處理。表6-5導(dǎo)入數(shù)據(jù)步驟點擊“導(dǎo)入零件”命令打開Mgaics，點擊“文件”-“導(dǎo)入零件”窗口

選擇需要處理的STL文件選擇需要處理的電器接插件STL文件，點擊“打開”

導(dǎo)入Magics的電器接插件模型零件模型導(dǎo)入完成。延時符診斷修復(fù)

由于數(shù)模在轉(zhuǎn)換為數(shù)字化的時候，難免會出現(xiàn)一些錯誤，導(dǎo)致模型出現(xiàn)各種缺陷。利用Magics提供的智能化修復(fù)工具——修復(fù)向?qū)?，對模型進行自動分析并根據(jù)錯誤分析結(jié)果決定使用哪個功能進行修復(fù)，以免對產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。修復(fù)十分簡單，操作者只需要根據(jù)提示點擊按鈕進行智能化修復(fù)即可，相對于手動修復(fù)，大大減少了操作時間和修復(fù)的效率。表6-6修復(fù)步驟使用“顯示零件尺寸”命令帶參數(shù)查看零件導(dǎo)入模型后，點擊“視圖”-“顯示零件尺寸”命令，可帶參數(shù)查看待處理零件的結(jié)構(gòu)。選中零件，調(diào)整角度，仔細(xì)觀察和了解零件的結(jié)構(gòu)特征。

“修復(fù)向?qū)А贝翱谠诠ぞ邫邳c擊打開“修復(fù)向?qū)А贝翱?，所有已?dǎo)入的模型均可進行診斷修復(fù)。選中當(dāng)前零件，若想直接修復(fù)，點擊“自動修復(fù)”軟件會后臺直接修復(fù)模型。也可以點擊左上角的“診斷”命令，觀察判斷模型的大體情況。選擇診斷項目開始診斷點擊“診斷”，跳轉(zhuǎn)到診斷界面，點擊“更新”按鈕可查看模型的所有問題。為了避免分析不必要的項目，可以有選擇地分析一些重點項目，以節(jié)約處理時間。例如，本例零件選擇檢測法向錯誤、壞邊、錯誤輪廓、縫隙、孔和殼體等項目。重疊三角面片和交叉三角面片，這兩項由于不會對快速成型加工的模型質(zhì)量構(gòu)成影響，一般不推薦對這兩項進行修復(fù)。

檢測和修復(fù)結(jié)果本例模型數(shù)據(jù)的相關(guān)項目未檢測到錯誤，若檢測到相關(guān)錯誤，可點擊“轉(zhuǎn)到推薦步驟”，會出現(xiàn)推薦的解決方案，點擊“自動修復(fù)”即可修復(fù)基本所有問題。再次點擊“診斷”-“更新”即可看到大部分問題都已修復(fù)。延時符診斷修復(fù)

除了上述的自動修復(fù)功能以外，針對一些包含復(fù)雜錯誤的零件，Magics還提供了豐富的修復(fù)工具，包括平面孔修復(fù)、定向孔修復(fù)、不規(guī)則孔修復(fù)等多種孔修復(fù)工具，三角面片的刪除、創(chuàng)建及分離等操作。以及針對多殼體復(fù)雜零件的殼體轉(zhuǎn)零件工具、干擾殼體過濾、殼體合并等工具。通過使用這些修復(fù)工具，工程師可以方便、快鍵的對各種錯誤進行修復(fù)。表6-7其他修復(fù)方法手動修復(fù)若選擇手動修復(fù)，可以點擊左邊欄的“殼體”，跳轉(zhuǎn)至殼體界面。在“手動”區(qū)，選中相應(yīng)的三角面片，點擊下方的功能按鈕即可進行相應(yīng)的修復(fù)操作，但這個過程漫長耗費時間。

綜合修復(fù)為節(jié)約時間，跳轉(zhuǎn)至“綜合修復(fù)”界面，點擊“自動修復(fù)”，Magics會自動對多種錯誤進行綜合修復(fù)。根據(jù)建議一步步操作，完成上一步修復(fù)后再次進行“診斷”，不斷檢查修復(fù)效果，直至修復(fù)完成。相對于手動修復(fù)，大大減少了操作時間提高了修復(fù)效率。模型診斷和修復(fù)完成，關(guān)閉“修復(fù)向?qū)А贝翱?。點擊“文件”-“零件另存為”將修復(fù)的模型重新保存，等待下一步操作。延時符零件擺放表6-8零件擺放步驟設(shè)置平臺擺放零件前，先設(shè)置加工平臺，將零件導(dǎo)入到平臺上。在工具欄點擊“機器平臺”，打開“選擇機器”窗口，設(shè)置平臺參數(shù)。

添加零件到平臺選好機器導(dǎo)入零件。在工具欄點擊“添加零件到平臺”，打開命令窗口，選擇要載入的零件

載入平臺的零件點擊“確定”載入剛才修復(fù)好的零件模型。需要注意的是，零件加載后，用戶仍然可以改變設(shè)備的設(shè)置，重新打開“選擇機器”窗口設(shè)置即可。

延時符零件擺放

機器平臺載入零件后，需要設(shè)置零件的加工方向。加工方向決定著支撐的生成，而支撐會對表面質(zhì)量帶來影響，這一點在立體光固化中尤為明顯。

在具體實施中，可以通過平移、旋轉(zhuǎn)等功能調(diào)整零件的位置，選擇最佳的擺放位置和角度。選擇擺放位置和角度時，需要從節(jié)約成型樹脂材料、便于后處理等方面綜合考慮。表6-9零件擺放方式水平方向、垂直方向、側(cè)向電器接插件的三種擺放方式在機器平臺中仔細(xì)觀察電器接插件的結(jié)構(gòu)特點，選擇加工方向。單個零件的放置通常有三個方向：水平方向、垂直方向和側(cè)面放置。電器接插件成型制造是多個零部件同時成型，也需要考慮多個零件在機器平臺上的擺放，這個零件布局可人工擺放，也可以由Magics的零件自動擺放功能來實現(xiàn)。

“高級平移”功能在“工具”欄的下拉菜單中點擊“高級平移”彈出設(shè)置窗口“旋轉(zhuǎn)”功能可以通過設(shè)置參數(shù)精確移動零件。點擊“旋轉(zhuǎn)”彈出設(shè)置窗口，也可以通過設(shè)置參數(shù)在三維空間內(nèi)精確旋轉(zhuǎn)零件，也可自行選擇旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)零件。

本例電器接插件示例

本例電器接插件的類似幾個零部件均選擇垂直方向放置，因為采用這個加工方向產(chǎn)生的支撐比較少，有利于節(jié)省樹脂材料，而無論采用水平方向還是垂直方向都會在零件內(nèi)部產(chǎn)生支撐，在后處理的難度上相差不大，因此選擇垂直方向。另外兩個較大的零件由于本身屬于扁平形狀的零件，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點，采用水平方向加工是優(yōu)選方案。需要注意的是，應(yīng)選擇較為平坦的零件底面作為加工底面。因為較平坦的底面是需要后續(xù)打磨處理的，內(nèi)部細(xì)節(jié)較多不易打磨，綜上，選擇外部平坦底面作為加工底面水平方向擺放。延時符生成支撐表6-10生成支撐步驟

點擊自動生成支撐按鈕擺放好零件，點擊“生成支撐”選項卡，點擊紅框中的圖標(biāo)進行自動生成支撐支撐自動生成中并進入“生成支撐”功能界面

支撐的選取自動生成支撐后，也可對支撐進行修改、增加和刪除等操作。在“生成支撐”選項卡下選擇任意一個紅框內(nèi)的支撐選取工具，點擊想選取的支撐，選中的支撐就會顯示為如黑色圈中的綠色或黃色。

支撐的類型及變換、修改和刪除功能在Magics軟件界面的右側(cè)功能欄中的“支撐頁”可看到當(dāng)前支撐的相關(guān)參數(shù)信息，在下方的“支撐參數(shù)頁”可以對當(dāng)前的支撐參數(shù)進行修改，例如可以根據(jù)實際需求對支撐進行類型變換，如想刪除支撐點擊“無”。延時符生成支撐表6-10生成支撐步驟

支撐是SLA類加工技術(shù)的必要條件，它能夠幫助產(chǎn)品順利完成制作。Magics軟件提供的自動生成支撐功能，能夠快速、高效的生成支撐，大大減少用戶的準(zhǔn)備時間并幫助操作人員在符合支撐強度的條件下盡可能節(jié)省支撐的材料使用。線框模式顯示零件多角度查看支撐，可根據(jù)經(jīng)驗把部分多余支撐刪除，以節(jié)省樹脂材料的損耗。切換成線框模式顯示零件，可以清晰看到零件內(nèi)部的支撐，以便進行支撐檢查。

實體模式顯示零件也可以切換回實體模式顯示零件，整體檢查。例如將零件上柱類部件，自動生成的支撐一般為線支撐，需修改為塊支撐以保證柱類在制作時不易壞掉。

修改點支撐的支撐參數(shù)除了刪除，也可以對支撐不足的位置進行加強或者增加支撐。例如最先加工的位置一般是非常受力，但自動生成的支撐不夠，通常都需要增加一條點支撐，并根據(jù)實際需要對點支撐的相關(guān)參數(shù)進行修正。

把支撐轉(zhuǎn)換為STL完成所有支撐編輯工作后，點擊圖標(biāo)，把支撐轉(zhuǎn)換為STL，退出編輯并保存文件。延時符切片表6-11切片方法

切片參數(shù)框內(nèi)的切片厚度即激光成型每掃描一層固化的厚度，對于如本例的小型工件，一般采用0.1mm，若是大型工件可采用0.15mm的厚度。切片文件格式選擇默認(rèn)的CLI即可。設(shè)置切片參數(shù)一定要勾選下方的“包含支撐”激活設(shè)置支撐參數(shù)，支撐的切片厚度要與零件的切片厚度保持一致。然后設(shè)置保存文件的位置點擊確定，進行自動切片，切片完成后將在保存文件的位置生成*.cli及*_s.cli兩個文件。

最后，將切片生成的文件拷貝至相應(yīng)的文件夾，數(shù)據(jù)處理完畢，存入相應(yīng)的成型設(shè)備準(zhǔn)備進入快速成型階段?！扒衅瑢傩浴贝翱谥翁砑油戤?，打開“切片”選項卡，彈出切片窗口。在“切片屬性”窗口設(shè)置切片的相關(guān)參數(shù)。修復(fù)參數(shù)框內(nèi)的參數(shù)一般采用默認(rèn)值，可以不用修改。學(xué)習(xí)活動4

電器接插件快速成型延時符利用DLP技術(shù)打印電器接插件延時符

本例選擇上海普利生機電科技有限公司推出的普利生?銳打400機型機型作為電器接插件的快速成型設(shè)備系統(tǒng)。延時符表6-12電器插件快速成型步驟

1.數(shù)據(jù)載入Prism工作界面將切片數(shù)據(jù)存入DLP成型設(shè)備銳打400的控制電腦中，打開工作軟件Prism。在工作界面的“平臺”處可以看到成型設(shè)備的基本參數(shù)。

載入模型數(shù)據(jù)文件點擊右側(cè)“模型”-“文件”圖標(biāo)，將模型數(shù)據(jù)文件載入。

載入模型的基本參數(shù)載入“模型”窗口后，將顯示該零件的基本參數(shù)，也可以通過設(shè)置縮放模型的大小，增加模型數(shù)量以批量加工多個相同零件。

全部待成型零件載入并排列完畢將所有需要“打印”的數(shù)據(jù)模型依次導(dǎo)入，根據(jù)生產(chǎn)要求設(shè)置相關(guān)參數(shù)，所有零件模型按已設(shè)定好的擺放姿態(tài)和排列方式有序地陳列在機器平臺上。

啟動“打印”此時，點擊“打印”-“啟動”，成型設(shè)備即開始工作。在“打印”窗口可實時查看“打印”進度，以安排生產(chǎn)計劃。延時符表6-12電器插件快速成型步驟

2.快速成型模型成型進行中數(shù)據(jù)載入，啟動打印。成型全程無需人工值守，成型設(shè)備將切片數(shù)據(jù)投影至液態(tài)光敏樹脂聚合物，逐層進行光固化，每層固化時通過類似幻燈片似的片狀固化。

電器接插件模型成型層層疊加，快速高精度地完成模型成型。學(xué)習(xí)活動5

電器接插件后處理延時符DLP產(chǎn)品后處理及注意事項延時符表6-13電器插件后處理步驟

1.清潔刮下工作臺上的多余樹脂并取下模型模型成型完畢，工作臺上升。取模型時要戴手套操作，避免皮膚直接接觸樹脂造成傷害。先將工作臺上多余的樹脂材料刮去，再使用小刮鏟等工具配合手動操作取下已成型的各個零件模型。取模型時動作要輕柔，以免對以零件造成損傷。

使用酒精清洗模型取下的零件，與使用SLA工藝制造的模型一樣，需要使用不同清潔度的酒精進行清洗，洗去模型表面附著的多余樹脂材料。

第三次清洗時用未使用過的酒精清洗模型一般使用酒精清洗三次，酒精的清潔度依次提高，第三次清洗時要用未使用過的酒精進行清洗。

氣槍沖洗零件模型酒精清洗完畢，再用高壓氣槍沖洗零件模型不易清洗的部分。用的酒精可以循環(huán)使用，但一般也不超過3次，清洗過程中也要注意相關(guān)的防護措施，比如佩戴口罩和橡膠手套避免受到不必要的傷害。延時符表6-13電器插件后處理步驟

2.去除支撐用手剝?nèi)ツＰ土慵系闹谓Y(jié)構(gòu)模型零件清洗完畢，用手剝?nèi)コＰ蜕系闹谓Y(jié)構(gòu)。本例模型零件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，剝除時需小心操作。

使用鉗子去除支撐結(jié)構(gòu)模型零件清洗完畢，用鉗子去除模型上的支撐結(jié)構(gòu)。本例模型零件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，剝除時需小心操作。延時符表6-13電器插件后處理步驟

3.二次固化二次固化后的電器接插件模型零件為保證樹脂固化完全，使用紫外光對零件模型進行二次固化。把剛處理好的電器接插件模型放入紫外燈箱，固化30~40分鐘即可。延時符表6-13電器插件后處理步驟

4.打磨使用雕刀去除零件模型上的毛刺和多余支撐結(jié)構(gòu)固化完畢，使用雕刀去除零件模型上的毛刺和多余支撐結(jié)構(gòu)

使用鉗子去除零件模型上多余的支撐結(jié)構(gòu)再使用鉗子去除零件模型上多余的支撐結(jié)構(gòu)。

使用砂紙對零件模型進行打磨使用砂紙對零件模型進行打磨。對零件模型進行細(xì)致處理后，使用DLP技術(shù)快速成型制造的電器接插件模型加工完成。學(xué)習(xí)活動6

電器接插件任務(wù)評價延時符1.鍛煉表達能力2.檢驗工作任務(wù)完成效果3.學(xué)會正確客觀地進行評價延時符表6-14評價表

1.小組展示電器接插件2.三方評價3.3D打印電器接插件工作小結(jié)評價項目考核內(nèi)容考核標(biāo)準(zhǔn)配分小組評分教師評分企業(yè)評分總評任務(wù)完成情況評定（80分）任務(wù)分析正確率100%分；正確率80%分；正確率60%分；正確率<60%分；5

注：此項企業(yè)只需填寫一個總分

制定方案合理10分；基本合理6分；不合理0分10

數(shù)據(jù)處理參數(shù)設(shè)置正確20分；參數(shù)設(shè)置不正確0分；20

打印成型操作規(guī)范、熟練10分；操作規(guī)范、不熟練5分；操作不規(guī)范0分30

加工質(zhì)量符合要求20分；加工質(zhì)量不符合要求0分后處理處理方法合理5分；處理方法不合理0分15

操作規(guī)范、熟練10分；操作規(guī)范、不熟練5分；操作不規(guī)范0分職業(yè)素養(yǎng)（20分）勞動保護按規(guī)范穿戴防護用品每違反一次，扣5分，扣完為止

紀(jì)律不遲到＼不早退＼不曠課＼不吃喝＼不游戲表現(xiàn)積極、主動、互助、負(fù)責(zé)、有改進精神等6S規(guī)范是否符合6S管理要求總分

學(xué)生簽名教師簽名

日期工作任務(wù)名稱：THANKYOUFORYOURGUIDANCE.謝謝

3D打印葉輪學(xué)習(xí)任務(wù)八工作情境描述

廣州快速制造有限公司生產(chǎn)部從市場部接到一份訂單，要求生產(chǎn)汽車渦輪增壓器中的葉輪零件，數(shù)量2件?？蛻籼峁?D模型圖，交貨期為2天。

生產(chǎn)工程師接到工作任務(wù)后，通過任務(wù)單了解并分析客戶需求，根據(jù)客戶提供的3D模型圖，選擇加工方法、材料、設(shè)備等，制定打印工藝，填寫生產(chǎn)制造文檔，排包、生產(chǎn)打印、后續(xù)處理及檢測，完成后交付質(zhì)檢部驗收確認(rèn)。填寫設(shè)備使用情況和維修記錄。目

錄06葉輪任務(wù)評價02制定葉輪3D打印方案03處理葉輪數(shù)據(jù)04葉輪打印成型05葉輪后處理01獲取葉輪3D打印任務(wù)學(xué)習(xí)活動1獲取葉輪3D打印任務(wù)1.閱讀任務(wù)單，表述打印葉輪工作任務(wù)1.組建團隊及任務(wù)分工團隊名稱團隊成員工作任務(wù)

團隊LOGO

2.發(fā)放《任務(wù)單》產(chǎn)品名稱葉輪編號

時間2天序號零件名稱規(guī)格圖形數(shù)量（套）生產(chǎn)要求1葉輪

見圖2加工完零件可直接使用；可作調(diào)整旋轉(zhuǎn)；葉片曲面精度高。2

備注請在指定時間內(nèi)完成完成日期

生產(chǎn)數(shù)量套2生產(chǎn)部經(jīng)理意見(同意生產(chǎn))日期3.了解葉輪

葉輪又稱工作輪（如圖）是轉(zhuǎn)子上的最主要部件,一般由輪盤、輪蓋和葉片等零件組成，是渦輪式發(fā)動機、渦輪增壓發(fā)動機等的核心部件。氣（液）體在葉輪葉片的作用下，隨葉輪作高速旋轉(zhuǎn)，氣（液）體受旋轉(zhuǎn)離心力的作用，以及在葉輪里的擴壓流動，使它通過葉輪后的壓力得到提高，比較常見的有汽車的。

葉輪作為動力機械的關(guān)鍵部件，其加工技術(shù)一直是制造業(yè)中的一個重要課題。隨著技術(shù)的發(fā)展，為了滿足機器高速、高推重的要求，在新的中小型機設(shè)計中大量采用整體結(jié)構(gòu)葉輪。圖

8-2葉輪

從整體式葉輪的幾何結(jié)構(gòu)和工藝過程可以看出：加工整體式葉輪時加工軌跡規(guī)劃的約束條件比較多，相鄰的葉片之間空間較小，加工時極易產(chǎn)生碰撞干涉，自動生成無干涉加工軌跡比較困難。因此在加工葉輪的過程中不僅要保證葉片表面的加工軌跡能夠滿足幾何準(zhǔn)確性的要求，而且由于葉片的厚度有所限制，所以還要在實際加工中注意軌跡規(guī)劃以保持加工的質(zhì)量。3.了解葉輪

葉輪的形狀比較復(fù)雜，葉片的扭曲大，極易發(fā)生加工干涉，因此其加工的難點在于流道、葉片的粗、精加工。根據(jù)整體式葉輪的實際工作情況，整體葉輪的曲面部分精度高，工作中高速旋轉(zhuǎn)，對動平衡的要求高等諸多要求，一般的工藝路線如下：（1）銑出整體外形，鉆、鏜中心定位孔；（2）精加工葉片頂端小面；（3）粗加工流道面；（4）精加工流道面；（5）精加工葉片面；（6）清角。圖8-3葉輪數(shù)控加工4.制造要求分析（1）加工產(chǎn)品名稱

，數(shù)量

，完成時間為

天。（2）此產(chǎn)品為

（A.成品B.測試件）。（3）選擇加工方法

（A.數(shù)控加工B.3D打?。?。因為，葉輪形狀

（A.復(fù)雜B.簡單），葉片的扭曲大，極易發(fā)生加工干涉，加工難度

（A.大B.?。?。使用

（A.數(shù)控加工B.3D打?。┛梢院喕庸すに?、降低成本，做到較高的精度和復(fù)雜程度，直接生成零件，有效地縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，是解決

（A.數(shù)控加工B.3D打?。?fù)雜零件編程加工難題的有效途徑。（4）本產(chǎn)品的生產(chǎn)要求:

根據(jù)以上制造要求分析，選擇

（A.SLMB.SLSC.SLA）3D打印技術(shù)。因為，

（A.SLMB.SLSC.SLA），主要打印尼龍材料，而

（A.SLMB.SLSC.SLA），打印金屬材料。本產(chǎn)品葉輪材料為

（A.尼龍B.金屬）。學(xué)習(xí)活動2制定葉輪3D打印方案了解SLM技術(shù)的原理

選擇性激光熔化(SelectiveLaserMelting，SLM)技術(shù)，是利用金屬粉末在激光束的熱作用下完全熔化、經(jīng)冷卻凝固而成型的一種技術(shù)。1.SLM打印技術(shù)簡介（1）工作原理圖8-4SLM技術(shù)工作原理圖加工（2）SLM技術(shù)和SLS技術(shù)的區(qū)別

SLM工藝一般需要添加支撐結(jié)構(gòu)，其主要作用體現(xiàn)在：1）承接下一層未成型粉末層，防止激光掃描到過厚的金屬粉末層，發(fā)生塌陷；2）由于成型過程中粉末受熱熔化冷卻后，內(nèi)部存在收縮應(yīng)力，導(dǎo)致零件發(fā)生翹曲等，支撐結(jié)構(gòu)連接已成型部分與未成形部分，可有效抑制這種收縮，能使成型件保持應(yīng)力平衡。圖8-5SLM技術(shù)工藝（2）SLM技術(shù)和SLS技術(shù)的區(qū)別

請選擇完成下表區(qū)別SLMSLS名稱

特點在加工的過程中用激光使粉體完全熔化，不需要黏結(jié)劑。使用激光作為熱能量燒結(jié)或者熔化高分子聚合物材料作為粘合劑用于粘合金屬或者陶瓷，粘合以后通過在熔爐加熱聚合物蒸發(fā)形成多孔的實體。。材料

力學(xué)性能

A.選擇性激光熔化B.選擇性激光燒結(jié)C.金屬粉末D.高分子聚合物E.好（3）SLM工藝特點優(yōu)點復(fù)雜結(jié)構(gòu)可一次成型，無需焊接。交付時間大幅減少2/3多種金屬材料可選，常用材料包括鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼、鋁合金、鎳鉻合金、銅等綜合成本降低，可以降低制造成本50%左右

幫助優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，例如用復(fù)雜且合理的結(jié)構(gòu)代替原先的實心體，使成品重量更低，力學(xué)性能卻更好制造傳統(tǒng)方式無法制造的金屬結(jié)構(gòu)件

打印高密度金屬

缺點價格昂貴，速度偏低；精度和表面質(zhì)量有限，可通過后期加工提高。（4）SLM工藝應(yīng)用范圍模具制造●直接燒結(jié)金屬模具，包括內(nèi)部的異形流道和模具外殼，如注塑模具、壓鑄模具、拉伸模具?！衲＞叩男迯?fù)與其他模具部件的快制造?！裢黄苽鹘y(tǒng)模具加工能力的限制，大幅提升最終產(chǎn)品（如注塑件）的生產(chǎn)效率與成型質(zhì)量。航空航天經(jīng)統(tǒng)計，最新的一架F-35LighteningII飛機中有1600個部件是使用SLM工藝快速制造出來的?？湛偷哪腹練W洲宇航防務(wù)集團（EADS）已經(jīng)在研究使用3D打印技術(shù)制造飛機，因為這不僅能降低成本，與傳統(tǒng)制造方法相比更可使各部件的重量輕65%。齒科

金屬義齒、牙冠牙橋、齒科植入釘、活動義齒、正畸裝置等。骨科

人造骨關(guān)節(jié)、骨骼植入體、骨骼鈦板、骨骼導(dǎo)板等。醫(yī)療器械

手術(shù)器械、儀器設(shè)備、手術(shù)定位裝置、金屬義肢等。

湖南華曙高科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)的FS121M選擇性激光熔融設(shè)備（如圖）。FS121M是工業(yè)級選擇性激光熔融快速成型設(shè)備，主要用于醫(yī)療、義齒、醫(yī)療器械加工、植入物加工、科研院校、貴金屬加工。與傳統(tǒng)的零件加工工藝相比，它最大的優(yōu)點在于一次成型，不再需要任何的工裝模具，且加工周期短、易于調(diào)整。此外，此加工方式不受零件的形狀及復(fù)雜程度限制，只需用三維軟件（如CAD、Solidworks等）繪制出零件模型，并保存為STL格式，F(xiàn)S121M就能夠直接利用模型文件燒結(jié)出實體工件。2.設(shè)備與國內(nèi)外同類型設(shè)備相比，F(xiàn)S121M具備如下優(yōu)勢：1)成型速度比國內(nèi)外同類SLS設(shè)備快；2)雙光斑可調(diào)設(shè)計：針對不同的材料可選擇不同的光斑，定制化調(diào)整以更好的匹配材料屬性；3)雙刮刀設(shè)計：配有陶瓷和橡膠兩種刮刀，精度更有保證，薄壁件不易卡死；4)單缸供粉單向鋪粉系統(tǒng)，簡化設(shè)備結(jié)構(gòu)，可刮除燒結(jié)區(qū)域內(nèi)大顆粒氧化雜質(zhì)，有效提高燒結(jié)質(zhì)量；5)全封閉式溢粉收集系統(tǒng)及粉末分離系統(tǒng)，減少粉塵污染，避免工作人員吸入粉塵造成的人身傷害，防止粉塵與空氣接觸引起爆炸；6)氣體平流煙塵循環(huán)凈化系統(tǒng)，有效的去除大顆粒氧化雜質(zhì)，節(jié)約用戶惰性氣體使用成本；7)自主研發(fā)的新型數(shù)字化激光控制系統(tǒng)，使控制精度大大提高，抗干擾能力大大加強2.設(shè)備3.制定工作方案（排包）產(chǎn)品名稱產(chǎn)品編號設(shè)備材料創(chuàng)建時間創(chuàng)建人葉輪201707210選擇：

A.FS121MB.上海聯(lián)泰RS6000C.Fortus450mcD.Objet500Connex3TM選擇：

E.尼龍F.不銹鋼G.ABSH.PLA

學(xué)習(xí)活動3處理葉輪數(shù)據(jù)應(yīng)用BuildStar軟件，處理數(shù)據(jù)1.STL數(shù)據(jù)處理BuildStar軟件是FS121M打印機的配套軟件，用于構(gòu)建加工數(shù)據(jù)包。由于打印機控制軟件MakeStar只能識別Bpf文件，因此三維建模軟件創(chuàng)建的模型需導(dǎo)出為STL格式后，需要再經(jīng)過BuildStar軟件設(shè)置相關(guān)工藝參數(shù)，排列模型的成型位置和方向，并保存為BPF文件后，才能導(dǎo)入控制軟件中進行控制熔化。需要注意的是，在其它電腦上編輯Bpf文件時，需將該Bpf文件導(dǎo)出為Bpz格式的文件，再轉(zhuǎn)入到設(shè)備軟件上轉(zhuǎn)換成Bpf文件方可進行燒結(jié)。圖8-7SLM打印數(shù)據(jù)準(zhǔn)備流程

BuildStar主界面雙擊打開桌面上的BuildStar圖標(biāo)，打開軟件后，出現(xiàn)主界面

改變材料打開文件，選擇“改變材料”選項，確定建造所用的材料為“FS316L不銹鋼材料”。

打印數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的一般流程與其它切片處理軟件相似，包括打印機和材料設(shè)置，導(dǎo)入STL模型，編輯模型，工件參數(shù)設(shè)置，碰撞檢查，保存為BPF文件這幾個階段。不同工件的打印項目主要差別在于工件參數(shù)的設(shè)置。1.STL數(shù)據(jù)處理表8-7STL數(shù)據(jù)處理步驟2.零件擺放

擺放零件前，先將零件導(dǎo)入到平臺上。零件大小不能超過成型范圍。用鼠標(biāo)配合窗口的幾個視角左鍵拖動零件進行排列擺放，確保零件與零件之間必須保持合理的間距，至少0.1mm。表8-8

零件擺放方法

復(fù)制對象

鼠標(biāo)Ctrl+A選中所有模型，點擊鼠標(biāo)右鍵——復(fù)制——副本：1，設(shè)置完后，點擊“確定”后，退出對話框。

系統(tǒng)將自動為這兩套套模型排序。但也可能存在覆蓋的情況，需要手動調(diào)整模型位置。3.生成支撐

添加支撐單擊工具欄中的圖標(biāo)添加模型的支撐文件，打開相應(yīng)地支撐結(jié)構(gòu)文件后，設(shè)置單位為“mm”。表8-9

生成支撐方法4.工藝參數(shù)設(shè)置1.建造參數(shù)

1）buildplatformtemperature成型平臺溫度相當(dāng)于粉末的預(yù)熱溫度，將粉末先預(yù)熱可以避免成型部分翹曲變形。這個參數(shù)與材料有關(guān)。2）SmartFeedGrain智能送粉系數(shù)智能送粉系數(shù)表征的是供粉系統(tǒng)每次送粉的質(zhì)量，這里用系數(shù)表示。1是正常標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)工件多或大時，為了確保成型缸能鋪滿，可以適當(dāng)提高送粉系數(shù)。3）LayerThickness建造層厚建造層厚表示切片間距，等于成型缸每次下降的高度，過大會影響粉末的粘結(jié)效果，過小會使加工時間增加，過大則層與層之間無法粘結(jié)。設(shè)置范圍為0.02-0.03mm。4.工藝參數(shù)設(shè)置2.工件參數(shù)

1）FillLaserPower激光功率在固體粉末選擇性激光燒結(jié)中，激光功率決定了激光對粉末的加熱溫度。如果激光功率低，則粉末的溫度不能達到熔融溫度，不能燒結(jié)，成型制件強度低或根本不能成型。如果激光功率高，則會引起粉末汽化或炭化，影響顆粒之間、層與層之間的粘結(jié)。而激光功率與粉末特性有關(guān)，對于不銹鋼粉末而言，通常設(shè)置為190-200W。

2）FillSpeed掃描速度掃描速度影響的成型件加熱時間。在同一激光功率下，掃描速度不同，材料吸收的熱量也不同，變形量不同引起的收縮變形也不同。當(dāng)掃描速度快時，材料吸收的熱量相對少，材料的粉末顆粒密度變化小，制件收縮??；當(dāng)掃描速度慢時，材料接觸激光的時間長，吸收熱量多，顆粒密度大，制件收縮小。對于不銹鋼粉末而言，通常設(shè)置為700-800mm/s。

3）SlicerFillScanSpacing掃描間距掃描間距指相鄰掃描線之間的距離，距離過大會相應(yīng)零件強度，過小會增加加工時間，取值范圍在0.03-0.1mm之間。4.工藝參數(shù)設(shè)置工件參數(shù)設(shè)置單擊建造配置編輯器圖標(biāo)，設(shè)置并檢查建造參數(shù):加熱器的溫度100℃、智能送粉系數(shù)1.0、建造層厚0.03mm等，設(shè)置完畢后點擊應(yīng)用。單擊圖標(biāo)，設(shè)置工件參數(shù):激光填充掃描功率190W、填充速度700mm/s、掃描線間距0.06mm等，設(shè)置完畢后點擊應(yīng)用。

驗證對話框點擊保存并驗證圖標(biāo)，保存文件，并進一步驗證模式擺放位置是否合適。

信息界面中的參數(shù)設(shè)置情況單擊預(yù)覽選項，點擊，模擬整個過程并計算出時間、高度以及粉末需求量。學(xué)習(xí)活動4葉輪打印成型利用SLM技術(shù)打印葉輪1.打印前準(zhǔn)備打印前檢查確認(rèn)在打印前，應(yīng)仔細(xì)檢查是否有足夠的惰性氣體；工作腔內(nèi)的氧氣濃度是否在安全值以下（減少粉末材料在燒結(jié)時發(fā)生氧化），激光循環(huán)冷卻水水位是否高于安全值；設(shè)備所在的車間環(huán)境溫度保持在25±5℃之間，濕度小于75%。打印前清理用空氣球?qū)㈢R片表面浮物吹掉；用無水酒精沾濕無塵布或無塵紙，輕輕地擦洗表面，注意避免用力地、來回地擦洗，要控制無塵布或無塵紙劃過表面的速度，使擦拭留下的液體立即蒸發(fā)，不留下條紋。

（激光窗口鏡清理）配制燒結(jié)材料根據(jù)軟件計算的粉末高度及粉末材料的密度大致可以計算出需要準(zhǔn)備的粉末重量。不同的金屬粉末在使用前，須經(jīng)該材料對應(yīng)目數(shù)的過濾篩或配套篩網(wǎng)規(guī)格的振動篩過篩，防止有異物在粉末里，影響建造。

注意：更換成型缸燒結(jié)基板時，請穿防護服，佩戴防塵口罩、防護眼鏡和防護手套，以免粉末對人體造成傷害。

（振動篩）啟動設(shè)備確保設(shè)備供電正常；將設(shè)備后側(cè)的主電源開關(guān)旋至ON狀態(tài)：（開啟打印機開關(guān)）

（水冷機開關(guān)）打開電腦及配套軟件MakeStar；打開激光水冷機的電源開關(guān)，確保水冷機處于制冷狀態(tài)。

更換基板點擊MakeStar軟件中的按鈕，進入手動控制界面。點擊運動按鈕，將成型缸活塞上升至工作平面之上2-3mm；將平面度檢查合格的新的基板緩緩放置在活塞板上，并對準(zhǔn)固定螺釘孔，用螺釘將基板連接至活塞板上，并緊固；將成型缸活塞板下降至基板上表面與工作平面平齊或在工作平面之下，更換完成。調(diào)整成型缸活塞位置進入MakeStarM手動控制界面，點擊“運動”按鈕，出現(xiàn)運動控制界面；將成型缸燒結(jié)基板降至工作平面以下：點擊成型缸下的“向下”箭頭；單擊刮刀圖標(biāo)下方的“左極限”或“右極限”單選框，可以控制刮刀左右移動，單擊“停止”按鈕可以使刮刀停止運動；將鋪粉刮刀移動到成型缸上方。

成型缸活塞上升：點擊成型缸下的“向上”箭頭，控制成型缸活塞上升，直至成型缸基板上表面接近刮刀下表面（不接觸）；用塞尺測量基板上表面與刮刀的多點位置之間的距離，并逐步調(diào)整成型缸活塞位置，直到成型缸基板上表面與鋪粉刮刀下表面間的間距為0.05mm。

（塞尺檢測裝高度）上升成型缸更換基板裝粉進入運動控制界面后，系統(tǒng)使能將供粉缸活塞降到原點位置：點擊供粉缸下的“回零極限”按鈕，使活塞直接回到原點；

（供粉缸設(shè)置）在供粉缸上放置匹配燒結(jié)金屬粉末材料目數(shù)的過濾篩，將金屬粉末緩慢倒入過濾篩中，過濾掉粉末大顆?；蚱渌髩K雜質(zhì)，符合燒結(jié)條件的金屬粉末直接過濾到供粉缸中。鋪平粉末將成型缸活塞位置調(diào)整至成型缸基板上表面與鋪粉刮刀下表面間的間距為0.05mm；將鋪粉刮刀移動到右極限位置；將供粉缸活塞上升0.05mm-0.1mm，輸入設(shè)置值，選擇“相對運動”單選框，點擊“向上”箭頭圖標(biāo)；

（設(shè)置供粉缸）將鋪粉刮刀從右側(cè)移動到左側(cè)，重復(fù)該動作，直至工作平面全部被粉末鋪平。2.3D打印過程設(shè)置工作環(huán)境確保工作腔門已關(guān)閉，雙擊MakeStarM啟動軟件，進入軟件的主界面。單擊，進入手動控制界面。設(shè)置成型缸活塞溫度為60℃-200℃（視材料而定）；手動充惰性氣體：充惰性氣體時，須打開集塵系統(tǒng)電源開關(guān)