金屬增材制造工藝制訂與實施 課件 項目五 打印制作拓?fù)鋬?yōu)化的摩托車支架

項目五打印制作拓?fù)鋬?yōu)化的摩托車支架THREEDIMENSIONALPRINTINGSLM:Selectivelasermelting（選擇性激光熔化）是利用金屬粉末在激光束的熱作用下快速熔化、快速凝固的一種技術(shù)?！督饘僭霾闹圃旃に囍朴喤c實施》教材課件任務(wù)一項目獲取與分析項目學(xué)習(xí)目標(biāo)YOURLOGOLearningObjectives

1.了解摩托車支架的相關(guān)應(yīng)用場景；2.掌握拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計的基本概念及基本設(shè)計流程；3.了解鋁合金材料的特點(diǎn)和打印成形的工藝特性；4.能制定本產(chǎn)品增減材混合制造的工藝規(guī)程；5.能應(yīng)用切片軟件，合理選擇加工參數(shù)，生成打印程序；6.能夠操作金屬打印機(jī)完成本項目制件的打印工作；7.能夠了解掌握本項目制件所有相關(guān)后序處理操作。※項目情境：某摩托車企業(yè)試制新產(chǎn)品，對原摩托車“支架”進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計?，F(xiàn)將改進(jìn)模型交由增材制造事業(yè)部進(jìn)一步進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計，并進(jìn)行力學(xué)仿真測試，測試結(jié)果溝通確認(rèn)后執(zhí)行打印。打印完成后，由本事業(yè)部進(jìn)行機(jī)械加工后處理。該產(chǎn)品數(shù)量為兩件，材料為鋁合金。生產(chǎn)工程師接到任務(wù)以后，通過任務(wù)單了解并分析客戶需求，檢查并優(yōu)化模型，根據(jù)最終確認(rèn)模型選擇加工方法、材料、設(shè)備等，制定打印工藝，由設(shè)備操作員完成打印及相關(guān)后處理，再交付質(zhì)檢部驗收確認(rèn)，并填寫相關(guān)記錄，及時發(fā)送給客戶。任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)STATUSOFINDUSTRYDEVELOPMENTYOURLOGO?任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解摩托車支架的應(yīng)用條件和環(huán)境；

2.了解摩托車支架采用增材工藝制造的優(yōu)勢與意義；

3.理解拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計的基本概念及實際應(yīng)用意義；

4.掌握鋁合金材料的工藝特性，并結(jié)合現(xiàn)場條件制定加工工藝方案。任務(wù)一

項目獲取與分析任務(wù)一項目獲取與分析【任務(wù)工單】產(chǎn)品名稱摩托車編號

周期5天序號零件名稱規(guī)格材料數(shù)量/套生產(chǎn)要求1摩托車支架ф60*50鋁合金AlSi10Mg21.對原模型進(jìn)行工況分析，并進(jìn)一步拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計；2.模型切片處理并增材打印整體部分；3.完成打印件的相關(guān)后序處理，確保機(jī)加工尺寸精度。2

3

備注

接單日期：生產(chǎn)部經(jīng)理意見（同意生產(chǎn)）完成日期：請參見圖2-1-1，了解“摩托車支架”零件的最終效果：圖2-1-1摩托車支架零件效果圖任務(wù)一項目獲取與分析任務(wù)一項目獲取與分析【項目分析】一、圖樣分析下圖為“摩托車支架”的原始零件圖（圖5-1-2），工作場景圖（圖5-1-3），約束和載荷約束示意圖（圖5-1-4）。

圖5-1-2摩托車支架圖紙任務(wù)一項目獲取與分析【項目分析】一、圖樣分析下圖為“摩托車支架”的原始零件圖（圖5-1-2），工作場景圖（圖5-1-3），約束和載荷約束示意圖（圖5-1-4）。

圖5-1-3摩托車支架工作場景圖任務(wù)一項目獲取與分析【項目分析】一、圖樣分析下圖為“摩托車支架”的原始零件圖（圖5-1-2），工作場景圖（圖5-1-3），約束和載荷約束示意圖（圖5-1-4）。

圖5-1-4約束和載荷約束示意圖任務(wù)一項目獲取與分析根據(jù)以上圖，現(xiàn)做如下分析：1.整體分析本產(chǎn)品是一款輕量化的摩托車支架，該支架的主要作用是連接減震器端和車架連接端，起到連接、調(diào)節(jié)的作用，主要的載荷同樣也來自減震器端和車架連接端。本產(chǎn)品需要根據(jù)實際的受載情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕{(diào)整，這里的簡化調(diào)整指的是拓?fù)鋬?yōu)化前的步驟，從而滿足使用前提下的最小安全系數(shù)和最大位移量。拓?fù)鋬?yōu)化后支架的結(jié)構(gòu)輪廓將發(fā)生很大的變化，結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致的制造工藝發(fā)生改變。完全依靠傳統(tǒng)的減材工藝已經(jīng)滿足不了輕量化支架的生產(chǎn)要求，因此本次制造工藝采取先用增材制造完成支架的整體打印制造，后用減材制造完成結(jié)構(gòu)件上關(guān)鍵配合面和孔的加工。2.尺寸分析該零件總體尺寸不大，整體的制造工藝為先增材后減材，考慮到金屬增材制造精度較高（±0.1mm/100mm以內(nèi)，最高可以達(dá)到±0.05mm），因此未注公差尺寸不進(jìn)行減材工藝。標(biāo)注尺寸公差和粗糙度的面或孔進(jìn)行增材之前要留出減材精加工余量0.5mm。由于拓?fù)鋬?yōu)化后零件的結(jié)構(gòu)輪廓不方便裝夾，所以該構(gòu)件要與打印基板一體進(jìn)行減材加工，最后再從打印基板上切割下來。3.表面質(zhì)量本制品加工完成后要進(jìn)行去應(yīng)力退火，退火后進(jìn)行噴砂處理，再進(jìn)行減材加工保證尺寸和表面精度，最后進(jìn)行線切割取件，并手工祛除支撐，并提高表面質(zhì)量。任務(wù)一項目獲取與分析二、相關(guān)知識1.摩托車支架的應(yīng)用情境

摩托車不僅作為一種代步工具，而且己經(jīng)被作為一種休閑娛樂方式，這就對摩托車的綜合性能及外觀提出了更高的要求。為提高產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和降低開發(fā)成本，有限元分析技術(shù)必須貫穿整個開發(fā)過程，可以在樣品、樣車之前，模擬零部件甚至整車的性能和工作狀態(tài)，避免傳統(tǒng)設(shè)計方法（設(shè)計-試制-測試-改進(jìn)設(shè)計-再試制）的重復(fù)過程，使產(chǎn)品在整個開發(fā)過程中處于可預(yù)見、可控制的狀態(tài)。

2016年5月，空客集團(tuán)發(fā)布了世界上第一輛3D打印摩托車（圖2-1-5）。這款摩托車最大的特點(diǎn)是重量輕、結(jié)構(gòu)優(yōu)，其車身總重量僅為35公斤，比普通的電動摩托車輕30%。而空客集團(tuán)能取得這樣的突破，與其綜合應(yīng)用的拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)和3D打印技術(shù)有重大關(guān)系——通過拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)，將框架設(shè)計成仿生力學(xué)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了材料的最佳分布；通過增材制造技術(shù)完成關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)制造。任務(wù)一項目獲取與分析圖5-1-5世界首輛3D打印摩托車任務(wù)一項目獲取與分析2.什么是拓?fù)鋬?yōu)化？

拓?fù)鋬?yōu)化（TopologyOptimization）是在給定的3D幾何設(shè)計空間內(nèi)，根據(jù)設(shè)計人員設(shè)置的定義規(guī)則來優(yōu)化材料的布局及結(jié)構(gòu)的過程。目標(biāo)是通過對設(shè)計范圍內(nèi)的外力、荷載條件、邊界條件、約束以及材料屬性等因素進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和優(yōu)化，從而最大限度的提高零件的性能?？傊?fù)鋬?yōu)化的主要思想是：將尋求結(jié)構(gòu)的最優(yōu)拓?fù)鋯栴}轉(zhuǎn)化為在給定的設(shè)計區(qū)域內(nèi)尋求最優(yōu)的材料分布問題，最終得到最佳的材料分配方案。這種方案在拓?fù)鋬?yōu)化中表現(xiàn)為“最大剛度”設(shè)計，即同一結(jié)構(gòu)，在材料相同的情況下，拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果（不同的材料分布形式）可以使結(jié)構(gòu)整體剛度最大。正是由于拓?fù)鋬?yōu)化的優(yōu)越性以及增材制造的可行性，越來越多的工程設(shè)計人員開始在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中應(yīng)用拓?fù)鋬?yōu)化分析來指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計。拓?fù)鋬?yōu)化屬于有限元分析技術(shù)的一種具體應(yīng)用，而拓?fù)鋬?yōu)化就是按照拓?fù)淅碚摚Y(jié)合有限元分析技術(shù)，對結(jié)構(gòu)件的幾何形狀、幾何截面方面的優(yōu)化（參見圖5-1-6）。圖5-1-6

典型的拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)件任務(wù)一項目獲取與分析3.拓?fù)鋬?yōu)化軟件分析設(shè)計流程。（1）首先，設(shè)計人員確定零件所需的最小設(shè)計空間。（2）定義外部荷載、邊界條件、約束條件以及材料屬性等輸入信息，當(dāng)然還指定了固定錨點(diǎn)（不參與設(shè)計優(yōu)化的固定形體）。（3）利用有限元分析（FEA）考慮邊界條件內(nèi)（如應(yīng)用負(fù)載點(diǎn)、安裝位置以及約束區(qū)域等）的設(shè)計空間，并將設(shè)計空間分解為更小的區(qū)域。（4）拓?fù)鋬?yōu)化使用有限元創(chuàng)建這些較小設(shè)計區(qū)域的基本網(wǎng)格（mesh），并通過有限元分析評估網(wǎng)格的應(yīng)力分布和應(yīng)變能，以找到每個元素可以處理的最佳載荷或者應(yīng)力。（5）拓?fù)鋬?yōu)化軟件以數(shù)字方式從各個角度對設(shè)計施加應(yīng)力分析，評價其結(jié)構(gòu)完整性，并找到不需要的材料區(qū)域（退化設(shè)計）。（6）根據(jù)定義的要求測試每個有限元的剛度、柔度、應(yīng)力、撓度，確定多余的材料區(qū)域。（7）最后有限元分析將各個有效部件單元整合在一起，組成設(shè)計終稿，即拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)構(gòu)件。任務(wù)一項目獲取與分析拓?fù)滠浖?yīng)用實現(xiàn)流程，參見圖5-1-7所示：圖5-1-7經(jīng)典拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟圖任務(wù)一項目獲取與分析4.拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計制造的優(yōu)缺點(diǎn)。（1）優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)化設(shè)計——大多數(shù)時候，產(chǎn)品設(shè)計需要平衡各類因素，并確定最佳的設(shè)計解決方案。有限元分析由于其可以提前考慮各類因素，所以可以極大程度上避免設(shè)計失敗的可能性。材料使用的最小化——拓?fù)鋬?yōu)化最亮點(diǎn)的地方就是在于其可以減少不必要的重量。特別是在航空領(lǐng)域，每增加一克的配重就會增大巨量成本，更輕的重量和更小的尺寸也就意味著更少的能耗。具有成本效益——拓?fù)鋬?yōu)化可以最大限度的減少材料的使用和成本。拓?fù)鋬?yōu)化產(chǎn)生的許多復(fù)雜的幾何形狀會使標(biāo)準(zhǔn)制造工藝變得“難以實現(xiàn)”，但是當(dāng)增材制造技術(shù)越發(fā)成熟，這種設(shè)計實現(xiàn)起來也變得相對容易。減少對環(huán)境的影響——由于拓?fù)鋬?yōu)化能夠最大限度的減少材料的使用，所以其可以被定義為可持續(xù)設(shè)計（綠色設(shè)計制造）。（2）缺點(diǎn)：成本提高——因為大多數(shù)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計只能適用于3D打印，所以跟一般傳統(tǒng)制造方法相比，成本并不能減少太多。強(qiáng)度降低——在某些情況下，減少材料的用量也就意味著結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度無法跟優(yōu)化之前的結(jié)果完全等同，需要經(jīng)過實測進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。任務(wù)一項目獲取與分析5.鋁合金材料的主要特性。

鋁合金具有密度小、比強(qiáng)度和比剛度高、塑性好、易于成形、工藝簡單、成本低廉等特點(diǎn)，在非民用的領(lǐng)域，廣泛用于制作飛機(jī)構(gòu)件（蒙皮、框架、翼梁等）。在飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量中，鋁合金約占50%-80%，成為航天航空工業(yè)的主要材料。在民用工業(yè)中，鋁合金應(yīng)用的領(lǐng)域主要是：建筑和結(jié)構(gòu)，容器和包裝，交通運(yùn)輸以及電導(dǎo)體。在兩輪摩托車上，近年來推出的車型不斷向高馬力重量比發(fā)展，至于改裝零件、賽車零件市場，鋁合金制的產(chǎn)品更是比比皆是，很多諸如升高腳踏、車把、發(fā)動機(jī)零件等，都是以高性能鋁合金作為原材料制作而成的。4.鋁合金材料SLM打印的工藝特性

鋁合金具有優(yōu)良的物理、化學(xué)和機(jī)械性能，在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，鋁合金的特性增加了選擇性激光熔化制造的難度，如易氧化、殘余應(yīng)力、空洞缺陷和致密性等問題較為突出。此外鋁合金粉末密度低，容易揚(yáng)塵，存在空氣爆燃危險。這些問題主要通過嚴(yán)格保護(hù)氣氛、提高激光功率、降低掃描速度等措施來改善和解決。目前，Al-Si-Mg系合金是SLM成型鋁合金的主要材料，代表性的有AlSi10Mg和AlSi12。AlSi10Mg粉末的特點(diǎn)是流動性好，球形度高，氧含量低，衛(wèi)星粉少，松狀密度和震實密度高。顆粒分布有15-53um、20-63um、20-70um、50-150um?？捎糜诤娇蘸教臁⒛＞?、汽車、醫(yī)療器械等的3D打印金屬粉末。硅或鎂的結(jié)合使鋁合金更堅固、更硬，使其適用于薄壁和復(fù)雜幾何零件。任務(wù)一項目獲取與分析三、現(xiàn)場條件分析表5-1-2現(xiàn)場條件分析表打印工藝類型SLM激光融化工藝打印材料類型鋁合金AiSi10Mg打印機(jī)品牌型號YLM-150材料規(guī)格粉末粒度15~53μm設(shè)備最大打印尺寸Ф150*60后序處理去應(yīng)力退火、線割、銑床、鉗工切片軟件3DXpert表面處理類型噴砂處理任務(wù)一項目獲取與分析【工藝方案制定】一、工藝路線分析

客戶提供的模型數(shù)據(jù)需要進(jìn)一步的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計。優(yōu)化后要生成仿真力學(xué)測試報告，報告要會同客戶確認(rèn)。被確認(rèn)好的模型數(shù)據(jù)，要進(jìn)行減材工藝余量考量，對需要進(jìn)行機(jī)械加工的部位都要留取適當(dāng)余量。當(dāng)模型數(shù)據(jù)修調(diào)完成后，即可傳入切片軟件進(jìn)行編程。然后將后置出來的程序傳入設(shè)備執(zhí)行打印。完成后一體取下工件和打印基板，清粉后整體進(jìn)行去應(yīng)力退火。摩托車支架先要去應(yīng)力退火和噴砂處理，然后再進(jìn)行減材加工，加工部位主要是三對支撐孔，以及圍繞三對支撐孔周邊的平面加工，主要涉及到數(shù)控銑加工和線切割加工。綜合現(xiàn)場條件，本著確保質(zhì)量、方便高效、安全節(jié)能的工藝編制原則，確任務(wù)一項目獲取與分析圖5-1-8工藝路線圖定如下工藝路線，如圖5-1-8所示：任務(wù)一項目獲取與分析二、制定工藝方案（表5-1-3）班級：工藝過程卡片產(chǎn)品型號

零件圖號

產(chǎn)品名稱摩托車零件名稱摩托車支架加工數(shù)2材料牌號鋁合金AiSi10Mg材料形態(tài)粉末制件體積

預(yù)估用時

預(yù)估耗材（克）

工序號工序名稱工序內(nèi)容車間工段設(shè)備工藝裝備工時準(zhǔn)終單件01模型分析與優(yōu)化拓?fù)鋬?yōu)化原始模型微機(jī)室

計算機(jī)NX軟件

對拓?fù)鋬?yōu)化后的模型進(jìn)行仿真力學(xué)測試，并生成測試報告微機(jī)室

NX軟件

會同客戶進(jìn)行溝通確認(rèn)會議室

計算機(jī)打印版報告

檢查模型尺寸，設(shè)置減材加工工藝余量微機(jī)室

計算機(jī)NX軟件

02切片編程模型導(dǎo)入切片軟件微機(jī)室

計算機(jī)3D-Xpert軟件

調(diào)整模型擺放微機(jī)室

計算機(jī)3D-Xpert軟件

表5-1-3工藝過程卡任務(wù)一項目獲取與分析二、制定工藝方案（表5-1-3）

設(shè)置激光掃描策略和激光參數(shù)微機(jī)室

計算機(jī)3D-Xpert軟件

執(zhí)行切片，后置程序微機(jī)室

計算機(jī)3D-Xpert軟件

對模型進(jìn)行支撐設(shè)置微機(jī)室

計算機(jī)3D-Xpert軟件

03實施打印穿戴好工裝，做好安全防護(hù)，牢記安全操作規(guī)程增材車間

金屬打印機(jī)工裝、面罩、吸塵器、毛刷

進(jìn)行金屬打印準(zhǔn)備，檢查設(shè)備各項指標(biāo)是否正常增材車間

惰性氣體機(jī)、激光冷卻機(jī)、抽氧風(fēng)機(jī)、金屬打印機(jī)制氮機(jī)、冷卻機(jī)、抽氧風(fēng)機(jī)

制備惰性氣體，添加干燥金屬粉末增材車間

惰性氣體機(jī)、金屬打印機(jī)制氮機(jī)、烘干機(jī)、粉筒、吸塵器、毛刷

安裝刮條，找平工作臺，調(diào)整刮板高度增材車間

金屬打印機(jī)刮條、內(nèi)六角扳手、吸塵器、毛刷

關(guān)閉打印艙，降低含氧量增材車間

抽氧風(fēng)機(jī)、金屬打印機(jī)

輸入程序，開始打印增材車間

惰性氣體機(jī)、激光冷卻機(jī)、抽氧風(fēng)機(jī)、金屬打印機(jī)優(yōu)盤、數(shù)據(jù)線、互聯(lián)網(wǎng)

打印完成后，規(guī)范開倉，清粉取件增材車間

抽氧風(fēng)機(jī)、金屬打印機(jī)打印基板、烘干機(jī)、粉筒、吸塵器、毛刷

表5-1-3工藝過程卡任務(wù)一項目獲取與分析二、制定工藝方案（表5-1-3）04后序處理去應(yīng)力退火（400度左右）熱處理室

去應(yīng)力退火爐火鉗、耐溫手套

線切割割斷工件線割室

線切割機(jī)床百分表、基板夾具

設(shè)計（日期）校對（日期）審核（日期）標(biāo)準(zhǔn)化（日期）會簽（日期）

標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽字日期表5-1-3工藝過程卡任務(wù)一項目獲取與分析組別：成員姓名承擔(dān)主要角色任務(wù)

【團(tuán)隊分工】團(tuán)隊分工可根據(jù)各成員特點(diǎn)興趣，進(jìn)行小組間均質(zhì)分組，并填寫表5-1-4：表5-1-4團(tuán)隊分工表THANKS感謝聆聽項目五

打印制作拓?fù)鋬?yōu)化的摩托車支架THREEDIMENSIONALPRINTINGSLM:Selectivelasermelting（選擇性激光熔化）是利用金屬粉末在激光束的熱作用下快速熔化、快速凝固的一種技術(shù)?！督饘僭霾闹圃旃に囍朴喤c實施》教材課件任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)STATUSOFINDUSTRYDEVELOPMENTYOURLOGO任務(wù)二

數(shù)據(jù)處理與編程?任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1.能運(yùn)用UG軟件對模型進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，確保滿足設(shè)計要求；

2.掌握摩托車支架SLM增材制造的工藝特點(diǎn)及工藝規(guī)程；

3.能應(yīng)用切片軟件，合理選擇加工參數(shù)，完成打印程序準(zhǔn)備。任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計】一、拓?fù)鋬?yōu)化條件分析思路

1.工況分析

2.載荷分析

3.材料分析

4.設(shè)計空間分析

5.目標(biāo)分析任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程二、拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟（見表5-2-1）表5-2-1拓?fù)鋊優(yōu)化設(shè)計步驟說明表步驟名稱說明圖示（一）打開軟件、模型1.打開NX2007設(shè)計軟件2.打開設(shè)計好的模型

（二）拓?fù)鋬?yōu)化前模型處理1.為減材后處理表面留取加工余量，選用偏置命令，單邊偏移0.5mm2.為拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)置參考體任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程二、拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟（見表5-2-1）表5-2-1拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟說明表（二）拓?fù)鋬?yōu)化前模型處理1.為減材后處理表面留取加工余量，選用偏置

命令，單邊偏移0.5mm2.為拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)置參考體任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程二、拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟（見表5-2-1）表5-2-1拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟說明表（三）進(jìn)入拓?fù)鋬?yōu)化功能區(qū)1.單擊主頁功能條下基本建模命令下的更多下拓?fù)鋬?yōu)化功能鍵。任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程二、拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟（見表5-2-1）表5-2-1拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟說明表（四）拓?fù)鋬?yōu)化基本設(shè)置（右擊研究01選擇編輯）1.分析類型選擇默認(rèn)設(shè)置2.優(yōu)化目標(biāo)選擇默認(rèn)設(shè)置3.分辨率選擇默認(rèn)設(shè)置任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程二、拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟（見表5-2-1）表5-2-1拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟說明表(五)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計空間設(shè)置1.創(chuàng)建設(shè)計空間:右擊設(shè)計空間，單擊新建。

2.選擇設(shè)計空間:選擇繪制模型體。最后單擊確定鍵。

3.指派材料:單擊指派材料后面小圖標(biāo)。指派材料Aluminum6061。最后單擊確定鍵。任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程二、拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟（見表5-2-1）表5-2-1拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟說明表3.指派材料:單擊指派材料后面小圖標(biāo)。指派材料Aluminum6061。最后單擊確定鍵。

4.構(gòu)造體：右擊新建構(gòu)造體，方法選擇抽殼。依次選擇紅色參考體，并設(shè)置合適的壁厚參數(shù)為12mm、8mm。最后單擊確定鍵。任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程二、拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟（見表5-2-1）表5-2-1拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟說明表5.形狀約束：右擊形狀約束選擇新建，在打開的形狀約束對話框里選擇平面對稱，選擇對稱平面1和2，會自動生成對稱平面。最后單擊確定鍵。

6.優(yōu)化約束：右擊優(yōu)化約束，單擊新建。選擇質(zhì)量目標(biāo)，輸入合適的質(zhì)量值。最后單擊確定鍵。任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程二、拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟（見表5-2-1）表5-2-1拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟說明表(六)拓?fù)鋬?yōu)化分析約束設(shè)置1.分析約束：右擊分析約束，單擊新建。選擇銷住，根據(jù)模型工作狀態(tài)，選擇圖示兩曲面。最后單擊確定鍵。任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程二、拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟（見表5-2-1）表5-2-1拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟說明表七)拓?fù)鋬?yōu)化分析載荷設(shè)置1.右擊分析載荷，單擊新建，打開分析載荷對話框。選擇力，設(shè)置載荷1、載荷2、載荷3、載荷4、載荷5、載荷6.先選擇受力面，再選擇力的方向，最后輸入力的數(shù)值。任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程二、拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟（見表5-2-1）表5-2-1拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟說明表（八）優(yōu)化分析單擊上側(cè)功能區(qū)優(yōu)化圖標(biāo)，進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化。待進(jìn)度完成后，單擊優(yōu)化導(dǎo)航器中的設(shè)計空間圖標(biāo)，顯示出優(yōu)化方案。任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程二、拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟（見表5-2-1）表5-2-1拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟說明表（九）優(yōu)化結(jié)果查看1.單擊上側(cè)功能區(qū)結(jié)果設(shè)置，打開結(jié)果設(shè)置對話框。任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程二、拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟（見表5-2-1）表5-2-1拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計步驟說明表2.點(diǎn)擊結(jié)果類型，查看位移

3.點(diǎn)擊結(jié)果類型，查看應(yīng)力拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果要主動跟客戶溝通，并提供仿真測試報告，經(jīng)協(xié)調(diào)論證，再次核實優(yōu)化結(jié)果，必須客戶簽字確認(rèn)后，再進(jìn)行下一步的切片編程操作。任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）步驟名稱說明圖示（一）打開軟件打開3DXpert軟件單擊上方工具菜單圖標(biāo)，新建mm3D打印項目任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）（二）選擇打印機(jī)1.單擊右側(cè)工具欄圖標(biāo)，編輯打印機(jī)

2.編輯打印機(jī)的型號、基板類型(150基板）、材料、最小懸垂角度（45.）任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）（三）導(dǎo)入模型1.單擊右側(cè)右側(cè)工具欄圖標(biāo)，-增加3DP組件（stl，step等文件）

2.保持原始方向任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）（四）模型擺放：模型擺放軸測圖、正視圖（距底面2mm）單擊右側(cè)右側(cè)工具欄圖標(biāo)，確定物體位置

2.Z增量輸入2mm，讓物體離底面2mm任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）3.查看軸測圖、正視圖任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）（五）打印前準(zhǔn)備1.單擊右側(cè)工具欄圖標(biāo)，進(jìn)行打印前準(zhǔn)備：檢查各類型特征任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）2.單擊檢查（檢查各類型特征）

3.單擊右側(cè)工具欄圖標(biāo)，建立模型分析任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）（六）支撐設(shè)計1.單擊右側(cè)工具欄圖標(biāo)，設(shè)置支撐管理器

2.設(shè)置創(chuàng)建區(qū)域：懸垂角度為“45”，最小寬度為“2”，偏置為“1”，與垂直面的角度為“10”，勾選最底部區(qū)域選項任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）3.在支撐區(qū)域顯示軸測圖

4.選好支撐區(qū)域

5.添加格柵圖案格柵參數(shù)：偏移填充X、Y偏置0.04mm勾選填充填充類型為PlusSign距離2mm任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）6.選好格柵圖案

7.格柵圖案增加墻支撐，支撐參數(shù)：勾選外邊界類型選擇窄水滴型單元尺寸為3mm材料厚度為單激光軌跡齒距1.5mm齒寬0.25mm高度1.5mm穿透高度0.12mm底座高度2mm

8.底面其余區(qū)域參考第一個墻支撐添加支撐任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）9.選取支撐區(qū)域

10.添加格柵圖案格柵參數(shù)：偏移填充X、Y偏置0.04mm勾選刪除邊界勾選填充填充類型為PlusSign距離2mm任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）11.選擇格柵圖案任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）12.格柵圖案增加墻支撐，支撐參數(shù)：材料厚度為單激光軌跡齒距1.5mm齒寬0.25mm高度1.5mm穿透高度0.12mm任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）13.其余區(qū)域參考第第二墻支撐添加支撐任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）14.支撐加載完成，查看正視圖、軸測圖任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）（七）參數(shù)設(shè)置1.分配工藝（1）單擊右側(cè)工具欄，計算切片任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）（2）選擇掃描策略（3）編輯掃描策略參數(shù)任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）（4）Part掃描策略參數(shù)：（單位um）切片層厚30工藝間交錯200勾選墻支撐運(yùn)動勾選考慮氣流方向避開夾角范圍37°旋轉(zhuǎn)起始角30°增量角度67°勾選下表面（3層，角度大于30°）、中間層任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）（5）Part掃描策略輪廓參數(shù)（單位um）C1輪廓參數(shù)：下表面80；中間層80；勾選尖部、進(jìn)入、退出、等長分割20000；方向指引為反轉(zhuǎn)，掃描順序為連續(xù)C2輪廓參數(shù)：下表面160；中間層160；勾選尖部、進(jìn)入、退出、等長分割20000；方向指引為反轉(zhuǎn)，掃描順序為連續(xù)任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）（6）Part掃描策略填充軌跡參數(shù)（單位um）填充軌跡參數(shù)：下表面240、中間層240填充下表面區(qū)域：條帶形式，步距100，單元寬度8000，單元邊界否，偏置、交錯為0，掃描順序連續(xù)，填充方向水平填充中間層區(qū)域：條帶形式，步距100，單元寬度8000，單元邊界否，偏置、交錯為0，掃描順序連續(xù)，填充方向水平任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）（7）WallSupport掃描策略常規(guī)參數(shù)切片層厚60工藝間交錯200勾選墻支撐運(yùn)動避開夾角范圍37°旋轉(zhuǎn)起始角30°增量角度67°任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）（7）WallSupport掃描策略輪廓參數(shù)C1輪廓參數(shù)：勾選尖部、進(jìn)入、退出、等長分割20000；方向指引為反轉(zhuǎn)，掃描順序為連續(xù)任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）（8）WallSupport掃描策略填充軌跡參數(shù)無填充軌跡任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）2.激光參數(shù)單擊工藝設(shè)計界面左下角“激光參數(shù)”按鈕任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）（1）層厚度30um零件實體激光參數(shù)界面（下表面）C1功率300W

速度900mm/sC2功率300W

速度900mm/s填充

功率310W速度900mm/s任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）（2）層厚度30um零件實體激光參數(shù)界面（中間層）C1功率310W

速度1000mm/sC2功率310W

速度1000mm/s填充

功率330W速度1000mm/s任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）（3）層厚度60um零件墻支撐激光參數(shù)界面功率320w速度800mm/s任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）（4）Part激光參數(shù)應(yīng)用至策略設(shè)置（5）WallSupport激光參數(shù)應(yīng)用至策略設(shè)置任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）（八）計算切片1.選好策略后開始切片處理任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）（九）仿真觀察單擊右側(cè)工具欄圖標(biāo)，設(shè)置切片查看器。拖動進(jìn)度條查看切片是否正確任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）（十）后置程序1.單擊右側(cè)工具欄輸出至打印機(jī)：導(dǎo)出CLI格式文件任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表5-2-2）2.選擇要保存的地址任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程3.3DXpert3DXpert是由3DSystems開發(fā)的金屬3D打印配套軟件，作為單一集成的解決方案，涵蓋整個金屬增材制造流程及后處理加工過程。使用該軟件，將不再需要整合不同的解決方案，用戶可以在任何文件格式下操作，節(jié)省大量時間，并在過程的任何階段對基于歷史的參數(shù)化CAD模型進(jìn)行更改，直至整個零件成品加工完成。3DXpert除內(nèi)置了必備的打印機(jī)、材料和掃描參數(shù)外，還允許用戶開發(fā)自己的打印策略。軟件可為不同區(qū)域分配最佳打印策略，并自動將其融合到整個掃描路徑中，在保持零件完整性的同時最小化打印時間。與主流的3D打印工業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件一樣，3DXpert也具有仿真功能，為用戶克服了熱變形挑戰(zhàn)提供幫助。其出色的功能已被業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。本教材所采用的切片軟件即是3DXpert。THANKS感謝聆聽項目五打印制作拓?fù)鋬?yōu)化的摩托車支架THREEDIMENSIONALPRINTINGSLM:Selectivelasermelting（選擇性激光熔化）是利用金屬粉末在激光束的熱作用下快速熔化、快速凝固的一種技術(shù)?！督饘僭霾闹圃旃に囍朴喤c實施》教材課件任務(wù)三實施打印與控制任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)STATUSOFINDUSTRYDEVELOPMENTYOURLOGO?任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.能將有效打印程序快速傳輸?shù)皆霾脑O(shè)備中；2.能掌握SLM金屬打印摩托車支架的基本操作；3.能安全存儲運(yùn)輸鋁合金粉末，并安全添加或清理粉末；4.能熟練掌握設(shè)備基本調(diào)試操作，包括刮刀、打印基板等設(shè)置；5.能有效監(jiān)控打印過程，并采取合理處置措施。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】）在前面切片環(huán)節(jié)已經(jīng)通過模型和材料規(guī)格完成了對設(shè)備型號的選擇。在本環(huán)節(jié)打印前仍需要再次確認(rèn)設(shè)備規(guī)格型號，本次打印模型尺寸為137*75*16mm，材料為鈷鉻合金粉末，因此YLM150設(shè)備即可滿足打印條件任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）表5-3-1增材打印步驟說明表步驟說明及圖示（一）打印前檢查與確認(rèn)1.操作前穿戴好防護(hù)服，戴口罩（內(nèi)側(cè)為普通口罩，外側(cè)為防毒口罩）、帶上一次性手套、防靜電手環(huán)，并整理好袖口。

2.在前面切片環(huán)節(jié)已經(jīng)通過模型和材料規(guī)格完成了對設(shè)備型號的選擇。在本環(huán)節(jié)打印前仍需要再次確認(rèn)設(shè)備規(guī)格型號，本次打印模型尺寸為137*75*16mm，材料為鈷鉻合金粉末，因此YLM150設(shè)備即可滿足打印條件。3.現(xiàn)場對打印設(shè)備進(jìn)行打印前檢查與確認(rèn)，包括冷水機(jī)循環(huán)水位是否處于安全高度值；設(shè)備所在車間的環(huán)境溫度保持在（25±5）℃，濕度小于75%。確保順利完成本次打印任務(wù)。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）3.現(xiàn)場對打印設(shè)備進(jìn)行打印前檢查與確認(rèn)，包括冷水機(jī)循環(huán)水位是否處于安全高度值；設(shè)備所在車間的環(huán)境溫度保持在（25±5）℃，濕度小于75%。確保順利完成本次打印任務(wù)。任務(wù)三實施打印與控制（二）啟動設(shè)備1.首先打開電源總開關(guān)，讓所有附屬設(shè)備通電。打開循環(huán)過濾器電源開關(guān)，確保風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。打開金屬打印機(jī)電源開關(guān)。2.接著打開冷水機(jī)電源開關(guān)，確保冷水機(jī)處于制冷狀態(tài)。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）1.首先打開電源總開關(guān)，讓所有附屬設(shè)備通電。打開循環(huán)過濾器電源開關(guān)，確保風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。打開金屬打印機(jī)電源開關(guān)。

2.接著打開冷水機(jī)電源開關(guān)，確保冷水機(jī)處于制冷狀態(tài)。

3.啟動金屬打印機(jī)內(nèi)置電腦，打開配套操作軟件。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（三）預(yù)制惰性氣體1.打印的過程中需要不斷往打印室內(nèi)部充入惰性氣體，以此來保證打印層不被氧化。材料不同，需要的惰性氣體也不相同。AiSi10Mg可以用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體使用。制氮機(jī)在開啟之前需要先打開空氣壓縮機(jī)，并保證壓縮氣壓為0.5-0.8MPa。2.根據(jù)要求順序按下開關(guān)運(yùn)行制氮機(jī)，制氮機(jī)運(yùn)行后需要一定的時間氮?dú)饧兌炔拍苓_(dá)到99.99%，后方可進(jìn)行打印操作。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（四）打印前清理1.打印前要先完成對設(shè)備粉末的清理工作，應(yīng)該從上而下，從里到外順序進(jìn)行。首先進(jìn)行的是成型缸內(nèi)的粉末清理（各個缸室的清理都包括掃、吸、擦三步）。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（四）打印前清理2.進(jìn)行整個打印艙內(nèi)部的粉末清理工作，包括各構(gòu)件、傳動機(jī)構(gòu)、各部位死角清理等。可采用防爆吸塵器進(jìn)行吸粉清理。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（四）打印前清理3.對關(guān)鍵部件要進(jìn)行酒精擦拭清潔。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（四）打印前清理4.清理完打印室內(nèi)粉末后，需要用無塵布蘸酒精擦拭振鏡保護(hù)鏡，擦拭的手法為由內(nèi)向外，順時針螺旋擦拭。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（六）添加粉末1.把配置好的粉末先灌裝到加粉筒，利用到的工具有鏟子、漏斗等，灌裝粉末時一定要穿戴必要的防護(hù)用具，如靜電衣、防塵面具、防靜電手環(huán)等。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（六）添加粉末2.再利用加粉筒把設(shè)備的粉缸加滿。操作前先將粉缸移動到下限最大值，后加滿粉缸。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（六）添加粉末3.檢查軟件操作頁面當(dāng)前的粉末余量，確保粉末已加滿。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（七）更換、調(diào)平基板1.根據(jù)打印材料不同，選擇相應(yīng)基板材料。本項目打印粉末為AlSi10Mg鋁合金粉末，選擇的基板材料為鋁合金。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（七）更換、調(diào)平基板2.固定打印基板時，需要將基板和打印艙平面保持齊平。可通過平直板來進(jìn)行檢測。如果基板與打印艙平面不齊平，可以在基板下面的相應(yīng)位置墊上合適的墊片，直至兩者齊平為止。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（七）更換、調(diào)平基板3.找好齊平后，利用六方扳手通過螺母固定，把打印基板安裝在成型缸底部。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（七）更換、調(diào)平基板4.固定后，使基板在“齊平”的基礎(chǔ)上向上移動1mm,保證激光焦距最佳位置。因為默認(rèn)激光焦距位置是在基板上1mm處調(diào)整的，所以基板上1mm處為最佳焦距。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（八）更換刮條、調(diào)整刮刀1.利用扳手將整個刮刀全部拆下，清理刮刀上的殘留粉末和雜質(zhì)。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（八）更換刮條、調(diào)整刮刀2.用剪刀裁剪汽車雨刮條最前端的橡膠部分，裁剪要均勻，大小合適。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（八）更換刮條、調(diào)整刮刀3.將裁剪好的刮條安裝到刮刀下部，觀察橡膠條是否垂直于鎖緊端面。不垂直要進(jìn)行調(diào)整，最后鎖緊螺母使其牢固。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（八）更換刮條、調(diào)整刮刀4.將刮刀裝回到設(shè)備相應(yīng)位置，并配合塞尺，調(diào)節(jié)刮條相對于基板的位置，使左右間隙合適（0.03mm左右）。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（九）鋪粉、調(diào)整打印基板1.通過操作控制系統(tǒng)，完成粉缸頂粉和刮刀前后擺動參數(shù)設(shè)置，使頂粉粉量合適，使刮刀前后擺動范圍合適。2.通過調(diào)節(jié)螺母調(diào)節(jié)刮刀相對于打印基板的間隙高度，觀察粉層厚度與均勻程度，完成鋪粉工作。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（十）設(shè)備預(yù)環(huán)境1.關(guān)閉打印室倉門，確保鎖緊。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（十）設(shè)備預(yù)環(huán)境2.打開惰性氣體電磁閥，打開設(shè)備洗氣閥，充入惰性氣體，降低氧含量。當(dāng)室內(nèi)氧含量達(dá)到0.2以下可以開始打印。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（十）設(shè)備預(yù)環(huán)境3.打開底板加熱，底板溫度設(shè)置為60°。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（十一）導(dǎo)入模型打印程序1.在導(dǎo)入界面選擇后綴為cli格式的文件。2.通過預(yù)覽查看，檢查程序和首層的路線軌跡。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（十一）導(dǎo)入模型打印程序3.查看當(dāng)前成型層和預(yù)計打印時間等。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（十二）運(yùn)行程序1.檢查各運(yùn)行環(huán)境參數(shù)包括：室內(nèi)氧含量、粉末余量、基板溫度、風(fēng)機(jī)狀態(tài)、水冷機(jī)狀態(tài)、過濾系統(tǒng)狀態(tài)等。以上參數(shù)均在正常范圍內(nèi)，開始成型打印。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（十三）過程控制1.檢查鋪粉效果，查看整個基板的鋪粉情況，需要至少保證整個基板鋪粉正常，沒有缺粉情況。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（十三）過程控制2.檢查頂粉口的頂粉量，既不能沒有，又不能太多。太少可能影響成型區(qū)域鋪粉效果，太多可能會影響最終成型高度。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（十三）過程控制3.檢查風(fēng)場方向和排塵效果，首先保證排風(fēng)和吸塵方向正確。其次能保證揚(yáng)塵能落到非打印區(qū)域或直接吸走。4.檢查掃描區(qū)域有無打印異樣，是否存在激光功率不足，支撐強(qiáng)度不足或過燒情況。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（十四）打印完成1.打印完成后，界面顯示打印完成。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（十四）打印完成2.關(guān)閉循環(huán)過濾系統(tǒng)變頻器。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（十五）清粉取件2.手動模式移動打印基板升出成型缸。用毛刷清理粉末，把多余粉末掃進(jìn)收分筒內(nèi)，用吸塵器對殘余粉末進(jìn)行最后清理。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（十五）清粉取件3.用皮吹子（手風(fēng)器）清理沉孔里粉末，拆除底板。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（十五）清粉取件4.盡量在打印艙內(nèi)附著在零件上的粉末清理干凈，然后取出。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（十六）關(guān)機(jī)1.清理好艙內(nèi)粉末，整理好工具配件，就可以關(guān)閉配套打印操作軟件，然后將金屬打印機(jī)的內(nèi)置電腦關(guān)機(jī)。任務(wù)三實施打印與控制【打印過程及說明】（見表5-3-1）（十六）關(guān)機(jī)2.關(guān)閉金屬打印機(jī)電源開關(guān)；關(guān)閉冷水機(jī)電源開關(guān)；關(guān)閉循環(huán)過濾器電源開關(guān)；關(guān)閉制氮機(jī)電源開關(guān)，關(guān)閉空氣壓縮機(jī)電源開關(guān)；最后關(guān)閉電源總開關(guān)，使所有設(shè)備斷電。任務(wù)三實施打印與控制?知識加油站-SLM激光選區(qū)熔化打印的相關(guān)注意問題1.拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計時，也要考慮后續(xù)打印時的合理擺放問題。拓?fù)鋬?yōu)化的主要目的是，在移除多余材料的同時保持結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛性。經(jīng)過優(yōu)化的零件通常呈現(xiàn)出更為復(fù)雜、有機(jī)的外觀。需要注意的是，功能經(jīng)過優(yōu)化的零件可能未必適合采用增材制造方式加工——尤其就打印零件的擺放方向而言。如下圖所示：

圖5-3-1拓?fù)鋬?yōu)化件的水平擺放狀態(tài)任務(wù)三實施打印與控制從圖5-3-1中可明顯看到，以水平擺放方向加工該零件時，那些突出顯示為紅色的懸伸區(qū)域內(nèi)需要添加很多支撐。圖5-3-2拓?fù)鋬?yōu)化件的豎直擺放狀態(tài)任務(wù)三實施打印與控制從圖5-3-2可以看到，沿垂直方向重新擺放零件后，需要添加支撐的區(qū)域?qū)⒆兊暮苌?，而中間圓孔等細(xì)節(jié)則需要添加支撐，或者重新設(shè)計。因此在設(shè)計階段重新評估零件時，應(yīng)當(dāng)將擺放方向考慮在內(nèi)。就如本案例，該零件在進(jìn)行增材制造加工時，很顯然垂直擺放方向最合理，所以設(shè)計時就必須考慮后期加工而需要重新設(shè)計橫向孔。

拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計建議：應(yīng)用最小壁厚準(zhǔn)則；確定用于加工的臨界表面；考慮支撐定位和移除，或者重新設(shè)計（圓形改菱形）以便無需添加支撐；設(shè)計時考慮零件擺放方向并相應(yīng)修改局部結(jié)構(gòu)；確定是否可達(dá)到要求的表面光潔度。任務(wù)三實施打印與控制2.金屬3D打印其它相關(guān)注意事項：（1）螺紋建議用攻牙，不建議直接打?。ê瑑?nèi)，外螺紋）。（2）壁厚，槽寬，字體大小，低于0.5mm不保證能打印出來。（3）需裝配的產(chǎn)品間隙，建議單邊需放大0.15mm間隙。（4）局部裝配要求高的（如軸承孔/平面裝配位等），要提前留出加工余量，再通過二次精加工配合。（5）金屬3D打印優(yōu)勢在于結(jié)構(gòu)復(fù)雜件，其精度和表面粗糙度都劣于機(jī)加工，一般其本色表面麻點(diǎn)在Ra7左右。（6）50mm內(nèi)的產(chǎn)品打印公差±0.1mm，更大件產(chǎn)品打印公差因結(jié)構(gòu)差異較大。

THANKS感謝聆聽項目五打印制作拓?fù)鋬?yōu)化的摩托車支架THREEDIMENSIONALPRINTINGSLM:Selectivelasermelting（選擇性激光熔化）是利用金屬粉末在激光束的熱作用下快速熔化、快速凝固的一種技術(shù)。《金屬增材制造工藝制訂與實施》教材課件任務(wù)四后序處理與檢測任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)STATUSOFINDUSTRYDEVELOPMENTYOURLOGO?任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.能使用退火爐完成去應(yīng)力退火操作；2.能操作三軸和四軸數(shù)控銑完成相關(guān)孔及周邊平面銑削；3.能手工鋸割零件，并銼修光整零件外觀；4.能及時清理打包零件，并與客戶做好溝通。任務(wù)四實施打印與控制【后處理工藝路線】本項目產(chǎn)品摩托車支架已完成增材部分加工，后序處理主要是進(jìn)行退火處理，然后利用打印基板為裝夾基準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)孔位加工及周邊加工，最后可手工鋸割取件，并對支撐和毛刺進(jìn)行全面處理。在保證滿足客戶圖紙要求和該零件產(chǎn)品使用要求的前提下，特制定以下工藝路線（見圖5-4-1），我們將分步驟進(jìn)行展開學(xué)習(xí)：圖5-4-1工藝路線任務(wù)四實施打印與控制【去應(yīng)力退火】一、去應(yīng)力退火設(shè)備介紹

去應(yīng)力退火爐又稱低溫退火爐，主要消除金屬打印件、鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件以及機(jī)加工中的殘余應(yīng)力，工藝是將工件慢慢加熱到去應(yīng)力工藝溫度（低于再結(jié)晶溫度）后，保溫一段時間后，然后隨爐冷卻的熱處理工藝。去應(yīng)力加熱溫度一般較低，不改變組織狀態(tài)，能保留冷作、熱作或表面硬化效果，可消除毛坯件和零件中的殘余應(yīng)力，穩(wěn)定工件尺寸及形狀，減少零件在切削加工和使用過程中的形變和裂紋傾向。圖5-4-2箱式退火爐任務(wù)四實施打印與控制二、熱處理基本安全規(guī)程參見項目一所列相關(guān)內(nèi)容三、去應(yīng)力退火操作過程本工序環(huán)節(jié)的主要內(nèi)容是正確使用退火爐對AlSi10Mg鋁合金材料的摩托車支架進(jìn)行去應(yīng)力退火，目的是為了消除增材制造中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，減小變形開裂傾向，其工藝如下：(1)將經(jīng)過激光選區(qū)熔化成型的摩托車支架放入加熱爐內(nèi)，抽真空。(2)升溫:以13℃～15℃/秒的升溫速率從室溫升至溫度350℃～380℃。(3)保溫:在400~450℃保溫50min。(4)冷卻速度不大于30℃/h,冷卻至260℃以下出爐空冷。(5)熱處理后抗拉強(qiáng)度可≥150MPa。具體操作步驟可參見項目一所列相關(guān)內(nèi)容。任務(wù)四實施打印與控制【噴砂處理】一、噴砂處理工藝介紹噴砂處理，是一種工件表面處理的工藝。采用壓縮空氣為動力，以形成高速噴射束將噴料（銅礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂、海砂）高速噴射到需處理工件表面，使工件表面的外表或形狀發(fā)生變化（參見圖5-4-3）。由于磨料對工件表面的沖擊和切削作用，使工件的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，使工件表面的機(jī)械性能得到改善，因此也能提高了工件的抗疲勞性。圖5-4-4是本項目中所采用的噴砂機(jī)。圖5-4-4噴砂機(jī)外形圖任務(wù)四實施打印與控制【三軸數(shù)控銑加工】一、三軸數(shù)控銑介紹三軸數(shù)控銑其實特指能夠?qū)崿F(xiàn)三軸聯(lián)動的數(shù)控銑床，即XYZ三個軸向可以實現(xiàn)同時的插補(bǔ)聯(lián)動加工。目前多數(shù)的數(shù)控銑床都能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能。圖5-4-5所展示的就是一臺典型的三軸數(shù)控銑機(jī)床。圖5-4-5三軸數(shù)控銑機(jī)床任務(wù)四實施打印與控制一、數(shù)控銑安全操作規(guī)程（參見

項目三

所列相關(guān)內(nèi)容）二、數(shù)控銑加工過程本工序環(huán)節(jié)的主要內(nèi)容是通過銑削完成摩托車支架支撐孔周邊的平面加工，具體操作步驟參見下表：表5-4-1三軸銑削加工步驟說明表任務(wù)四實施打印與控制2.機(jī)床啟動（1）啟動前確認(rèn)急停開關(guān)處于“按下”狀態(tài)，可避免浪涌電流沖擊。（2）打開機(jī)床總開關(guān)，等待數(shù)控系統(tǒng)自檢完成，打開急停按鈕。（3）數(shù)控機(jī)床回零：選擇回零模式，先回XY軸，再回Z軸?；亓愕轿缓笾甘緹袅疗?。任務(wù)四實施打印與控制3.第一次工件裝夾（1）摩托車支架的第一次裝夾，以打印基板為Z向基準(zhǔn)定位，用壓緊卡盤進(jìn)行裝夾。但是要把工件回轉(zhuǎn)擺正，需要進(jìn)行雙側(cè)等高差找正，即其中一側(cè)的兩端高度差要等于另一側(cè)的兩端高度差。任務(wù)四實施打印與控制3.第一次工件裝夾（2）等高差找正需要百分表和機(jī)床坐標(biāo)配合：百分表固定于機(jī)床主軸，工件兩端相應(yīng)位置壓表到同一刻度，然后查看機(jī)床相對坐標(biāo)差，然后調(diào)整工件角度，直至兩側(cè)高度差等同，則工件找正完成。任務(wù)四實施打印與控制

4.分中對刀工件找正后進(jìn)行分中對刀。任務(wù)四實施打印與控制

5.銑削大端內(nèi)側(cè)平面1）采用D10立銑刀加工，根據(jù)坐標(biāo)顯示，考慮刀具半徑補(bǔ)償，按照圖紙要求加工內(nèi)側(cè)對稱的兩平面，控制兩平面間的距離51.8的精確尺寸。任務(wù)四實施打印與控制

5.銑削大端內(nèi)側(cè)平面（2）加工時，采用手輪控制模式，盡量采用順銑，注意防止碰撞干涉，區(qū)分粗銑和精銑。任務(wù)四實施打印與控制

6.銑削小端內(nèi)側(cè)平面采用D10立銑刀加工，根據(jù)坐標(biāo)顯示，考慮刀具半徑補(bǔ)償，按照圖紙要求加工內(nèi)側(cè)對稱的兩平面，控制兩平面間的距離23的精確尺寸。任務(wù)四實施打印與控制7.銑削中端內(nèi)側(cè)平面任務(wù)四實施打印與控制

8.檢查尺寸無誤后，卸下工件任務(wù)四實施打印與控制【四軸數(shù)控銑加工】一、四軸數(shù)控銑介紹四軸數(shù)控銑其實特指能夠?qū)崿F(xiàn)四軸聯(lián)動的數(shù)控銑床，一般可以在三軸數(shù)控銑的基礎(chǔ)上添加第四軸數(shù)控轉(zhuǎn)臺。它通過旋轉(zhuǎn)可以使產(chǎn)品實現(xiàn)多面的加工，大大提高了加工效率，減少了裝夾次數(shù)。尤其是圓柱類零件的加工多方便。并且可以減少工件的反復(fù)裝夾，提高工件的整體加工精度，利于簡化工藝，提高生產(chǎn)效率。圖5-4-6展示的就是一臺典型的四軸數(shù)控銑機(jī)床外觀。

圖5-4-6四軸數(shù)控銑機(jī)床任務(wù)四實施打印與控制二、數(shù)控銑安全操作規(guī)程（參見

項目三

所列相關(guān)內(nèi)容）三、數(shù)控銑加工過程本工序環(huán)節(jié)的主要內(nèi)容是通過四軸數(shù)控銑加工摩托車支架橫向的三對支撐孔，該加工著重需要保證的每兩孔的同軸度，具體操作步驟參見下表：表5-4-2四軸銑削加工步驟說明表任務(wù)四實施打印與控制

2.機(jī)床啟動（1）啟動前確認(rèn)急停開關(guān)處于“按下”狀態(tài)，可避免浪涌電流沖擊。（2）打開機(jī)床總開關(guān)，等待數(shù)控系統(tǒng)自檢完成，打開急停按鈕。任務(wù)四實施打印與控制

2.機(jī)床啟動（3）數(shù)控機(jī)床回零：選擇回零模式，先回XY軸，再回Z軸，還要回一下第四軸，也就是A軸?；亓愕轿缓笾甘緹袅疗?。任務(wù)四實施打印與控制

3.工件