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發(fā)布日期:2022-04-27 點(diǎn)擊率:60
引言
在現(xiàn)代市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)全球一體化背景下的今天,企業(yè)要在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中掌握先機(jī),占據(jù)有利地位,需要有技術(shù)和產(chǎn)品上的創(chuàng)新,把握并引導(dǎo)市場(chǎng)的發(fā)展方向。與此同時(shí),對(duì)于市場(chǎng)的需求,企業(yè)需要做出快速的響應(yīng)。而目前大多數(shù)水泵企業(yè)都是用傳統(tǒng)的方法來開發(fā)新產(chǎn)品,產(chǎn)品研發(fā)的周期比較長(zhǎng),更難以實(shí)現(xiàn)小批量、多品種、改型快的要求。
激光燒結(jié)快速自動(dòng)成型技術(shù)是近年來發(fā)展起來的直接根據(jù)CAD 模型快速生產(chǎn)樣件或零件的成組技術(shù)總稱。它集中了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造技術(shù)、激光技術(shù)和材料科學(xué)技術(shù),是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。隨著越來越多的水泵企業(yè)引進(jìn)快速成型系統(tǒng),在降低新產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)成本、縮短研發(fā)周期、提高市場(chǎng)快速響應(yīng)能力等方面起到了積極的作用,從而保持了強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
一、HRPS-IV 快速成型系統(tǒng)在泵制造中的工藝技術(shù)
1.1系統(tǒng)原理
我公司選用的是華中科技大學(xué)武漢濱湖機(jī)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限公司生產(chǎn)的HRPS-IV快速成型系統(tǒng)。該設(shè)備采用激光燒結(jié)快速自動(dòng)成型技術(shù),其基本工作原理是離散與堆積,在使用該技術(shù)時(shí),設(shè)計(jì)者首先借助現(xiàn)有的主流三維設(shè)計(jì)軟件或者通過逆向工程所采集的幾何數(shù)據(jù),建立一個(gè)產(chǎn)品的三維模型,這是完成快速成型制造的一項(xiàng)基本條件。然后導(dǎo)出相應(yīng)的STL 文件格式輸入快速成型機(jī)當(dāng)中,再?gòu)腟TL 文件“切”出設(shè)定厚度的一系列片層,或者直接從CAD 文件切出一系列的片層,這些片層按次序累積起來便是所設(shè)計(jì)零件的原型件。部件完成后,再經(jīng)過必要的后續(xù)處理,使完成的部件在性能、形狀尺寸、外觀等方面達(dá)到設(shè)計(jì)要求。應(yīng)用激光燒結(jié)快速自動(dòng)成型技術(shù)來進(jìn)行產(chǎn)品制造,可以忽略產(chǎn)品部件的外形復(fù)雜程度(這也是與傳統(tǒng)機(jī)械加工方式制造產(chǎn)品的最大區(qū)別之一),原材料的利用率接近100%,制造精度可達(dá)±0.2mm 200mm。如圖1所示,整個(gè)成型過程是在成型活塞筒內(nèi)完成,在成型活塞筒的兩側(cè)各有一個(gè)供粉活塞筒。成型步驟如下:
圖1 HRPS-IV 設(shè)備原理和外觀
HRPS-IV設(shè)備使用的材料(PS)是一種粉末狀的高分子材料,粉粒直徑為50-125靘。零件制作時(shí),首先供粉活塞上移一定量,鋪粉滾輪將粉末均勻地鋪在加工平面上。激光器發(fā)出激光,計(jì)算機(jī)控制激光器的開關(guān)及掃描器的角度,使得激光束以一定的速度和能量密度在加工平面上掃描。激光器的開與關(guān)以及掃描器的角度是與待成型的零件的片層的第一層信息相關(guān)。激光束掃過之處,粉末燒結(jié)成一定厚度的片層,未掃過的地方仍然是松散的粉末,這樣零件的第一層就制造出來了。這時(shí),成型活塞下移一定距離,這個(gè)距離等于待成型零件的切片厚度,而供粉活塞上移一定量(上移的量與模型的切出的片層厚度有關(guān),一般是略大于片層厚度)。鋪粉滾輪再次將粉末鋪平后,激光束依照零件的片層的第二層信息加工。激光掃過之后,所形成的第二個(gè)片層也燒結(jié)在第一層上,如此反復(fù),一個(gè)三維實(shí)體就疊加制造出來了。
在上述原型件的制作過程中,有幾項(xiàng)設(shè)置參數(shù)可以幫助說明。首先,因?yàn)榱慵窃诟邷叵聼Y(jié)成型的,成型以后回到常溫下,零件都有一個(gè)收縮。因此,為了抵消這種收縮,需要進(jìn)行模型放大補(bǔ)償,一般沿Z 向放大1.005倍。另外,切片處理參數(shù)的設(shè)置,HRPS-IV快速成型系統(tǒng)的層厚設(shè)置根據(jù)精度要求,一般為0.2mm。該系統(tǒng)所用的刀具指的是激光束,在燒結(jié)零件外輪廓時(shí),激光束成型的并不是理論上的一條線,因此需要進(jìn)行刀具補(bǔ)償,該補(bǔ)償為0.15mm。零件進(jìn)行切片處理,掃描參數(shù)一般選擇掃描線寬為0.15mm,即激光束掃描軌跡之間的間隔。掃描線寬太大,不容易燒結(jié)成型,掃描線寬太小,容易導(dǎo)致燒結(jié)區(qū)溫度過高。
1.2 泵零件制作的工藝過程
如圖2 所示為葉輪制作的簡(jiǎn)要工藝過程說明,葉輪是泵中的核心部件,我們可以應(yīng)用激光燒結(jié)快速成型技術(shù)制作浸樹脂件,然后進(jìn)行產(chǎn)品的裝配和性能測(cè)試;也可以制作蠟?zāi)?,繼而獲得金屬鑄造件。我公司先使用Pro-Engineer 進(jìn)行三維造型,將其轉(zhuǎn)換成STL 文件格式,導(dǎo)入快速成型設(shè)備。設(shè)置系統(tǒng)的零件制作參數(shù),進(jìn)行原型件的制作。待做完的零件冷卻后,從工作缸中取出,用工具小心清除未燒結(jié)的粉末,然后用壓縮空氣把原型件表面的浮塵吹干凈。接下來的后處理工藝分為浸樹脂件和蠟?zāi)5闹谱鲀煞N情況,在這里首先闡明浸樹脂件的制作工藝。在原型件的表面用刷子反復(fù)涂抹樹脂,使零件完全浸透,并用吸水紙將零件表面多余的樹脂吸干,然后放入60℃的烘箱中烘干。我們?cè)倏匆幌孪災(zāi)5暮筇幚砉に?,將預(yù)熱均勻的原型件放入65℃的蠟池中,待無氣泡溢出后,把蠟?zāi)H〕觯o置,使多余蠟析出。然后放入30℃的烘箱中緩慢冷卻,再放置空氣中冷卻至室溫,最后精整處理就能得到表面光滑的蠟?zāi)!?/p>
上述是零件制作和后處理工藝的簡(jiǎn)要說明,接下來我們結(jié)合激光燒結(jié)快速成型技術(shù)的實(shí)踐積累就泵件制作在幾方面重點(diǎn)剖析。
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