機械制造基礎實驗3D打印

1、【精品文檔】如有侵權，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學習與交流機械制造基礎實驗3D打印.精品文檔. 快速成形加工實驗班級：9131011404 姓名:馬驍哲 學號：913000710022 一、實驗目的1、了解FDM 3D打印工藝的成形原理；2、熟悉FDM 3D打印機的機械結構及操作方法；3、學習3D打印軟件的使用方法。二、實驗內容1、選擇適合打印的三維模型，利用FDM 3D打印機完成加工；2、測量打印件的尺寸精度；3、分析影響打印精度及打印效率的關鍵因素。三、實驗設備1、HOFI-X1 FDM 3D打印機2、去支撐用工具鉗、工具四、實驗原理FDM（Fused Deposition Modeling）中

2、文全稱為熔融沉積成型3D打印技術，使用絲狀材料(塑料、樹脂、低熔點金屬)為原料，利用電加熱方式將絲材加熱至略高于熔化溫度，在計算機的控制下，噴頭作x-y平面運動，將熔融的材料涂覆在工作臺上，冷卻后形成工件的一層截面。一層成形后，噴頭上移一層高度，隨后開始加工下一層，由此逐層堆積形成三維工件，打印原理如圖1所示。圖1 FDM三維打印技術原理圖在打印過程中，線材通過打印噴頭擠出的瞬間將會快速凝固，根據(jù)材料的不同以及模型設計溫度的不同，打印頭的溫度也不盡相同。為了防止打印零件出現(xiàn)翹曲變形等問題，一般還需在噴頭溫度升溫后對打印平臺進行預熱處理，以此降低零件加工過程中的溫度梯度。為便于零件加工完成后從打

3、印平臺上剝離，一般需在打印平臺上預先置放隔層，噴頭擠出的線材直接在隔層上成形。FDM 3D打印技術的優(yōu)點是材料利用率高、材料成本低、可選材料種類多、工藝簡潔。缺點是精度較低、復雜構件不易制造、零件懸垂區(qū)域需加支撐、表面質量較差。該工藝適用于產(chǎn)品的概念建模及功能測試，適合中等復雜程度的中小原型，不適合制造大型零件。五、實驗步驟1、熟悉打印控制軟件的操作界面及主要功能模塊；2、熟悉HOFI-X1 FDM 3D打印機的主要結構及操作方法，通過USB數(shù)據(jù)線連接計算機和打印機，連接電源適配器給打印機供電，如圖2所示：圖2 打印機線路連接3、在控制軟件中選擇端口并連接打印機，將指導教師指定的標準零件模型、

4、以及任選的個性化模型導入控制軟件；4、選擇控制軟件中的“位置”按鈕，對導入模型執(zhí)行平移、縮放操作，隨后將模型對中，如圖3所示；圖3 模型導入及對中5、對模型執(zhí)行切片操作，根據(jù)需要調整切片參數(shù)；6、點擊“運行任務”按鈕，等打印機噴頭、底板溫度加熱到設置溫度后，打印機將開始打印，記錄打印開始時間；7、觀察打印過程，分析影響打印效率的關鍵因素；8、記錄打印結束時間，模型打印完成后，待噴頭及打印平臺冷卻后，再取模型；9、從打印平臺上取出附著模型的打印底板(即是帶規(guī)則網(wǎng)點的塑料板。手握鏟刀（鏟刀首次使用需要開封)，將刀口放在模型與打印底板之間，用力慢慢鏟動，來回撬松模型，如圖4所示；圖4 取出模型10、

5、零件打印結束后，斷開打印機電源適配器，清潔打印噴頭及打印平臺，關閉計算機?？焖俪尚蛯嶒瀳蟾姘嗉墸?131011404 姓名:馬驍哲學號：913000710022 成績_一、實驗數(shù)據(jù)記錄 模型數(shù)據(jù)標準零件自選零件噴頭預熱時間（min）4.674.67平臺預熱時間（min）3.173.17零件尺寸 (長寬 高，mm)15mm*15mm*11mm切層厚度(mm)0.18mm0.18mm切層數(shù)量6012填充路徑類型網(wǎng)格填充網(wǎng)格填充打印材料ABSABS打印時間(min)3.3512.65實際打印尺寸(長寬 高，mm)15mm*15mm*11.1mm尺寸精度(mm)長度方向IT9寬度IT9高度IT9二、實

6、驗討論題1、FDM三維打印技術的成形原理？答：快速成型技術是對零件的三維CAD 實體模型，按照一定的厚度進行分層切片處理，生成二維的截面信息，然后根據(jù)每一層的截面信息，利用不同的方法生成截面的形狀。這一過程反復進行，各截面層層疊加，最終形成三維實體。分層的厚度可以相等，也可以不等。分層越薄，生成的零件精度越高，采用不等厚度分層的目的在于加快成型速度。2、 分析影響FDM 3D打印精度的關鍵因素？答：3D打印FDM技術成形精度包括尺寸誤差、幾何誤差及表面粗糙度。在FDM的3D打印機成型過程中 ，影響它精度的因素有如下幾個方面:(1) 材料收縮。材料在 FD

7、M工藝過程中經(jīng)過固體 2 液體 2 固體 2次相變。當材料凝固成形時 ,由材料收縮而產(chǎn)生的應力應變將影響成形件精度。若成形過程中的材料確定 ,該種誤差可通過在目前的數(shù)據(jù)處理軟件中 ,設定 x, y, z這 3個方向上的“ 收縮補償因子 ” 進行尺寸補償來消除。(2) 噴頭溫度和成形室溫度。噴頭溫度決定了材料的粘結性能、 堆積性能、 絲材流量以及擠出絲寬度 ,既不可太低 ,使材料粘度加大 ,擠絲速度變慢

8、60;,也不可太高 ,使材料偏向于液態(tài) ,粘性系數(shù)變小 ,流動性強 ,擠出過快 ,無法形成可精確控制的絲。噴頭溫度的設定應根據(jù)絲材的性質在一定范圍內選擇 ,以保證擠出的絲呈熔融流動狀態(tài)。成形室的溫度會影響到成形件的熱應力大小 ,溫度過高 ,雖然有助于減少熱應力 ,但零件表面易起皺;而溫度太低,從噴嘴擠出的絲驟冷將使成形件熱應力增加 ,易引起零件翹曲變形。實驗證明 ,為了順利成形 ,應該把成形室的溫度設定為比擠出絲的溫度低 1 2 。本實驗將成形室

9、溫度設定為 55 。(3) 分層厚度。是指在成形過程中每層切片截面的厚度。由于每層有一定厚度 ,會在成形后的實體表面產(chǎn)生臺階的現(xiàn)象 ,將直接影響成形后實體的尺寸誤差和表面粗糙度。對 FDM工藝 ,這是一種原理性誤差 ,要完全消除臺階是不可能的,只可能通過設定較小的分層厚度來減少臺階效應。(4) 補償量。是指零件實際加工輪廓線與理想輪廓線之間的距離值。該值的設定與擠出絲的直徑有關 ,可以在分層切片數(shù)據(jù)處理軟件直接設定。(5) 擠出速度與填充速度及其交互作用。在與填充速度合理匹配范圍內&#

10、160;,隨著擠出速度增大 ,擠出絲的截面寬度逐漸增加 ,當擠出速度增大到一定值擠出的絲粘附于噴嘴外圓錐面 ,就不能正常加工填充速度比擠出速度快 ,則材料填充不足 ,出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象 ,難以成形。相反 ,填充速度比擠出速度慢 ,熔絲堆積在噴頭上 ,使成形面材料分布不均勻 ,表面會有疙瘩 ,影響造型質量。因此 ,填充速度與擠出速度之間應在一個合理的范圍內匹配,應滿足vj / vt = a1 , a2 (1式中: a1 為出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象的臨界值; a2 為出現(xiàn)粘附現(xiàn)

11、象的臨界值; v為擠出速度; v 為填充速度。(6) 成形時間。每層的成形時間與填充速度該層的面積大小及形狀的復雜度有關。若層面積小 ,形狀簡單 ,填充速度快 ,則該層成形的時間就短相反 ,時間就長。在加工時 ,控制好每層的成形時間 ,才能獲得精度較高的成形件。(7) 開啟和關閉延時。即絲材堆積的起停效應 ,主要是以絲材堆積截面的變化體現(xiàn)出來 ,這種堆積截面的不一致容易造成絲材堆積平面的不平整出現(xiàn)空洞等質量缺陷。而“拉絲 ” 現(xiàn)象會影響到原型的表面光順和填充層層內絲材堆積面的平整性它的根本解決需要出絲速度能夠實時地藕合跟蹤掃描速度 ,針對掃描速度的變化作出相應的調整 ,以使絲材堆積平穩(wěn)可靠 ,提高絲材的堆積質量。3、 分析影響FDM 3D打印效率的關鍵因素？答