金屬增材制造工藝制訂與實(shí)施 課件 項(xiàng)目二 打印制作模具隨形冷卻型芯任務(wù)四

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(shí)施》教材課件項(xiàng)目二

打印制作模具隨形冷卻型芯任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)STATUSOFINDUSTRYDEVELOPMENTYOURLOGO?任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解金屬打印后序處理的常見工藝特點(diǎn)；2.能使用退火爐完成去應(yīng)力退火操作；3.能掌握車床的基本操作，進(jìn)行外圓加工與平面加工；4.能掌握簡(jiǎn)單的線切割操作，完成打印件的切割；5.能掌握基本的鉗工操作，完成倒角及攻絲操作。任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)【后處理工藝路線】本項(xiàng)目產(chǎn)品-模具隨形冷卻型芯已完成增材加工，后序處理主要針對(duì)尺寸要求精確的結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行減材處理，當(dāng)然也包括其它一些輔助工藝，結(jié)合任務(wù)一當(dāng)中的工藝分析情況，在滿足客戶圖紙要求和產(chǎn)品使用要求的前提下，特制定以下工藝路線，如圖2-4-1所示，我們將分步驟進(jìn)行學(xué)習(xí)：圖2-4-1工藝路線圖【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(shí)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。高溫快速退火爐特點(diǎn)：采用前開式爐門，以硅鉬棒為加熱元件，智能溫度調(diào)節(jié)儀和雙鉑銠熱電偶配套使用，對(duì)爐內(nèi)溫度進(jìn)行測(cè)溫調(diào)節(jié)和自動(dòng)控制，最高工作溫度可達(dá)1700℃。能夠自動(dòng)升溫、自動(dòng)降溫、無需值守。圖1-4-2快速退火爐任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)二、熱處理基本安全規(guī)程1.穿戴好必要的防護(hù)用品。2.操作前要熟悉熱處理設(shè)備使用方法及其它工具、器具。3.用電阻爐加熱時(shí)，工件進(jìn)爐、出爐應(yīng)先切斷電源，以防觸電。4.出爐后的工件不能用手摸，以防燙傷。5.處理工件要認(rèn)真看清圖紙要求及工藝要求，嚴(yán)格按照工藝規(guī)程操作。6.實(shí)習(xí)完后，打掃場(chǎng)地衛(wèi)生，工具用具放好。任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)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(duì)模具型芯進(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。本制品材料為塑料模具鋼，零件整體壁厚都在10mm以內(nèi)，零件形體較為緊湊敦實(shí)，且與打印基板一體加熱，綜合各因素制定其工藝如下：(1)將模具型芯與基板一起平置放入加熱爐內(nèi)，抽真空。(2)升溫:以50-150℃/min的升溫速率從室溫升至810~850℃。(3)保溫:在810~850℃保溫30min。(4)隨爐冷卻至500℃，出爐空冷。(5)熱處理后硬度≤229HBW。任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)步驟說明及圖示1.退火爐檢查與確認(rèn)檢查退火爐周邊是否存在安全隱患；檢查退火爐各連接線插頭是否正常。2.接通電源打開機(jī)箱電源保護(hù)開關(guān)任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)3.放入工件打開爐門，將型芯連同基板一同放進(jìn)爐內(nèi)4.開始加熱準(zhǔn)備堵好隔熱耐燒板，然后關(guān)好爐門，按下加熱準(zhǔn)備按鈕；任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)5.選擇合適檔位參數(shù)（1）按<SV>鈕將SV值設(shè)定至相應(yīng)退火溫度（900℃）；（2）按<TIME>鈕將保溫時(shí)間設(shè)置為15min。6.退火過程（1）按下<RUN>運(yùn)行主程序，退火過程即開始。（2）自動(dòng)實(shí)現(xiàn)加熱并保溫，然后隨爐冷卻。7.完成退火退火結(jié)束后，按下加熱停止按鈕，關(guān)閉電源開關(guān)，即結(jié)束退火操作全部過程。任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)四、去應(yīng)力退火相關(guān)注意事項(xiàng)與問題退火的類型：鋼的退火分為擴(kuò)散退火,完全退火,不完全退火,等溫退火,球化退火,再結(jié)晶退火,中間退火,去應(yīng)力退火等幾種，其中常用的主要有以下三種：1.不完全退火。不完全退火是將鐵碳合金加熱到Ac1-Ac3之間溫度，達(dá)到不完全奧氏體化，隨之緩慢冷卻的退火工藝。不完全退火主要適用于中、高碳鋼和低合金鋼鍛軋件等，其目的是細(xì)化組織和降低硬度，加熱溫度為Ac1+(40-60)℃，保溫后緩慢冷卻。2.球化退火。只應(yīng)用于鋼的一種退火方法。將鋼加熱到稍低于或稍高于Ac1的溫度或者使溫度在A1上下周期變化，然后緩冷下來。目的在于使珠光體內(nèi)的片狀滲碳體以及先共析滲碳體都變?yōu)榍蛄?，均勻分布于鐵素體基體中(這種組織稱為球化珠光體)。具有這種組織的中碳鋼和高碳鋼硬度低、被切削性好、冷形變能力大。對(duì)工具鋼來說，這種組織是淬火前最好的原始組織。3.去應(yīng)力式退火。去應(yīng)力退火是將工件加熱到Ac1以下的適當(dāng)溫度（非合金鋼在500~600℃），保溫后隨爐冷卻的熱處理工藝稱為去應(yīng)力退火。去應(yīng)力加熱溫度低，在退火過程中無組織轉(zhuǎn)變，主要適用于毛坯件及經(jīng)過切削加工的零件，目的是為了消除毛坯和零件中的殘余應(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。任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)【車削加工】本工序環(huán)節(jié)的主要內(nèi)容是夾住打印基板，車削模具型芯的圓盤底座外圓，確保配合尺寸精度及形位誤差精度，具體操作步驟如表2-1-9所示。表2-4-1車削加工步驟說明步驟說明及圖示1.加工前檢查與確認(rèn)（1）CNC電箱檢查：檢查各類接口插座，如有松動(dòng)要重新插好，有鎖緊機(jī)構(gòu)的一定要鎖緊。（2）檢查操作面板上所有按鈕，開關(guān)，指示燈的接線，發(fā)現(xiàn)有誤應(yīng)立即處理，檢查CRT單元上的插座及接線。數(shù)控機(jī)床限位開關(guān)檢查：檢查所有限位開關(guān)動(dòng)作的靈活及固定性是否牢固。任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)2.機(jī)床啟動(dòng)啟動(dòng)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。打開機(jī)床總開關(guān)，等待數(shù)控系統(tǒng)自檢完成。機(jī)床回零：選擇回零模式，先回X軸，再回Z軸。3.工件裝夾四爪卡盤初步夾緊打印件基板，目測(cè)初步找正型芯圓柱面。磁力表座吸住刀架，調(diào)整百分表觸頭初步壓住模具型芯的圓柱面。用手扳動(dòng)卡盤旋轉(zhuǎn)，依據(jù)百分表跳動(dòng)找正工件，同時(shí)逐步鎖緊四爪。任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)4.手動(dòng)車削型芯固定圓臺(tái)（1）MDI模式下賦予主軸轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘。（2）手輪控制車削型芯的固定圓臺(tái)右側(cè)面，保證型芯高度31毫米。（3）手輪控制粗車削型芯的固定圓臺(tái)外圓，留取余量0.4毫米。（4）MDI模式下，編寫單段程序G96G01W-6.F0.1;（5）精車型芯固定圓臺(tái)尺寸，保證外圓精度尺寸50毫米。5.鉸削操作（1）選用直徑5.8毫米鉆頭通過錐柄安裝到車床尾座。（2）對(duì)型芯中心頂桿孔進(jìn)行擴(kuò)孔，轉(zhuǎn)速100r/min，手搖尾座勻速進(jìn)給。（3）更換鉸孔刀具D6，選擇轉(zhuǎn)速30r/min，加鉸削液，手動(dòng)勻速慢速進(jìn)給，完成鉸削。任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)4.手動(dòng)車削型芯固定圓臺(tái)（1）MDI模式下賦予主軸轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘。（2）手輪控制車削型芯的固定圓臺(tái)右側(cè)面，保證型芯高度31毫米。（3）手輪控制粗車削型芯的固定圓臺(tái)外圓，留取余量0.4毫米。（4）MDI模式下，編寫單段程序G96G01W-6.F0.1;（5）精車型芯固定圓臺(tái)尺寸，保證外圓精度尺寸50毫米。5.鉸削操作（1）選用直徑5.8毫米鉆頭通過錐柄安裝到車床尾座。（2）對(duì)型芯中心頂桿孔進(jìn)行擴(kuò)孔，轉(zhuǎn)速100r/min，手搖尾座勻速進(jìn)給。（3）更換鉸孔刀具D6，選擇轉(zhuǎn)速30r/min，加鉸削液，手動(dòng)勻速慢速進(jìn)給，完成鉸削。6.加工完成再次精確測(cè)量各關(guān)鍵部位尺寸；確認(rèn)尺寸合格后，松開車床卡爪卸取工件。任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)四、車削加工相關(guān)注意事項(xiàng)1.不銹鋼切削工藝特點(diǎn)：（1）加工硬化嚴(yán)重。

316屬于奧氏體不銹鋼，該類不銹鋼的塑性大，強(qiáng)化系數(shù)大。而且奧氏體不穩(wěn)定，容易在切削力的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。（2）切削力大。

不銹鋼的塑性高，特別是奧氏體不銹鋼的伸長(zhǎng)率為45#鋼的2.5倍。在切削過程中的塑性變形大，熱強(qiáng)性高，切削卷曲和折斷困難。（3）切削溫度高。

不銹鋼的塑性變形大，摩擦加劇，其導(dǎo)熱率比較低，所以相同條件下，切削溫度能比45號(hào)鋼高200度左右。（4）切削不易折斷。

加工不銹鋼時(shí)，易粘結(jié)和產(chǎn)生積屑瘤。（5）刀具易磨損。

刀具材料應(yīng)盡量選擇強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好硬質(zhì)合金。前刀面刃磨時(shí)粗糙度值要小。為避免出現(xiàn)切屑粘刀現(xiàn)象，刀具的前、后刀面應(yīng)仔細(xì)刃磨以保證具有較小的粗糙度值，從而減少切屑流出阻力，避免切屑粘刀。任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)【線切割加工】本工序環(huán)節(jié)的主要內(nèi)容是運(yùn)用線切割機(jī)床，通過簡(jiǎn)單的直線切割路徑，完成模具型芯件與打印基板的分離，具體操作步驟見下表：表2-4-2線切割加工步驟說明表步驟說明及圖示1.線割前檢查與確認(rèn)（1）機(jī)床開始工作前要有預(yù)熱，認(rèn)真檢查潤(rùn)滑系統(tǒng)工作是否正常，如機(jī)床長(zhǎng)時(shí)間末開動(dòng)，可先采用手動(dòng)方式向各部分供油潤(rùn)滑。（2）認(rèn)真檢查絲桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、冷卻液系統(tǒng)是否正常，若發(fā)現(xiàn)異常并及時(shí)報(bào)修。任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)2.設(shè)備開機(jī)打開設(shè)備總開關(guān)；啟動(dòng)控制系統(tǒng)面板，完成系統(tǒng)自檢；試啟動(dòng)切削液泵，檢查切削液供給系統(tǒng)是否正常；試啟動(dòng)鉬絲轉(zhuǎn)筒，檢查轉(zhuǎn)筒行程往返是否正常；檢查高頻電源工作是否正常，并調(diào)整好相關(guān)參數(shù)；一切正常后，開始裝夾工件。3.工件裝夾（1）以打印基板作為基準(zhǔn)進(jìn)行裝夾。（2）將打印基板豎起固定，可采用專用夾具，以?shī)A具定位基準(zhǔn)保證基板面與工作臺(tái)面的垂直,也可用磁力表座作為垂直裝夾基準(zhǔn)；（3）還要結(jié)合切割部位和切割方向進(jìn)行考慮，保證基板面與切割方向平行，可采用百分表找正。任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)4.程序編制切割部位緊貼基板面但又不能切到基板為準(zhǔn)（打印支撐高度留量1毫米）；切割路徑為一條直線，直線長(zhǎng)度大于型芯最大直徑即可；在線切割繪圖界面繪制一條X方向的直線，長(zhǎng)度大約100毫米左右；繪圖后點(diǎn)擊【執(zhí)行1】，進(jìn)入編程界面，點(diǎn)擊【鉬絲軌跡】自動(dòng)設(shè)置切割程序起終點(diǎn)，生成程序并后置保存；點(diǎn)擊【返主】轉(zhuǎn)至加工界面，調(diào)取程序，可進(jìn)行模擬檢查；

檢查無誤，可設(shè)置推送合適的電加工參數(shù)：【D其它參數(shù)】-【8高頻組號(hào)和參數(shù)】-【3送高頻參數(shù)】-選【0】。5.對(duì)刀操作由于本切割操作目的在于卸取制件，因此對(duì)刀操作可采用標(biāo)準(zhǔn)的放電接觸對(duì)刀法，也可以采用目測(cè)法，將鉬絲移動(dòng)至理想的加工起點(diǎn)位置，隨時(shí)準(zhǔn)備加工。任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)6.執(zhí)行線割（1）開運(yùn)絲：按下運(yùn)絲電源開關(guān)，讓電極絲筒空運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查電極絲抖動(dòng)情況和松緊程度，若電極絲過松，則用張緊輪均勻用力緊絲。開水泵，調(diào)整噴水量：開水泵時(shí)，請(qǐng)先把調(diào)節(jié)閥調(diào)至關(guān)閉狀態(tài)，然后逐漸開啟，調(diào)節(jié)至上下噴水柱包容電極絲，水柱射向切割區(qū)。（3）接通脈沖電源，用戶應(yīng)根據(jù)對(duì)切割效率、精度、表面粗糙的要求，選擇最佳的電參數(shù)方案。（4））點(diǎn)擊【切割】按鈕，進(jìn)入加工狀態(tài)，坐標(biāo)值開始運(yùn)動(dòng)變化。觀察電流表在切割過程中，指針是否穩(wěn)定，切忌短路。（5）整個(gè)加工過程要隨時(shí)巡視，觀察水、絲、電等運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。如有異常，隨時(shí)停止，進(jìn)行檢查。7.加工完成加工結(jié)束后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉水泵電機(jī)和運(yùn)絲電機(jī)，工件自然墜落。任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)本工序環(huán)節(jié)的主要內(nèi)容是通過車床端面切削完成模具型芯底座平面加工，具體操作步驟參見下表（表2-4-3）：表2-4-3車削加工步驟說明表步驟說明1.加工前檢查與確認(rèn)（1）CNC電箱檢查；（2）檢查操作面板及CRT單元；（3）數(shù)控機(jī)床限位開關(guān)檢查。2.機(jī)床啟動(dòng)啟動(dòng)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。打開機(jī)床總開關(guān)，等待數(shù)控系統(tǒng)自檢完成。數(shù)控機(jī)床回零：選擇回零模式，先回X軸，再回Z軸。任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)3.工件裝夾采用帶有軟卡爪的三爪自定心卡盤，型芯固定圓臺(tái)靠緊卡爪止口，小端向里夾緊工件，確保型芯軸線找正，露出待車削端面。

4.手動(dòng)車削型芯端面采用端面車刀，在MDI模式下賦予主軸轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)/分鐘；手輪控制端面車刀粗車型芯的固定圓臺(tái)右端面，留取精加工余量0.4毫米；精車型芯固定圓臺(tái)厚度尺寸，保證圓臺(tái)厚度5毫米公差范圍內(nèi)。5.加工完成外側(cè)銳角倒鈍；再次精確測(cè)量各關(guān)鍵部位尺寸；確認(rèn)尺寸合格后，松開車床卡爪卸取工件。任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)【鉗工加工】一、鉗工介紹切削加工、機(jī)械裝配和修理作業(yè)中的手工作業(yè)，因常在鉗工臺(tái)上用虎鉗夾持工件操作而被稱為鉗工。鉗工作業(yè)主要包括鏨削、銼削、鋸切、劃線、鉆削、鉸削、攻絲和套絲（螺紋加工）、刮削、研磨、矯正、彎曲和鉚接等。二、鉗工安全規(guī)程1.操作前，正確佩戴勞動(dòng)防護(hù)用品。如使用電動(dòng)工具須戴絕緣手套，女工發(fā)辮應(yīng)挽在工作帽內(nèi)。2.所用工具必須齊備、完好、可靠才能開始工作。禁止使用有裂紋、帶毛刺、手柄松動(dòng)等不符合安全要求的工具，并嚴(yán)格遵守常用工具安全操作規(guī)程。3.開動(dòng)設(shè)備，應(yīng)先檢查防護(hù)裝置，緊固螺釘以及電、油、氣等動(dòng)力開關(guān)是否完好，并空載試車檢驗(yàn)，方可投入工作。操作時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守所用設(shè)備的安全操作規(guī)程。4.設(shè)備上的電氣線路和器件以及電動(dòng)工具發(fā)生故障，應(yīng)交電工修理，自己不得拆卸。不準(zhǔn)自己動(dòng)手鋪設(shè)線路和安裝臨時(shí)電源。5.工作中注意周圍人員及自身的安全，防止因揮動(dòng)工具、工具脫落、工件及鐵屑飛濺造成傷害。兩人及以上一起工作要注意協(xié)調(diào)配合。6.清除鐵屑，必須用工具，禁止用手拉嘴吹。7.工作完畢或因故離開工作崗位，必須將設(shè)備和工具的電、氣、水、油源斷開。8.工作完畢，必須清理工作場(chǎng)地，將工具和零件整齊的放在指定的位置上。任務(wù)四

后序處理與檢測(cè)三、鉗加工過程本工序環(huán)節(jié)的主要內(nèi)容是通過鉗工工藝完成型芯底座的兩個(gè)固定螺絲孔的攻絲操作，具體操作步驟參見下表：表2-4-4鉗加工步驟說明表步驟說明及圖示1.加工前檢查與確認(rèn)檢查周邊環(huán)境是否存在安全隱患；檢查相關(guān)工具設(shè)備是否有安全隱患。2.孔倒角與工件裝夾（1）孔口確保有倒角，并清理螺紋底孔，可往孔內(nèi)提前注射適量機(jī)油。（2）對(duì)型芯件包裹銅皮，然后在臺(tái)虎鉗上夾緊，同時(shí)確保型芯圓臺(tái)端面基本水平。任務(wù)四

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