青华模具培训学校

 找回密码
 注册

QQ登录

只需一步,快速开始

青华模具培训学院
查看: 1314|回复: 0

选择性激光烧结(简称SLS)基本设计准则

[复制链接]
发表于 2013-10-31 11:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
前言:SLS产品作为一种新的加工工艺方式,有别于传统模型加工常用到的CNCSLA,等。SLS激光烧结可以烧结金属,塑胶,或者二者的混和物。现在就国内常用SLS烧结的材料PA12为标准,制定出以下设计规则,供工程师在设计时参考。
$ q1 S! O7 H$ ?) ?( `* y   
+ w9 C: H' k' W; m5 h% R+ y4 a    ( ?0 C' C. w4 I7 i6 I0 A
1. 加工精度
- m0 q% N7 r, e: w6 ?1.1 SLS毛胚烧结理想精度±0.1实际烧结精度可能到±0.15
! u& u7 p0 N1 K' [$ l+ A# f1.2 SLS 毛胚经过后处理抛光喷油理想精度为±0.2
5 {3 {2 v1 c) r1.3 对于细长的薄的产品,要考虑相应的变形,即形位公差,简单的概念如下:如果该产品设计时适合注塑模具塑料产品设计工艺,则SLS烧结的产品的形位公差可以等同。
, B" C4 K* L7 X6 M5 x7 x! u7 D/ J
2. 设计配合尺寸/ c1 V  k2 Q5 g1 |% _7 C5 F

  \) A, `2 ]# v% w2.1 对SLS孔与SLS轴配合而言 以一个Φ5的孔为例,SLS毛胚孔的实际大小约为Φ4.94左右.Φ5SLS毛胚轴实际大小约为Φ5.06左右,如果3D模型设计上用Φ5零对零的理想配合设计的话,实际SLS毛胚的总过盈量大约为0.12,单边过盈量为0.06.% J' o- t1 I: V" J/ v9 d( h. h" n
所以从3D模型设计经验上需要做如下考虑:
& U" z/ V/ h0 p" |4 H9 \1.如果要让Φ5孔轴配合是小间隙配合的话,设计上孔要取数Φ5.1,轴要取数Φ4.90 k: E9 d/ I0 h
2如果要让Φ5孔轴配合是零对零配合的话,设计上孔要取数Φ5.05,轴要取数Φ4.95
4 b8 f  F, J2 n0 Q结论:简单而言,小间隙配合,单边间隙取0.1,零对零配合 单边间隙取0.05, m' T: Y6 c. ?5 ?6 ]
如果实际生产出的毛胚还是满足不了这个经验值的话,一般用砂纸或者锉刀,或者钻头,绞刀修整。
# `5 C. n; {: H7 Q/ {. [
4 z; d. F1 y; H# p7 d3 {; I2.2SLS孔与金属轴(比如说45钢光轴)配合而言* B9 I$ `# ~0 r! t  a
间隙配合,单边间隙取0.1,零对零配合,单边间隙取0.05! _& E* k2 n  T7 y
2 P) D7 i3 G: H9 ?
3. 设计中心距离配合
1 ~3 u. W# |5 |+ b( ~+ ?( P毛胚中心距离的配合尺寸一般实际值在±0.05左右。因机器工作一段时间后会误差有漂移,所以一般机器一个月会做一次误差补偿。这个对设计上考虑中心距误差±0.05影响不大。, ]$ _. |1 `8 q0 k! [# o; e

2 |# @0 X1 R% u  g( g4. 外形尺寸
' F( w  N, s6 x( h毛胚外形尺寸(主要指长度,宽度,高度方向)理论上即等于SLS的烧结精度±0.1,实际上大约偏正公差+0.06左右。设计上需要做相应的考虑。
  n: \* d) {0 p2 p, s间隙配合,单边间隙取0.1 ,零对零配合单边间隙取0.053 m5 `5 Z* M+ F: l
如果实际生产出的毛胚还是满足不了这个经验值的话,一般用砂纸或者锉刀修整。
1 R1 x5 j/ Z4 v; i
' `5 ^2 l( k; C( B' D$ [6 Y9 f0 k7 `: F0 f1 z7 D8 _  v
5. 最小壁厚0.5mm+ i9 B" |7 F, a* r5 E5 x
主要指XY方向的烧结厚度,一般设计上Z轴上最小壁厚0.2 ,实际生产出来会到0.2-0.35之间,XY方向壁厚取0.5,实际生产出来会到0.5-0.65之间,XY方向壁厚为激光光点厚度决定的。激光一个光点的直径不是理想的0数值,而是0.47左右,所以只要光点扫过的地方,都会形成最小0.5厚的小块。而Z轴方向是一层层叠加上的,一般为0.1的步进距离,所以不受XY光点大小的限制。4 ^3 l6 r4 h) u; W0 k9 H
简而言之,如果有壁厚小于0.5mm的结构,需要向SLS生产部门指定烧结摆放方向。否则无法烧结出来。(SolidworkSug 有检查壁厚的功能)。+ Q  h+ |: A# w  \
# i8 G, L* D  d+ O8 D
6. 烧结方向与强度。9 E) J) s& j9 \
设计卡扣类东西时,如果剪切力是平行于XY的烧结方向时,SLS的强度最弱,如果是垂直于XY的烧结方向时强度最好。所以尤其是含卡扣类产品,如果对强度有要求,需要指定烧结方向。当然这样会影响价格9 |, A7 S  x1 }# [  w% _, f8 k
" O" q# G" {$ H
7. 产品的高低温性能
3 @4 T3 m; k; ySLS产品一般在高温80度,低温-30度范围内的机械物理性能等同于20度常温下的性能。
2 O( u  z" `8 g1 \8 F: U' P( t. \0 H7 W0 ~8 O& f- m
8.一般产品壁厚,及加强胫厚。
5 h( L. P0 m9 ]& V7 \. d5 ~* a  h8 _设计时优先考虑产品2.0壁厚,建议大于等于1.5以上。加强胫优先考虑1.0,建议大于等于0.8以上。否则产品容易碎裂,后处理,或者装配时都容易出现问题。' c0 _2 L; q, @

9 r- ?& o* Z* x! j; Q/ C+ A9. 产品喷油后处理: G+ f* t1 D: _1 s1 n
毛胚产品一般表面比较粗糟,一般都要清粉,去掉毛刺,预先打磨。然后涂树脂,增强强度,改善喷油效果。如果尺寸有偏差,或者有装配要求,需要用钳工的手法修配。
; O/ {- @! o( v$ y# O# N. J' k9 W一般产品可以简单的分为内表面,外表面,凹凸结构面(即用手不容易直接打磨到的面)等三类面! f0 x7 O& y0 `

7 @% Y8 z: n* A! U) v8 p# ^0 Y" v
1.png 2.png
, u/ ~3 [. A: R2 e(这2个图就是一种凹凸结构面的示意)9 p3 l2 r4 U& m2 y8 o; _
  1 i/ w% o" v1 |* g
   
1 y! Z1 z: n7 W6 Z6 C  抛光等级分1级,2级,3级,4级。2 u- P$ |! u1 T6 L% E$ q) Q6 S) L. f
  1级抛光等级要求最高,需要多次抛光,多次补土,多次喷油返工,最后达到理想效果,平面与过渡光顺的弧面不允许有看到明显纹路,凹凸结构面有不太明显的纹路(普通人在0.5米距离看不出这个纹路为标准)一般适合于平面,过渡光顺的弧面,或者结构不复杂的外表面,客户有特别要求时采用,成本高。(注意此要求不可用于产品内表面,或者凹凸结构面。)
   
3.jpg
, x4 z0 W( q  D0 m5 `) A( K# H6 U

7 X5 t& ?. e3 P/ f* ^% w+ B2级抛光等级要求略低,也需要抛光,补土与喷油,平面与过渡光顺的弧面允许看到占整体面积大约10%纹路,凹凸结构面纹路明显。成本偏高。(注意此要求不可用于产品内表面,或者凹凸结构面。)# M) S, Y& y  v

$ M' C" m( F9 E7 J3级抛光等级最为经济,平面与过渡光顺的弧面允许看到占整体面积大约60%纹路凹凸结构面纹路明显,性价比最好,但一般适合于外表面。内表面要做的话,成本会偏高。
6 \. Z0 x- r7 _7 T  e4 D
4.png    5.png 1 M! y) \0 R" R/ _8 T

# j  \0 L$ u) _5 }/ Z
4级抛光等级主要为验证尺寸的客户考虑。表面效果相当于铣刀粗铣表面6.3的粗糙度效果,所有内表面,外表面,结构面效果虽有纹路,但一致性好。也适合于内表面,及非外观面的要求。; }+ o4 D; u3 C2 l! |5 s' A
6.png
9. 抛光后的形体变化5 ~# b2 p$ p; g! i( @" @" i
如图
& L$ I$ O; o" T5 E, z5 N10.1 尖角抛光抛出圆角是不可避免的,否则只能简单去毛刺打磨处理。6 v! b# o5 t6 T- o
10.2 凹处尖角涂树脂也会有圆角,一般通过刻刀修边处理可以去掉这个圆角。但如果刀具接触不到,不好着力的地方,就无法修整了,一般对内表面小凹形结构处不涂树脂。或者轻涂树脂后,放入烤箱,隔30分钟后用布或者其它东西去掉多余沉积的树脂。
) w3 _/ `& c4 P+ S1 d& q7 M
9.png
9. STL文件导出
: C' W& z9 K- l6 X) h6 ^1 MSLS 激光烧结设备只识别STL文件,所以客户输出STL 文件时,精度不可设置太高,否则影响排工件的速度,也不可设置太低,否则影响产品输出精度,
6 D& O& |7 v& R, Q# @! L0 Y
一般建议在SOLIDWORKS设置如下:
. O, i1 e+ @1 N
10.png
PROE 设置如下:" M- M4 ], W3 v% w" N, O9 e$ S
11.png
UG设置如下4 B% y. p+ j# ?7 A, |
12.png
另外,对于纯外观模型,可以从3Dmax ,rhino,等软件直接导出STL文件。精度设置大致参考上述标准,如果没把握可试烧一个小价格模型,来调整精度。
% V% G: G. p/ L* E% O
$ T4 f# m8 H1 O. T2 @1 R客户如果只给STL文件,请相应给出最大外形尺寸,以方便SLS厂家核查。, a6 |. N( c# d7 ~( k- N

+ y: Z- t4 `) a% r9. 产品的结构强度,和材料的力学性能
; _/ W0 X- O1 k# T
一般可描述为:对比ABS的性能,为80%左右的ABS的机械物理性能。具体参数表如下:7 n- j3 a. D/ v) v. V% ]
13.jpg
(注意: PA625 PA12是同一种性能的材料)
4 J5 z1 [! ?8 E0 @9 y: r
& g9 R% X* i& w! z7 |3 O6 G9. PA12MFGF的区别(主要从概念上的通用描述,具体细节可从华曙网站下载www.farsoon.com
4 E) w, ~* A) K( l! [7 Z13.1  PA12的理论比重是1,实际烧结会在0.9左右,放到水里不会沉下去,注意水的比重为1,用在一般场合,耐温80度。- q: b# J  ~# L9 f
13.2  MF就是在PA12里面参入矿纤维,材料性能可同GF通用,理论比重大致会在1.4,实际烧结比重为1.2-1.3,韧性比PA12略差。纤维是条状的。而玻璃微柱是颗粒状的。但烧结后是看不到明显的条状和颗粒状的,主要用在耐温要求的场合,一般为130度保持其物理性能。价格比PA12
, l/ ~5 A# L8 S+ U- R13.3  GF是在PA12里面参入玻璃微珠,材料性能可同MF通用,理论比重大致会在1.4,实际烧结比重为1.2-1.3,韧性比PA12略差。但烧结后是看不到明显的条状和颗粒状的,主要用在耐温要求的场合,一般为130度保持其物理性能。价格比PA12
$ K5 G* S! r, }: a' I1 s
6 |$ S3 ~' g- [! [5 j14 SLS的烧结时间- M( o! \! r. u' |5 a: Q
华曙现有高速机和低速机各一台,高速机的烧结时间比低速机要短,但如果是满缸烧结,而且形状复杂,高速机也就不高速了。高速机满缸2-3天,低速机满缸3天,SLS烧结时间,就PA12 ,MF,GF三种材料而言,没有区别。华曙公开承诺交货期为5天内发货,遇到特殊情况另外处理。
# \  E1 J5 u" n' A3 T$ I+ U& ?: y" t3 Q- W$ |* e
15 华曙SLS设备的满缸尺寸
, ?4 G, c/ C2 ?$ H6 ]; |8 [一个满缸的尺寸大致为330X280X420mm,如果利用率很高,比方说零件大部分很充实,实体零件很多,壳体零件很少,其Z轴方向高度会小于420,甚至到3808 O, R3 C  J" ]

# @" O8 q& r, u, x& m16. 产品变形& \3 T5 \9 T3 k2 W; s
16.1 如果产品是细长件(最大外形最长的部分除以最大外形最小的部分大于等于10),壁厚薄(1.5毫米以下的要重点检查)。一般100MM变形可能到±1* [7 l4 @- u; F# L  F

8 J: {2 w, X& l2 s0 o$ i$ j% h16.2 产品如果XY方向最大外形大于330X280MM, 最外边也可能变形,如果有精度要求一般建议切割,当然切割也要考虑手工粘贴精度,一般在±0.3左右,如果有薄壁特征,相应的变形精度更大。当然如果是纯外观件,则没有这个限制。
/ J% O; r+ K* S* d  Q" M* L, X& J注意:XY的最大外形尺寸在某些时候可以旋转零件来解决,经过旋转零件调整后的体积会增加,最大外形会以旋转后的体积核算,成本会增加。
6 f" T" t/ ~4 `/ J: E$ @0 k% q7 B) V; _
17. 产品清粉
% Y% N+ Y, u9 @; o. N产品如果是封闭腔体需要考虑产品的清粉问题.0 |/ P7 L) M- X" K# C
3 g4 a0 [3 u. Q" F/ O
18. 表面粗糙度,一般未处理过的SLSR12.53 A( g% R2 m0 x" K4 ^0 `3 q. h' `$ `" P

$ m& ?7 _0 a" x" \# h# r$ @19. 产品切割注意事项
4 w. ?- e5 ^' @) x& p9 {19.1 如果产品过大,超过华曙满缸最大外形尺寸,需要考虑产品的切割,如果要求不高一般为±0.2-0.5MM,则可以用简单的方法切割,如果有特别要求,需要在设计上考虑加定位槽或者定位柱。1 x5 m7 E5 u1 j  Z7 j: f0 A4 ?
19.2 切割的粘结强度,粘接面强度等同于材料原始强度,而粘接面附近因为胶水的渗入,所以会有内应力,概念上理解,其最弱地方的强度一般为原始材料80%的强度。假设用暴力破坏,断裂面不会在粘接面,一般会在粘接面附近。2 Q6 l0 q7 ?1 c
19.3 粘接用常用的胶水为502快干胶,或者久而久的慢干胶。
) K. M& [/ k( d6 F! D* S9 l- N

1 K7 A( ^8 K& t$ Q/ {7 ~
7.png
8.png
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

QQ|关于我们|sitemap|小黑屋|Archiver|手机版|UG网-UG技术论坛-青华数控模具培训学校 ( 粤ICP备15108561号 )

GMT+8, 2025-4-2 16:36 , Processed in 0.061933 second(s), 27 queries .

Powered by Discuz! X3.5 Licensed

© 2001-2024 Discuz! Team.

快速回复 返回顶部 返回列表