金属增材制造工艺制订与实施 课件 项目五 打印制作拓扑优化的 任务二

项目五

打印制作拓扑优化的摩托车支架THREEDIMENSIONALPRINTINGSLM:Selectivelasermelting（选择性激光熔化）是利用金属粉末在激光束的热作用下快速熔化、快速凝固的一种技术。《金属增材制造工艺制订与实施》教材课件任务二数据处理与编程任务学习目标STATUSOFINDUSTRYDEVELOPMENTYOURLOGO任务二

数据处理与编程✭任务学习目标：

1.能运用UG软件对模型进行拓扑优化，确保满足设计要求；

2.掌握摩托车支架SLM增材制造的工艺特点及工艺规程；

3.能应用切片软件，合理选择加工参数，完成打印程序准备。任务二数据处理与编程【拓扑优化设计】一、拓扑优化条件分析思路

1.工况分析

2.载荷分析

3.材料分析

4.设计空间分析

5.目标分析任务二数据处理与编程二、拓扑优化设计步骤（见表5-2-1）表5-2-1拓扑`优化设计步骤说明表步骤名称说明图示（一）打开软件、模型1.打开NX2007设计软件2.打开设计好的模型

（二）拓扑优化前模型处理1.为减材后处理表面留取加工余量，选用偏置命令，单边偏移0.5mm2.为拓扑优化设置参考体任务二数据处理与编程二、拓扑优化设计步骤（见表5-2-1）表5-2-1拓扑优化设计步骤说明表（二）拓扑优化前模型处理1.为减材后处理表面留取加工余量，选用偏置

命令，单边偏移0.5mm2.为拓扑优化设置参考体任务二数据处理与编程二、拓扑优化设计步骤（见表5-2-1）表5-2-1拓扑优化设计步骤说明表（三）进入拓扑优化功能区1.单击主页功能条下基本建模命令下的更多下拓扑优化功能键。任务二数据处理与编程二、拓扑优化设计步骤（见表5-2-1）表5-2-1拓扑优化设计步骤说明表（四）拓扑优化基本设置（右击研究01选择编辑）1.分析类型选择默认设置2.优化目标选择默认设置3.分辨率选择默认设置任务二数据处理与编程二、拓扑优化设计步骤（见表5-2-1）表5-2-1拓扑优化设计步骤说明表(五)拓扑优化设计空间设置1.创建设计空间:右击设计空间，单击新建。

2.选择设计空间:选择绘制模型体。最后单击确定键。

3.指派材料:单击指派材料后面小图标。指派材料Aluminum6061。最后单击确定键。任务二数据处理与编程二、拓扑优化设计步骤（见表5-2-1）表5-2-1拓扑优化设计步骤说明表3.指派材料:单击指派材料后面小图标。指派材料Aluminum6061。最后单击确定键。

4.构造体：右击新建构造体，方法选择抽壳。依次选择红色参考体，并设置合适的壁厚参数为12mm、8mm。最后单击确定键。任务二数据处理与编程二、拓扑优化设计步骤（见表5-2-1）表5-2-1拓扑优化设计步骤说明表5.形状约束：右击形状约束选择新建，在打开的形状约束对话框里选择平面对称，选择对称平面1和2，会自动生成对称平面。最后单击确定键。

6.优化约束：右击优化约束，单击新建。选择质量目标，输入合适的质量值。最后单击确定键。任务二数据处理与编程二、拓扑优化设计步骤（见表5-2-1）表5-2-1拓扑优化设计步骤说明表(六)拓扑优化分析约束设置1.分析约束：右击分析约束，单击新建。选择销住，根据模型工作状态，选择图示两曲面。最后单击确定键。任务二数据处理与编程二、拓扑优化设计步骤（见表5-2-1）表5-2-1拓扑优化设计步骤说明表七)拓扑优化分析载荷设置1.右击分析载荷，单击新建，打开分析载荷对话框。选择力，设置载荷1、载荷2、载荷3、载荷4、载荷5、载荷6.先选择受力面，再选择力的方向，最后输入力的数值。任务二数据处理与编程二、拓扑优化设计步骤（见表5-2-1）表5-2-1拓扑优化设计步骤说明表（八）优化分析单击上侧功能区优化图标，进行拓扑优化。待进度完成后，单击优化导航器中的设计空间图标，显示出优化方案。任务二数据处理与编程二、拓扑优化设计步骤（见表5-2-1）表5-2-1拓扑优化设计步骤说明表（九）优化结果查看1.单击上侧功能区结果设置，打开结果设置对话框。任务二数据处理与编程二、拓扑优化设计步骤（见表5-2-1）表5-2-1拓扑优化设计步骤说明表2.点击结果类型，查看位移

3.点击结果类型，查看应力拓扑优化结果要主动跟客户沟通，并提供仿真测试报告，经协调论证，再次核实优化结果，必须客户签字确认后，再进行下一步的切片编程操作。任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）步骤名称说明图示（一）打开软件打开3DXpert软件单击上方工具菜单图标，新建mm3D打印项目任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）（二）选择打印机1.单击右侧工具栏图标，编辑打印机

2.编辑打印机的型号、基板类型(150基板）、材料、最小悬垂角度（45.）任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）（三）导入模型1.单击右侧右侧工具栏图标，-增加3DP组件（stl，step等文件）

2.保持原始方向任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）（四）模型摆放：模型摆放轴测图、正视图（距底面2mm）单击右侧右侧工具栏图标，确定物体位置

2.Z增量输入2mm，让物体离底面2mm任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）3.查看轴测图、正视图任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）（五）打印前准备1.单击右侧工具栏图标，进行打印前准备：检查各类型特征任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）2.单击检查（检查各类型特征）

3.单击右侧工具栏图标，建立模型分析任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）（六）支撑设计1.单击右侧工具栏图标，设置支撑管理器

2.设置创建区域：悬垂角度为“45”，最小宽度为“2”，偏置为“1”，与垂直面的角度为“10”，勾选最底部区域选项任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）3.在支撑区域显示轴测图

4.选好支撑区域

5.添加格栅图案格栅参数：偏移填充X、Y偏置0.04mm勾选填充填充类型为PlusSign距离2mm任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）6.选好格栅图案

7.格栅图案增加墙支撑，支撑参数：勾选外边界类型选择窄水滴型单元尺寸为3mm材料厚度为单激光轨迹齿距1.5mm齿宽0.25mm高度1.5mm穿透高度0.12mm底座高度2mm

8.底面其余区域参考第一个墙支撑添加支撑任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）9.选取支撑区域

10.添加格栅图案格栅参数：偏移填充X、Y偏置0.04mm勾选删除边界勾选填充填充类型为PlusSign距离2mm任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）11.选择格栅图案任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）12.格栅图案增加墙支撑，支撑参数：材料厚度为单激光轨迹齿距1.5mm齿宽0.25mm高度1.5mm穿透高度0.12mm任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）13.其余区域参考第第二墙支撑添加支撑任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）14.支撑加载完成，查看正视图、轴测图任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）（七）参数设置1.分配工艺（1）单击右侧工具栏，计算切片任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）（2）选择扫描策略（3）编辑扫描策略参数任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）（4）Part扫描策略参数：（单位um）切片层厚30工艺间交错200勾选墙支撑运动勾选考虑气流方向避开夹角范围37°旋转起始角30°增量角度67°勾选下表面（3层，角度大于30°）、中间层任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）（5）Part扫描策略轮廓参数（单位um）C1轮廓参数：下表面80；中间层80；勾选尖部、进入、退出、等长分割20000；方向指引为反转，扫描顺序为连续C2轮廓参数：下表面160；中间层160；勾选尖部、进入、退出、等长分割20000；方向指引为反转，扫描顺序为连续任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）（6）Part扫描策略填充轨迹参数（单位um）填充轨迹参数：下表面240、中间层240填充下表面区域：条带形式，步距100，单元宽度8000，单元边界否，偏置、交错为0，扫描顺序连续，填充方向水平填充中间层区域：条带形式，步距100，单元宽度8000，单元边界否，偏置、交错为0，扫描顺序连续，填充方向水平任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）（7）WallSupport扫描策略常规参数切片层厚60工艺间交错200勾选墙支撑运动避开夹角范围37°旋转起始角30°增量角度67°任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）（7）WallSupport扫描策略轮廓参数C1轮廓参数：勾选尖部、进入、退出、等长分割20000；方向指引为反转，扫描顺序为连续任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）（8）WallSupport扫描策略填充轨迹参数无填充轨迹任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）2.激光参数单击工艺设计界面左下角“激光参数”按钮任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）（1）层厚度30um零件实体激光参数界面（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任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）（2）层厚度30um零件实体激光参数界面（中间层）C1功率310W

速度1000mm/sC2功率310W

速度1000mm/s填充

功率330W速度1000mm/s任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）（3）层厚度60um零件墙支撑激光参数界面功率320w速度800mm/s任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）（4）Part激光参数应用至策略设置（5）WallSupport激光参数应用至策略设置任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）（八）计算切片1.选好策略后开始切片处理任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）（九）仿真观察单击右侧工具栏图标，设置切片查看器。拖动进度条查看切片是否正确任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）（十）后置程序1.单击右侧工具栏输出至打印机：导出CLI格式文件任务二数据处理与编程【切片编程步骤】（见表5-2-2）2.选择要保存的地址任务二数据处理与编程3.3DXpert3DXpert是由3DSystems开发的金属3D打印配套软件，作为单一集成的解决方案，涵盖整个金属增材制造流程及后处理加工过程。使用该软件，将不再需要整合不同