金属增材制造工艺制订与实施 课件 项目二 打印制作模具随形冷却型芯任务四

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》教材课件项目二

打印制作模具随形冷却型芯任务四

后序处理与检测任务学习目标STATUSOFINDUSTRYDEVELOPMENTYOURLOGO✰任务学习目标：1.了解金属打印后序处理的常见工艺特点；2.能使用退火炉完成去应力退火操作；3.能掌握车床的基本操作，进行外圆加工与平面加工；4.能掌握简单的线切割操作，完成打印件的切割；5.能掌握基本的钳工操作，完成倒角及攻丝操作。任务四

后序处理与检测【后处理工艺路线】本项目产品-模具随形冷却型芯已完成增材加工，后序处理主要针对尺寸要求精确的结构部位进行减材处理，当然也包括其它一些辅助工艺，结合任务一当中的工艺分析情况，在满足客户图纸要求和产品使用要求的前提下，特制定以下工艺路线，如图2-4-1所示，我们将分步骤进行学习：图2-4-1工艺路线图【去应力退火】一、去应力退火设备介绍去应力退火炉又称低温退火炉，主要消除金属打印件、铸件、锻件、焊接件、冷冲压件以及机加工中的残余应力，工艺是将工件慢慢加热到去应力工艺温度（低于再结晶温度）后，保温一段时间后，然后随炉冷却的热处理工艺。去应力加热温度一般较低，不改变组织状态，能保留冷作、热作或表面硬化效果，可消除毛坯件和零件中的残余应力，稳定工件尺寸及形状，减少零件在切削加工和使用过程中的形变和裂纹倾向。高温快速退火炉特点：采用前开式炉门，以硅钼棒为加热元件，智能温度调节仪和双铂铑热电偶配套使用，对炉内温度进行测温调节和自动控制，最高工作温度可达1700℃。能够自动升温、自动降温、无需值守。图1-4-2快速退火炉任务四

后序处理与检测二、热处理基本安全规程1.穿戴好必要的防护用品。2.操作前要熟悉热处理设备使用方法及其它工具、器具。3.用电阻炉加热时，工件进炉、出炉应先切断电源，以防触电。4.出炉后的工件不能用手摸，以防烫伤。5.处理工件要认真看清图纸要求及工艺要求，严格按照工艺规程操作。6.实习完后，打扫场地卫生，工具用具放好。任务四

后序处理与检测三、去应力退火操作过程本工序环节的主要内容是正确使用退火炉对模具型芯进行去应力退火，目的是为了消除增材制造中产生的内应力。本制品材料为塑料模具钢，零件整体壁厚都在10mm以内，零件形体较为紧凑敦实，且与打印基板一体加热，综合各因素制定其工艺如下：(1)将模具型芯与基板一起平置放入加热炉内，抽真空。(2)升温:以50-150℃/min的升温速率从室温升至810~850℃。(3)保温:在810~850℃保温30min。(4)随炉冷却至500℃，出炉空冷。(5)热处理后硬度≤229HBW。任务四

后序处理与检测步骤说明及图示1.退火炉检查与确认检查退火炉周边是否存在安全隐患；检查退火炉各连接线插头是否正常。2.接通电源打开机箱电源保护开关任务四

后序处理与检测3.放入工件打开炉门，将型芯连同基板一同放进炉内4.开始加热准备堵好隔热耐烧板，然后关好炉门，按下加热准备按钮；任务四

后序处理与检测5.选择合适档位参数（1）按<SV>钮将SV值设定至相应退火温度（900℃）；（2）按<TIME>钮将保温时间设置为15min。6.退火过程（1）按下<RUN>运行主程序，退火过程即开始。（2）自动实现加热并保温，然后随炉冷却。7.完成退火退火结束后，按下加热停止按钮，关闭电源开关，即结束退火操作全部过程。任务四

后序处理与检测四、去应力退火相关注意事项与问题退火的类型：钢的退火分为扩散退火,完全退火,不完全退火,等温退火,球化退火,再结晶退火,中间退火,去应力退火等几种，其中常用的主要有以下三种：1.不完全退火。不完全退火是将铁碳合金加热到Ac1-Ac3之间温度，达到不完全奥氏体化，随之缓慢冷却的退火工艺。不完全退火主要适用于中、高碳钢和低合金钢锻轧件等，其目的是细化组织和降低硬度，加热温度为Ac1+(40-60)℃，保温后缓慢冷却。2.球化退火。只应用于钢的一种退火方法。将钢加热到稍低于或稍高于Ac1的温度或者使温度在A1上下周期变化，然后缓冷下来。目的在于使珠光体内的片状渗碳体以及先共析渗碳体都变为球粒状，均匀分布于铁素体基体中(这种组织称为球化珠光体)。具有这种组织的中碳钢和高碳钢硬度低、被切削性好、冷形变能力大。对工具钢来说，这种组织是淬火前最好的原始组织。3.去应力式退火。去应力退火是将工件加热到Ac1以下的适当温度（非合金钢在500~600℃），保温后随炉冷却的热处理工艺称为去应力退火。去应力加热温度低，在退火过程中无组织转变，主要适用于毛坯件及经过切削加工的零件，目的是为了消除毛坯和零件中的残余应力，稳定工件尺寸及形状，减少零件在切削加工和使用过程中的形变和裂纹倾向。任务四

后序处理与检测任务四

后序处理与检测【车削加工】本工序环节的主要内容是夹住打印基板，车削模具型芯的圆盘底座外圆，确保配合尺寸精度及形位误差精度，具体操作步骤如表2-1-9所示。表2-4-1车削加工步骤说明步骤说明及图示1.加工前检查与确认（1）CNC电箱检查：检查各类接口插座，如有松动要重新插好，有锁紧机构的一定要锁紧。（2）检查操作面板上所有按钮，开关，指示灯的接线，发现有误应立即处理，检查CRT单元上的插座及接线。数控机床限位开关检查：检查所有限位开关动作的灵活及固定性是否牢固。任务四

后序处理与检测2.机床启动启动前确认急停开关处于“按下”状态，可避免浪涌电流冲击。打开机床总开关，等待数控系统自检完成。机床回零：选择回零模式，先回X轴，再回Z轴。3.工件装夹四爪卡盘初步夹紧打印件基板，目测初步找正型芯圆柱面。磁力表座吸住刀架，调整百分表触头初步压住模具型芯的圆柱面。用手扳动卡盘旋转，依据百分表跳动找正工件，同时逐步锁紧四爪。任务四

后序处理与检测4.手动车削型芯固定圆台（1）MDI模式下赋予主轴转速400转/分钟。（2）手轮控制车削型芯的固定圆台右侧面，保证型芯高度31毫米。（3）手轮控制粗车削型芯的固定圆台外圆，留取余量0.4毫米。（4）MDI模式下，编写单段程序G96G01W-6.F0.1;（5）精车型芯固定圆台尺寸，保证外圆精度尺寸50毫米。5.铰削操作（1）选用直径5.8毫米钻头通过锥柄安装到车床尾座。（2）对型芯中心顶杆孔进行扩孔，转速100r/min，手摇尾座匀速进给。（3）更换铰孔刀具D6，选择转速30r/min，加铰削液，手动匀速慢速进给，完成铰削。任务四

后序处理与检测4.手动车削型芯固定圆台（1）MDI模式下赋予主轴转速400转/分钟。（2）手轮控制车削型芯的固定圆台右侧面，保证型芯高度31毫米。（3）手轮控制粗车削型芯的固定圆台外圆，留取余量0.4毫米。（4）MDI模式下，编写单段程序G96G01W-6.F0.1;（5）精车型芯固定圆台尺寸，保证外圆精度尺寸50毫米。5.铰削操作（1）选用直径5.8毫米钻头通过锥柄安装到车床尾座。（2）对型芯中心顶杆孔进行扩孔，转速100r/min，手摇尾座匀速进给。（3）更换铰孔刀具D6，选择转速30r/min，加铰削液，手动匀速慢速进给，完成铰削。6.加工完成再次精确测量各关键部位尺寸；确认尺寸合格后，松开车床卡爪卸取工件。任务四

后序处理与检测四、车削加工相关注意事项1.不锈钢切削工艺特点：（1）加工硬化严重。

316属于奥氏体不锈钢，该类不锈钢的塑性大，强化系数大。而且奥氏体不稳定，容易在切削力的作用下转变为马氏体。（2）切削力大。

不锈钢的塑性高，特别是奥氏体不锈钢的伸长率为45#钢的2.5倍。在切削过程中的塑性变形大，热强性高，切削卷曲和折断困难。（3）切削温度高。

不锈钢的塑性变形大，摩擦加剧，其导热率比较低，所以相同条件下，切削温度能比45号钢高200度左右。（4）切削不易折断。

加工不锈钢时，易粘结和产生积屑瘤。（5）刀具易磨损。

刀具材料应尽量选择强度高、导热性好硬质合金。前刀面刃磨时粗糙度值要小。为避免出现切屑粘刀现象，刀具的前、后刀面应仔细刃磨以保证具有较小的粗糙度值，从而减少切屑流出阻力，避免切屑粘刀。任务四

后序处理与检测【线切割加工】本工序环节的主要内容是运用线切割机床，通过简单的直线切割路径，完成模具型芯件与打印基板的分离，具体操作步骤见下表：表2-4-2线切割加工步骤说明表步骤说明及图示1.线割前检查与确认（1）机床开始工作前要有预热，认真检查润滑系统工作是否正常，如机床长时间末开动，可先采用手动方式向各部分供油润滑。（2）认真检查丝杆运动机构、冷却液系统是否正常，若发现异常并及时报修。任务四

后序处理与检测2.设备开机打开设备总开关；启动控制系统面板，完成系统自检；试启动切削液泵，检查切削液供给系统是否正常；试启动钼丝转筒，检查转筒行程往返是否正常；检查高频电源工作是否正常，并调整好相关参数；一切正常后，开始装夹工件。3.工件装夹（1）以打印基板作为基准进行装夹。（2）将打印基板竖起固定，可采用专用夹具，以夹具定位基准保证基板面与工作台面的垂直,也可用磁力表座作为垂直装夹基准；（3）还要结合切割部位和切割方向进行考虑，保证基板面与切割方向平行，可采用百分表找正。任务四

后序处理与检测4.程序编制切割部位紧贴基板面但又不能切到基板为准（打印支撑高度留量1毫米）；切割路径为一条直线，直线长度大于型芯最大直径即可；在线切割绘图界面绘制一条X方向的直线，长度大约100毫米左右；绘图后点击【执行1】，进入编程界面，点击【钼丝轨迹】自动设置切割程序起终点，生成程序并后置保存；点击【返主】转至加工界面，调取程序，可进行模拟检查；

检查无误，可设置推送合适的电加工参数：【D其它参数】-【8高频组号和参数】-【3送高频参数】-选【0】。5.对刀操作由于本切割操作目的在于卸取制件，因此对刀操作可采用标准的放电接触对刀法，也可以采用目测法，将钼丝移动至理想的加工起点位置，随时准备加工。任务四

后序处理与检测6.执行线割（1）开运丝：按下运丝电源开关，让电极丝筒空运转，检查电极丝抖动情况和松紧程度，若电极丝过松，则用张紧轮均匀用力紧丝。开水泵，调整喷水量：开水泵时，请先把调节阀调至关闭状态，然后逐渐开启，调节至上下喷水柱包容电极丝，水柱射向切割区。（3）接通脉冲电源，用户应根据对切割效率、精度、表面粗糙的要求，选择最佳的电参数方案。（4））点击【切割】按钮，进入加工状态，坐标值开始运动变化。观察电流表在切割过程中，指针是否稳定，切忌短路。（5）整个加工过程要随时巡视，观察水、丝、电等运转是否正常。如有异常，随时停止，进行检查。7.加工完成加工结束后，系统会自动关闭水泵电机和运丝电机，工件自然坠落。任务四

后序处理与检测本工序环节的主要内容是通过车床端面切削完成模具型芯底座平面加工，具体操作步骤参见下表（表2-4-3）：表2-4-3车削加工步骤说明表步骤说明1.加工前检查与确认（1）CNC电箱检查；（2）检查操作面板及CRT单元；（3）数控机床限位开关检查。2.机床启动启动前确认急停开关处于“按下”状态，可避免浪涌电流冲击。打开机床总开关，等待数控系统自检完成。数控机床回零：选择回零模式，先回X轴，再回Z轴。任务四

后序处理与检测3.工件装夹采用带有软卡爪的三爪自定心卡盘，型芯固定圆台靠紧卡爪止口，小端向里夹紧工件，确保型芯轴线找正，露出待车削端面。

4.手动车削型芯端面采用端面车刀，在MDI模式下赋予主轴转速500转/分钟；手轮控制端面车刀粗车型芯的固定圆台右端面，留取精加工余量0.4毫米；精车型芯固定圆台厚度尺寸，保证圆台厚度5毫米公差范围内。5.加工完成外侧锐角倒钝；再次精确测量各关键部位尺寸；确认尺寸合格后，松开车床卡爪卸取工件。任务四

后序处理与检测【钳工加工】一、钳工介绍切削加工、机械装配和修理作业中的手工作业，因常在钳工台上用虎钳夹持工件操作而被称为钳工。钳工作业主要包括錾削、锉削、锯切、划线、钻削、铰削、攻丝和套丝（螺纹加工）、刮削、研磨、矫正、弯曲和铆接等。二、钳工安全规程1.操作前，正确佩戴劳动防护用品。如使用电动工具须戴绝缘手套，女工发辫应挽在工作帽内。2.所用工具必须齐备、完好、可靠才能开始工作。禁止使用有裂纹、带毛刺、手柄松动等不符合安全要求的工具，并严格遵守常用工具安全操作规程。3.开动设备，应先检查防护装置，紧固螺钉以及电、油、气等动力开关是否完好，并空载试车检验，方可投入工作。操作时应严格遵守所用设备的安全操作规程。4.设备上的电气线路和器件以及电动工具发生故障，应交电工修理，自己不得拆卸。不准自己动手铺设线路和安装临时电源。5.工作中注意周围人员及自身的安全，防止因挥动工具、工具脱落、工件及铁屑飞溅造成伤害。两人及以上一起工作要注意协调配合。6.清除铁屑，必须用工具，禁止用手拉嘴吹。7.工作完毕或因故离开工作岗位，必须将设备和工具的电、气、水、油源断开。8.工作完毕，必须清理工作场地，将工具和零件整齐的放在指定的位置上。任务四

后序处理与检测三、钳加工过程本工序环节的主要内容是通过钳工工艺完成型芯底座的两个固定螺丝孔的攻丝操作，具体操作步骤参见下表：表2-4-4钳加工步骤说明表步骤说明及图示1.加工前检查与确认检查周边环境是否存在安全隐患；检查相关工具设备是否有安全隐患。2.孔倒角与工件装夹（1）孔口确保有倒角，并清理螺纹底孔，可往孔内提前注射适量机油。（2）对型芯件包裹铜皮，然后在台虎钳上夹紧，同时确保型芯圆台端面基本水平。任务四

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