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 项目五 任务四

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》教材课件任务四后序处理与检测任务学习目标STATUSOFINDUSTRYDEVELOPMENTYOURLOGO✭任务学习目标：1.能使用退火炉完成去应力退火操作；2.能操作三轴和四轴数控铣完成相关孔及周边平面铣削；3.能手工锯割零件，并锉修光整零件外观；4.能及时清理打包零件，并与客户做好沟通。任务四实施打印与控制【后处理工艺路线】本项目产品摩托车支架已完成增材部分加工，后序处理主要是进行退火处理，然后利用打印基板为装夹基准进行相关孔位加工及周边加工，最后可手工锯割取件，并对支撑和毛刺进行全面处理。在保证满足客户图纸要求和该零件产品使用要求的前提下，特制定以下工艺路线（见图5-4-1），我们将分步骤进行展开学习：图5-4-1工艺路线任务四实施打印与控制【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。图5-4-2箱式退火炉任务四实施打印与控制二、热处理基本安全规程参见项目一所列相关内容三、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AlSi10Mg铝合金材料的摩托车支架进行去应力退火，目的是为了消除增材制造中产生的内应力，减小变形开裂倾向，其工艺如下：(1)将经过激光选区熔化成型的摩托车支架放入加热炉内，抽真空。(2)升温:以13℃～15℃/秒的升温速率从室温升至温度350℃～380℃。(3)保温:在400~450℃保温50min。(4)冷却速度不大于30℃/h,冷却至260℃以下出炉空冷。(5)热处理后抗拉强度可≥150MPa。具体操作步骤可参见项目一所列相关内容。任务四实施打印与控制【喷砂处理】一、喷砂处理工艺介绍喷砂处理，是一种工件表面处理的工艺。采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料（铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海砂）高速喷射到需处理工件表面，使工件表面的外表或形状发生变化（参见图5-4-3）。由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此也能提高了工件的抗疲劳性。图5-4-4是本项目中所采用的喷砂机。图5-4-4喷砂机外形图任务四实施打印与控制【三轴数控铣加工】一、三轴数控铣介绍三轴数控铣其实特指能够实现三轴联动的数控铣床，即XYZ三个轴向可以实现同时的插补联动加工。目前多数的数控铣床都能够实现这一功能。图5-4-5所展示的就是一台典型的三轴数控铣机床。图5-4-5三轴数控铣机床任务四实施打印与控制一、数控铣安全操作规程（参见

项目三

所列相关内容）二、数控铣加工过程本工序环节的主要内容是通过铣削完成摩托车支架支撑孔周边的平面加工，具体操作步骤参见下表：表5-4-1三轴铣削加工步骤说明表任务四实施打印与控制2.机床启动（1）启动前确认急停开关处于“按下”状态，可避免浪涌电流冲击。（2）打开机床总开关，等待数控系统自检完成，打开急停按钮。（3）数控机床回零：选择回零模式，先回XY轴，再回Z轴。回零到位后指示灯亮起。任务四实施打印与控制3.第一次工件装夹（1）摩托车支架的第一次装夹，以打印基板为Z向基准定位，用压紧卡盘进行装夹。但是要把工件回转摆正，需要进行双侧等高差找正，即其中一侧的两端高度差要等于另一侧的两端高度差。任务四实施打印与控制3.第一次工件装夹（2）等高差找正需要百分表和机床坐标配合：百分表固定于机床主轴，工件两端相应位置压表到同一刻度，然后查看机床相对坐标差，然后调整工件角度，直至两侧高度差等同，则工件找正完成。任务四实施打印与控制

4.分中对刀工件找正后进行分中对刀。任务四实施打印与控制

5.铣削大端内侧平面1）采用D10立铣刀加工，根据坐标显示，考虑刀具半径补偿，按照图纸要求加工内侧对称的两平面，控制两平面间的距离51.8的精确尺寸。任务四实施打印与控制

5.铣削大端内侧平面（2）加工时，采用手轮控制模式，尽量采用顺铣，注意防止碰撞干涉，区分粗铣和精铣。任务四实施打印与控制

6.铣削小端内侧平面采用D10立铣刀加工，根据坐标显示，考虑刀具半径补偿，按照图纸要求加工内侧对称的两平面，控制两平面间的距离23的精确尺寸。任务四实施打印与控制7.铣削中端内侧平面任务四实施打印与控制

8.检查尺寸无误后，卸下工件任务四实施打印与控制【四轴数控铣加工】一、四轴数控铣介绍四轴数控铣其实特指能够实现四轴联动的数控铣床，一般可以在三轴数控铣的基础上添加第四轴数控转台。它通过旋转可以使产品实现多面的加工，大大提高了加工效率，减少了装夹次数。尤其是圆柱类零件的加工多方便。并且可以减少工件的反复装夹，提高工件的整体加工精度，利于简化工艺，提高生产效率。图5-4-6展示的就是一台典型的四轴数控铣机床外观。

图5-4-6四轴数控铣机床任务四实施打印与控制二、数控铣安全操作规程（参见

项目三

所列相关内容）三、数控铣加工过程本工序环节的主要内容是通过四轴数控铣加工摩托车支架横向的三对支撑孔，该加工着重需要保证的每两孔的同轴度，具体操作步骤参见下表：表5-4-2四轴铣削加工步骤说明表任务四实施打印与控制

2.机床启动（1）启动前确认急停开关处于“按下”状态，可避免浪涌电流冲击。（2）打开机床总开关，等待数控系统自检完成，打开急停按钮。任务四实施打印与控制

2.机床启动（3）数控机床回零：选择回零模式，先回XY轴，再回Z轴，还要回一下第四轴，也就是A轴。回零到位后指示灯亮起。任务四实施打印与控制

3.工件装夹（1）摩托车支架在四轴数控铣上只需要装夹一次，以打印基板为基准在卡爪上定位，由三爪卡盘进行夹紧。工件的回转摆正，可通过卡盘旋转进行双侧等高差找正。任务四实施打印与控制

3.工件装夹（2）等高差找正需要百分表和数控分度头旋转配合：百分表固定于机床主轴，工件两端相应位置压表到同一刻度，然后查看机床相对坐标差，然后通过旋转第四轴逐渐调整工件角度，直至两侧高度差等同，则工件找正完成。任务四实施打印与控制4.以中间孔为基准分中对刀（1）中间的一对支撑孔是整个孔系的核心基准，分中对刀前对该孔清理一下毛刺杂质。（2）执行分中操作，并建立起工件坐标系。

5.中间孔扩削在上一个中间孔原点坐标的基础上，根据计算出的孔位坐标（可在软件上测算）来加工大端孔。任务四实施打印与控制

6.大端孔扩削采用D10加长扩孔钻加工，根据坐标显示手动钻扩孔，需要进行试切削，确定孔径符合要求后，再将两同轴孔一次性钻透。任务四实施打印与控制

7.小端孔扩削在上一个中间孔原点坐标的基础上，根据计算出的孔位坐标（可在软件上测算）来加工小端孔。任务四实施打印与控制

8.检查尺寸无误后，卸下工件任务四实施打印与控制

【锯割加工】一、锯割介绍锯割是指利用锯条锯断金属材料（或工件）或在工件上进行切槽的操作。手锯由锯弓和锯条两部分组成。锯条是用碳素工具钢（如T10或T12）或合金工具钢经热处理制成。如图5-4-7所示：图5-4-7锯割工具任务四实施打印与控制

二、锯割操作规程（参见

项目三

所列相关内容）三、锯割加工过程本工序环节内容是通过手工锯割完成摩托支架的卸取。由于铝合金材料较软，且留有足够支撑高度，可以通过手工锯割来割取工件。如图5-4-8所示：

图5-4-8锯割过程任务四实施打印与控制

【锉削加工】一、锉削介绍用锉刀从工件表面锉掉多余的金属，使工件达到图纸上所需要的尺寸、形状和表面粗糙度，这种操作叫做锉削。锉削可以加工平面、曲面、内外圆弧面及其他复杂表面，也可用于成型样板、模具、型腔以及部件、机器装配时的工件修整等。参见图5-4-9所示：图5-4-9锉削工具任务四实施打印与控制

二、锉削操作规程（参见

项目三

所列相关内容）三、锉削加工过程本工序环节内容是通过锉削完成摩托支架的毛刺去除，同时要通过尖嘴钳等工具来拆掉支撑（参见图5-4-10），然后再对存有毛刺或凸点的部位进行手工锉削锉平（参见图5-4-11），尽量达到表面光整，最后可考虑再次进行喷砂处理。图5-4-10尖嘴钳拆支撑任务四实施打印