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联轴器缓冲垫的立体建模及3D打印加工

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  摘 要:在利用Cero5.0三维造型软件完成联轴器缓冲垫立体建模的基础上,利用联轴器缓冲垫的材料为树脂材料的特性,应用3D打印增材制造技术,进行了零件的加工,为新产品的开发提供了新途径。
  关键词:缓冲垫;立体建模;3D打印
  中图分类号:TP391        文献标识码:A
  doi:10.14031/j.cnki.njwx.2020.04.016
  0 引言
  聯轴器缓冲垫在联轴器中起到减震、绝缘、缓冲传递扭矩的作用,不同材质和不同硬度的缓冲垫传递的扭矩也不一样,硬度越高传递的扭矩就越大。根据材质可分为聚氨酯缓冲垫和橡胶缓冲垫、尼龙缓冲垫,本文缓冲垫的材料为尼龙。
  1 联轴器缓冲垫的立体建模
  应用Cero5.0三维造型软件草绘完成零件二维图之后,进行三维造型,采用拉伸增料指令的双向拉伸的特征,再用拉伸除料指令完成联轴器缓冲垫中间小孔造型,之后草绘联轴器缓冲垫瓣片轮廓特征,再次采用拉伸增料特征指令,完成一个缓冲垫瓣片三维造型,接下来选用阵列指令,将一个瓣片阵列为六个,完成建模,将联轴器缓冲垫三维立体造型文件格式另存为STL/STR格式,便于其他软件使用。
  2 联轴器缓冲垫的3D打印加工
  2.1 3D打印机的枪头与热床定点
  为防止在打印期间出现枪头与热床碰撞,对3D打印机造成损坏,或是对打印机枪头喷出的PLA造成浪费,要打开软件Repetier-Host中文版,进行调试3D打印机。
  (1)点击打印机设置,选择连接,调试并连接3D打印机。首先连接端子选择串口连接,选择错误会导致打印机无法进行USB连接,之后通讯端口根据3D打印机所连接的USB接口选择COM3,一般计算机都有着10多个COM接口要设置正确,防止打印机收不到计算机指令;将波特率设置250 000,每台3D打印机的波特率都是不一样的,设置错误会造成打印机处理器数据混乱;传输协议设定自动检测;连接时复位数据传输开关。
  (2)调试3D打印机喷头与热床的距离。首先在热床上粘上一层美纹纸,方便取模。之后点击红色的连接按钮,连接电脑与打印机;点击手动控制,依次点击风扇、热床、挤出枪头查看是否有故障存在,如果出现故障需要排除,这三个工件是打印机的重要组成部分,缺一不可;排故结束后依次点击X、Y、Z,进行自动定点,如果热床和枪头的距离不合适(近或远)就要用六角板手调整热床的高度,调整结束后还要进行自动定点确认,热床和枪头的完美距离是一张普通的A4纸厚度;调整结束并且确认无误后,关闭连接按钮,退出Repetier-Host中文版程序;Repetier-Host中文版程序,可用来调试机器,也可以用来打印,但是加工出的精度远远无法达到Cero5.0打印软件打印出来的精美效果。
  2.2 用Cero5.0软件完成联轴器缓冲垫的切片及打印
  (1)用Cero5.0进行切片设置。首先导出模型成STL/STR格式文件,对立体图进行放大1.5倍;在质量里设置层高0.3 mm,壁厚1.2 mm,开启返回设置选项;在填充选项设置中,设置底层/顶层厚度0.50 mm,填充密度50%,在打印不同的物件时按照实际情况进行更改,填充密度越大硬度也就越大,同时对PLA的消耗也会增加;在打印机打印速度以及枪头温度里设置打印速度为60 mm·s-1,喷头温度设置为200 ℃,热床温度为40 ℃,根据实际情况进行更改,PLA的融化温度为200~235 ℃;在支撑选项中,选择类型为全部支撑,平台附着类型为无,根据打印的物体大小进行更改,其目的是防止在打印期间物体晃动以及倒塌;在打印材料里设置直径1.75 mm,挤出量为100%。直径是打印材料PLA的直径,1.75 mm的PLA是最常用到的打印材料;在机器里设置喷射嘴孔径0.4 mm。喷射嘴可以进行更换,如果在软件中设置错误,会影响打印物体的硬度和精度;点击切片需要等待一段时间,软件会进行自我编程,会在编程中核算出X、Y、Z的位置走向,以及打印机挤出机的进给速率,和X、Y、Z三个方向的马达转动的方向和时间,以确保打印工作顺利完成。
  (2)用Cero5.0打印。切片完成以后就要进行打印。点击打印按钮,会出现正在连接打印机,如果电脑和打印机设置没有错误会出现“Whether 3D printing is carried out according to programming or not”。点击打印按钮,会出现“Heating hot bed and 3D printer gun head , please wait a moment”。可以看到热床温度先升高,温度上升到之前设定的40 ℃,随后打印机枪头温度上升到设置好的200 ℃,打印机会自动进行打印,期间要确保电脑和3D打印机不能断电。
  (3)打印完毕从热床上取下模型。首先要等热床温度完全降下来以后再进行取模;之后要用取模器,在美纹纸上一点点取下模型,小心不要用力过大以防损坏模型。最后用小剪刀剪掉,多余的支撑点(支撑点是之前设置的全部支撑,防止在打印期间物体晃动以及倒塌)。
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