劉丹+程碩
摘 要:現在的機械設計產品中,很多復雜且小的零件,不易加工。或者需要開模的件,小而精的零件等。這些件的統一特點是,做工較復雜,但卻不可或缺,開模等加工成本很高。且由于大部分是實驗件,加工的量不大,且不能保證一次就可達到設計的要求,后續還要經過大量的更改,模具、加工等的費用大大的增加。尤其是航空零件,因著所用材料等的不同,成本的消耗更是巨大。而3D打印機的出現,卻很好地解決了這些方面的問題,且價格便宜,在成本上有了大大降低。
關鍵詞:機械設計;零件;3D打印
1 機械設計
機械制計繪制,從最開始的手繪制圖,后電腦的引進,技術人員開始了在電腦上進行繪制。CAXA/CAD等軟件的引進大大提高了設計人員的水平,也進一步提高了圖紙的質量及加工的精度。
但CAXA/CAD等軟件,只是平面制圖,零件之間的配合上,只能靠圖紙的相互重疊。更有復雜但細小的件之間的配合,卻是很難細致,以至于零件間的配合出現了很大的問題。
3D制圖軟件的引進,以其立體的適合感,設計方案的直觀性,被受廣大設計者的喜愛。是以,Pro/Engineer、solidworks等軟件,被現下的機械設計者普通采用。但由于加工的圖紙依然是平面圖紙的加工,所以設計好的零部件還一樣進行加工。有時,零部件太小,導致加工很復雜。
圖1所示零件,為產品機械結構中的一個小零件。此零件的縱向高度為12毫米,不大,結構還比較復雜。機械加工十分費時,縱然是數控機床加工,加工的編程也很是費時。而且實驗件也只能加工一兩個,機械加工費時費力很不值得。
其次,此件很小,成型的產品材質為樹脂。所以,一般的加工廠家會建議開模來做。但由于此產品不可能一次成型,要經過大量的實驗,是以模具的設計不可能一次就完成。而開一次模的費用,將非常大。
2 3D打印
3D打印技術的現世,被譽為第三次工業革命的開始,以其獨特的技術迅速搶占各大頭條。3D打印技術,是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末金屬或塑料等可粘性材料,通過噴頭或者激光束堆疊而成,FDM(熔融沉積成型)技術或SLA(立體光固化成型法)等技術。
隨著3D打印技術的提高,現下的FDM技術已有很大的提高,且激光技術的加入,更進一步提高加工的精度。現下,大部分工業級的3D打印機,基本上都采SLA(光固化成型法)等加工方法。
3 樣件
現下一般的3D打印機均可在現實中購買,且我國3D打印技術在國際上,已有相當的知名度。當我們運用三維軟件將機械零部件建模好后,在三維軟件中將建好模的零件以stl格式進行存檔。3D打印機與電腦連檔后,會對所識別的模型進行打印,如圖2所示。
打印出來的件,經過測量,與所要求的件,尺寸、配合等,都做得很好。而且通過這些零件,可以看出這個結構及此零件相關的尺寸,是否對所做產品的貼合度更高。而且用3D打印機打印出來的件,用料不多,成本上大大降低。
4 結束語
3D打印機的現世,給廣大設計者提供了很多的方便。但現下的價格有些高,一般的家庭可能承受上有些問題。且技術上的高要求,距離普通人的生活,還有些遠。但對于設計生產而言,其便利的方式,及價格,卻是很受歡迎。相信不久的將來,3D打印在機械上的應用將會越來越多。
參考文獻
[1]黃建,姜山.3D打印技術將掀起第三次工業革命[J].新材料產業,2013(1):62-67.
[2]王雪瑩.3D打印技術與產業的發展及前景分析[J].中國高淅技術企業,2012,26(233):3-5.
[3]王燦才.3D打印的發展現狀分析[J].絲網印刷,2012(09).