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3D打印產(chǎn)品后處理
項目七 3D 打印產(chǎn)品的裝配
學(xué)習(xí)目標
1.了解 3D 打印產(chǎn)品裝配的概念和裝配精度。
2.了解 3D 打印產(chǎn)品裝配工藝規(guī)程。
3.掌握 3D 打印產(chǎn)品拼裝方法。
4.掌握 3D 打印產(chǎn)品粘接方法。
5.掌握 3D 打印產(chǎn)品連接方法。
6.能獨立完成 3D 打印產(chǎn)品的裝配。
任務(wù)描述
挖掘機利用液壓系統(tǒng)控制挖斗，從而完成物體的挖取工作。3D打印挖掘機模型就是對這個機構(gòu)的還原和展示，在零件裝配過程中需要識讀裝配圖，制定裝配工藝并完成零件的裝配工作，最終實現(xiàn)挖掘機的運動功能，如圖所示。
挖掘機模型
一、3D 打印產(chǎn)品裝配的概念、方法和裝配精度
1.3D 打印產(chǎn)品裝配的概念
3D 打印產(chǎn)品裝配是指按產(chǎn)品外觀或功能要求，將產(chǎn)品各零件或部件進行組合拼裝，使之成為半成品或成品的工藝過程。
2.3D 打印產(chǎn)品裝配的方法
3D 打印產(chǎn)品裝配的方法主要有拼接、粘接和連接，其各自的含義如下：
（1）拼接 拼接就是將 3D 打印產(chǎn)品各零件，通過配合位、卡扣或者卯榫結(jié)構(gòu)進行拼湊，實現(xiàn)產(chǎn)品整體性、功能性的過程。通過拼接的產(chǎn)品可以再進行拆分，這種方法主要應(yīng)用于有運動、配合關(guān)系的零件的裝配。
（2）粘接 粘接就是將 3D 打印產(chǎn)品各零部件，通過黏結(jié)劑黏合在一起，實現(xiàn)產(chǎn)品整體性、功能性的過程。通過粘接的產(chǎn)品不能再進行拆分，這種方法主要應(yīng)用于因打印范圍受限、為減少支撐結(jié)構(gòu)而拆分成幾部分打印的產(chǎn)品的裝配。
一、3D 打印產(chǎn)品裝配的概念、方法和裝配精度
（3）連接
連接就是將 3D 打印產(chǎn)品各零件通過螺紋或銷釘?shù)冉M裝在一起，實現(xiàn)產(chǎn)品整體性、功能性的過程。通過螺紋連接的產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，便于拆卸和更換零件，主要應(yīng)用于一些機構(gòu)的裝配。
一、3D 打印產(chǎn)品裝配的概念、方法和裝配精度
3.3D打印產(chǎn)品的裝配精度
3D打印產(chǎn)品成形原理不同，產(chǎn)品的打印精度也有所不同。一般的 FDM 打印產(chǎn)品配合部位所需間隙為0.2 ～ 0.3mm，SLA 打印產(chǎn)品配合部位間隙為0.1 ～ 0.2mm，SLS打印產(chǎn)品配合部位間隙為0.05 ～ 0.1 mm，間隙值根據(jù)模型尺寸大小上下調(diào)整，模型越大，所需配合間隙也應(yīng)越大，如果后續(xù)還有噴漆環(huán)節(jié)，還需要再增大1mm的漆厚間隙。
裝配精度是裝配工藝的質(zhì)量指標，是產(chǎn)品設(shè)計的重要環(huán)節(jié)之一，它不僅關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量，也影響產(chǎn)品制造的經(jīng)濟性。裝配精度是制定裝配工藝規(guī)程的主要依據(jù)，也是選擇合理的裝配方法和確定零件加工精度的依據(jù)。
一、3D 打印產(chǎn)品裝配的概念、方法和裝配精度
（1）配合精度和接觸精度
零件間的配合精度是指配合面間達到規(guī)定的間隙或過盈的要求。它關(guān)系到配合性質(zhì)和配合質(zhì)量。
零件間的接觸精度是指配合表面、接觸表面達到規(guī)定的接觸面積與接觸點分布的情況。它影響接觸剛度和配合質(zhì)量。
（2）尺寸精度和位置精度
零部件間的尺寸精度是指零部件間的距離精度，如軸向距離和軸線距離（中心）精度等。
零部件間的位置精度包括平行度、垂直度、同軸度和各種跳動。
一、3D 打印產(chǎn)品裝配的概念、方法和裝配精度
（3）零部件間的相對運動精度
零部件間的相對運動精度是指有相對運動的零部件間在運動方向和運動位置上的精度。其中運動方向上的精度包括零部件間相對運動時的直線度、平行度和垂直度等；運動位置上的精度即傳動精度，是指內(nèi)聯(lián)系傳動鏈中始末兩端傳動元件間相對運動精度。
一、3D 打印產(chǎn)品裝配的概念、方法和裝配精度
3D 打印產(chǎn)品裝配的工藝流程包括清洗、預(yù)裝、修整、裝配、驗收。
1.清洗
清洗就是去除油污及3D打印雜質(zhì)，保證產(chǎn)品的質(zhì)量及延長產(chǎn)品的使用壽命。清洗液有酒精和各種化學(xué)清洗液等。清洗方法有擦洗、浸洗、噴洗和超聲波清洗等。經(jīng)清洗后的零件或部件必須進行烘干處理。
2.預(yù)裝
預(yù)裝就是根據(jù)3D打印產(chǎn)品各零件的裝配關(guān)系，預(yù)先調(diào)試配合間隙的操作方法。如果配合間隙不合適就需要先進行測量，再進行修整。
二、3D 打印產(chǎn)品裝配的工藝流程
3.修整
修整就是根據(jù)預(yù)裝的情況，將配合間隙不合適的部位通過打磨等方法修整到間隙合適的過程。修整的過程根據(jù)零件間的關(guān)系可以進行單個零件銼配和多個零件一起配銼。
（1）單個零件修整
根據(jù)零件圖樣要求，測量尺寸，如果尺寸大于圖樣要求公差，需要對其進行修整，達到圖樣要求。一般采用銼削加工和銑削加工。
二、3D 打印產(chǎn)品裝配的工藝流程
（2）多個零件修整
用已加工的零件為基準，加工與其相配的另一個零件，或?qū)蓚€（或兩個以上）零件組合在一起進行加工的方法稱為配作。配作包括配鉆、配鉸、配刮和配磨等，配作常與校正和調(diào)整工作結(jié)合進行。
（3）旋轉(zhuǎn)零件修整
對轉(zhuǎn)速較高、運動平穩(wěn)性要求高的機械，為了防止其在使用中出現(xiàn)振動，需要對有關(guān)的旋轉(zhuǎn)零件、部件進行平衡，常用的方法有靜平衡法和動平衡法兩種。
二、3D 打印產(chǎn)品裝配的工藝流程
4.裝配
根據(jù)裝配圖或裝配要求，將尺寸有問題的部位修整后，按照從下到上或者從內(nèi)到外的裝配關(guān)系進行裝配。
（1）拼接
拼接是利用 3D 打印產(chǎn)品各部分的凸、凹部位將其組裝在一起，也方便進行拆卸的方法。
機器人模型
二、3D 打印產(chǎn)品裝配的工藝流程
3D 打印產(chǎn)品在拼接時需要注意以下幾點：
（1）組裝前先辨別拼接的方式，常見的拼接方式有過盈拼接和彈性拼接，如圖所示。
（2）彈性拼接需要將球頭面打磨光滑，對凹槽入口倒圓角。
（3）過盈拼接應(yīng)注意各部位尺寸，過盈拼接時過盈量控制在 0.05 ～ 0.1mm之間即可。
（4）拼接整個過程需要控制力度，防止產(chǎn)品破碎。
拼接方式
a）過盈拼接　b）彈性拼接
二、3D 打印產(chǎn)品裝配的工藝流程
（2）粘接
粘接就是利用黏結(jié)劑將 3D 打印產(chǎn)品各部分粘接在一起，是不可以拆卸的裝配方法。粘接適用于由于打印機范圍限制而將產(chǎn)品切分成好幾個部分打印的大型產(chǎn)品，通過設(shè)計一些定位形狀，用黏結(jié)劑將其粘接成整體的方法，如圖所示的恐龍模型即是粘接而成的。其優(yōu)點是適合大型產(chǎn)品的 3D 打印，固定的質(zhì)量較高。
恐龍模型
二、3D 打印產(chǎn)品裝配的工藝流程
3D 打印產(chǎn)品在粘接時需要注意以下幾點：
（1）常見的黏結(jié)劑有 502 膠、AB 膠、強力膠等，這類黏結(jié)劑凝固速度較快，一定要注意控制操作時間。
（2）粘接好的產(chǎn)品要放置一段時間，讓黏結(jié)劑徹底干燥。
（3）粘接部位要進行預(yù)組裝，并進行磨削，以確保粘接處縫隙均勻，各部位對正，間隙一般控制為 0.2 mm。
（4）對于粘接后的間隙要用牙膏補土進行處理。
二、3D 打印產(chǎn)品裝配的工藝流程
（3）連接
連接是利用螺釘、銷釘?shù)纫恍藴始?3D 打印產(chǎn)品組裝在一起。連接適用于需要承受一定載荷或者運動的機構(gòu)。其優(yōu)點是固定牢固，適合有功能性要求的產(chǎn)品。缺點是會影響外觀的美觀性，如圖電鉆外殼模型所示。
電鉆外殼模型
二、3D 打印產(chǎn)品裝配的工藝流程
3D 打印產(chǎn)品在連接時需要注意以下幾點：
（1）常用的標準件有螺釘、螺栓、螺母、銷釘?shù)取?br/>（2）在使用螺釘時，螺紋底孔直徑 = 螺紋大徑 - 螺距 -0.2 mm，使用相應(yīng)的鉆頭清理螺線底孔。
（3）在使用螺栓、螺母時，需要清理螺栓過孔，以保證螺栓順利通過。
（4）在使用銷釘時，需要使用鉸刀清理銷釘孔，以確保銷釘順利通過。
（5）在使用螺釘和螺栓固定時，緊固力不要太大，以防止破壞產(chǎn)品。
二、3D 打印產(chǎn)品裝配的工藝流程
5.驗收
產(chǎn)品裝配完畢，要按產(chǎn)品有關(guān)技術(shù)標準和規(guī)定，對產(chǎn)品進行全面檢查和試驗工作。
二、3D 打印產(chǎn)品裝配的工藝流程
任務(wù)實施
一、任務(wù)準備
根據(jù)任務(wù)要求提前準備相應(yīng)的工具、材料和勞動保護用品等。
工具、材料和勞動保護用品清單
任務(wù)實施
二、制定挖掘機模型裝配工藝
挖掘機零件比較多，根據(jù)挖掘機運動原理制定的挖掘機模型裝配工藝流程如下：裝配準備→機臂機構(gòu)組裝→機座機構(gòu)組裝→機身機構(gòu)組裝→整體組裝→動力機構(gòu)組裝→檢查。
任務(wù)實施
三、挖掘機模型的裝配
穿戴好個人防護用品，完成挖掘機模型裝配。
1.裝配準備
（1）準備零件
按照圖樣上的物料清單準備零件，并檢查零件質(zhì)量。
（2）準備工具
準備裝配所需的游標卡尺、銼刀、旋具、鉆頭、雕刻筆刀、砂紙、毛刷等工具。
任務(wù)實施
（3）確認配合尺寸
根據(jù)裝配模型，確認各零件之間的配合關(guān)系和部位，為裝配做好準備。
任務(wù)實施
（4）確認連接方式
挖掘機各零件連接方式主要為螺栓連接。
任務(wù)實施
2.機臂機構(gòu)組裝
（1）模型清理
準備構(gòu)成挖掘機機臂機構(gòu)的零件，并使用酒精清潔每個零件。
（2）零件預(yù)裝
根據(jù)機臂機構(gòu)的運動特點，每個零件都通過螺栓連接，并且可以轉(zhuǎn)動。將各連接處預(yù)裝，如果有裝不進去或者轉(zhuǎn)動不順暢的，需進行修整。
任務(wù)實施
（3）機構(gòu)修整
如果機臂槽實際尺寸過小，需要用銼配的方法處理；如果螺栓孔的實際尺寸過小，則需要用鉆削的方法處理。
任務(wù)實施
（4）機構(gòu)組裝
此機構(gòu)主要靠螺栓連接的方式固定，所以應(yīng)注意螺栓不要擰得太緊。
（5）機構(gòu)檢查
檢查機臂各連接處運動是否順暢。
任務(wù)實施
3.機座機構(gòu)組裝
（1）模型清理
準備構(gòu)成挖掘機機座機構(gòu)的零件，并使用酒精清潔每個零件。
任務(wù)實施
（2）零件預(yù)裝
機座采用履帶方式運動，履帶是通過 3D 打印方式整體打印而成的，只需要使用銷釘將其頭尾連接即可，履帶輪和機座采用間隙配合，并且可以轉(zhuǎn)動，將各連接處進行預(yù)裝。
任務(wù)實施
（3）機構(gòu)修整
如果挖掘機車輪軸的實際尺寸過大，需要用銼配的方法處理。
任務(wù)實施
（4）機構(gòu)組裝
此機構(gòu)主要采用過盈連接、螺栓連接的方式固定，注意過盈配合時過盈量不要太大，一般采用 0.05 ～ 0.1 mm即可。
任務(wù)實施
（5）機構(gòu)檢查
檢查機座各連接處運動是否順暢。
任務(wù)實施
4.機身機構(gòu)組裝
（1）模型清理
準備構(gòu)成挖掘機機身機構(gòu)的零件，并使用酒精清潔每個零件。
任務(wù)實施
（2）零件預(yù)裝
機身機構(gòu)采用齒輪傳動，帶動機身轉(zhuǎn)動，機身是通過 3D 打印整體打印而成的，只需使用螺釘將齒輪機構(gòu)連接起來即可。
任務(wù)實施
（3）機構(gòu)修整
如果挖掘機連桿軸與槽相配合處實際寬度尺寸過大，需要用銼配的方法處理，以確保每個零件轉(zhuǎn)動順暢。
任務(wù)實施
（4）機構(gòu)組裝
此機構(gòu)主要采用螺栓連接的方式固定，注意緊固時螺栓不要擰得太緊。
任務(wù)實施
（5）機構(gòu)檢查
檢查機身各連接處運動是否順暢。
任務(wù)實施
5.整體組裝
（1）模型清理
準備挖掘機機臂、機身、機座各機構(gòu)，并使用酒精清潔每個機構(gòu)。
任務(wù)實施
（2）機構(gòu)預(yù)裝
挖掘機各機構(gòu)之間采用螺栓連接，應(yīng)保證挖掘機連接牢固。
任務(wù)實施
（3）機構(gòu)修整
整體組裝主要問題就是配合部位螺栓孔過小，需要使用配鉆的方法處理。
任務(wù)實施
（4）機構(gòu)組裝
挖掘機采用螺栓連接的方式固定，緊固時不要用力太大。
任務(wù)實施
（5）機構(gòu)檢查
檢查各機構(gòu)件間運動是否順暢。
任務(wù)實施
6.動力機構(gòu)組裝
（1）模型處理
準備挖掘機動力機構(gòu)各零件，挖掘機動力機構(gòu)主要利用液壓原理，通過注射器模擬，可以實現(xiàn)挖斗、機臂的運動。
任務(wù)實施
（2）零件預(yù)裝
動力機構(gòu)采用粘接方法，將注射器和3D打印零件粘接在一起。
任務(wù)實施
（3）零件修整
動力機構(gòu)主要存在的問題是注射器和3D打印零件組裝不進去，可采用銼削方法，使兩者間隙為0.05 ～ 0.1mm。
任務(wù)實施
（4）零件組裝
動力機構(gòu)組裝采用螺栓連接的方式，應(yīng)注意確保其運動順暢。
任務(wù)實施
（5）零件檢查
檢查機構(gòu)運動是否順暢，如果空氣壓縮力不夠，可以往注射器內(nèi)灌裝液體，以增加壓縮力。
任務(wù)實施
7.檢查
檢查各機構(gòu)件間運動是否順暢。
任務(wù)實施
任務(wù)實施
四、質(zhì)量檢驗
1.產(chǎn)品檢驗
對模型裝配質(zhì)量進行檢驗，并記錄在表中。
表挖掘機模型裝配質(zhì)量檢驗表
2.產(chǎn)品缺陷和質(zhì)量分析
參照表所列裝配常見缺陷的產(chǎn)生原因、預(yù)防措施和解決方法，對存在缺陷的產(chǎn)品進行修復(fù)和處理。
裝配常見缺陷的產(chǎn)生原因、預(yù)防措施和解決方法
任務(wù)實施
按表所列的評分標準進行測評，并做好記錄。
實訓(xùn)評分標準
任務(wù)實施

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