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(共54张PPT)
3D打印产品后处理
项目七 3D 打印产品的装配
学习目标
1.了解 3D 打印产品装配的概念和装配精度。
2.了解 3D 打印产品装配工艺规程。
3.掌握 3D 打印产品拼装方法。
4.掌握 3D 打印产品粘接方法。
5.掌握 3D 打印产品连接方法。
6.能独立完成 3D 打印产品的装配。
任务描述
挖掘机利用液压系统控制挖斗，从而完成物体的挖取工作。3D打印挖掘机模型就是对这个机构的还原和展示，在零件装配过程中需要识读装配图，制定装配工艺并完成零件的装配工作，最终实现挖掘机的运动功能，如图所示。
挖掘机模型
一、3D 打印产品装配的概念、方法和装配精度
1.3D 打印产品装配的概念
3D 打印产品装配是指按产品外观或功能要求，将产品各零件或部件进行组合拼装，使之成为半成品或成品的工艺过程。
2.3D 打印产品装配的方法
3D 打印产品装配的方法主要有拼接、粘接和连接，其各自的含义如下：
（1）拼接 拼接就是将 3D 打印产品各零件，通过配合位、卡扣或者卯榫结构进行拼凑，实现产品整体性、功能性的过程。通过拼接的产品可以再进行拆分，这种方法主要应用于有运动、配合关系的零件的装配。
（2）粘接 粘接就是将 3D 打印产品各零部件，通过黏结剂黏合在一起，实现产品整体性、功能性的过程。通过粘接的产品不能再进行拆分，这种方法主要应用于因打印范围受限、为减少支撑结构而拆分成几部分打印的产品的装配。
一、3D 打印产品装配的概念、方法和装配精度
（3）连接
连接就是将 3D 打印产品各零件通过螺纹或销钉等组装在一起，实现产品整体性、功能性的过程。通过螺纹连接的产品，结构更加稳定，便于拆卸和更换零件，主要应用于一些机构的装配。
一、3D 打印产品装配的概念、方法和装配精度
3.3D打印产品的装配精度
3D打印产品成形原理不同，产品的打印精度也有所不同。一般的 FDM 打印产品配合部位所需间隙为0.2 ～ 0.3mm，SLA 打印产品配合部位间隙为0.1 ～ 0.2mm，SLS打印产品配合部位间隙为0.05 ～ 0.1 mm，间隙值根据模型尺寸大小上下调整，模型越大，所需配合间隙也应越大，如果后续还有喷漆环节，还需要再增大1mm的漆厚间隙。
装配精度是装配工艺的质量指标，是产品设计的重要环节之一，它不仅关系到产品质量，也影响产品制造的经济性。装配精度是制定装配工艺规程的主要依据，也是选择合理的装配方法和确定零件加工精度的依据。
一、3D 打印产品装配的概念、方法和装配精度
（1）配合精度和接触精度
零件间的配合精度是指配合面间达到规定的间隙或过盈的要求。它关系到配合性质和配合质量。
零件间的接触精度是指配合表面、接触表面达到规定的接触面积与接触点分布的情况。它影响接触刚度和配合质量。
（2）尺寸精度和位置精度
零部件间的尺寸精度是指零部件间的距离精度，如轴向距离和轴线距离（中心）精度等。
零部件间的位置精度包括平行度、垂直度、同轴度和各种跳动。
一、3D 打印产品装配的概念、方法和装配精度
（3）零部件间的相对运动精度
零部件间的相对运动精度是指有相对运动的零部件间在运动方向和运动位置上的精度。其中运动方向上的精度包括零部件间相对运动时的直线度、平行度和垂直度等；运动位置上的精度即传动精度，是指内联系传动链中始末两端传动元件间相对运动精度。
一、3D 打印产品装配的概念、方法和装配精度
3D 打印产品装配的工艺流程包括清洗、预装、修整、装配、验收。
1.清洗
清洗就是去除油污及3D打印杂质，保证产品的质量及延长产品的使用寿命。清洗液有酒精和各种化学清洗液等。清洗方法有擦洗、浸洗、喷洗和超声波清洗等。经清洗后的零件或部件必须进行烘干处理。
2.预装
预装就是根据3D打印产品各零件的装配关系，预先调试配合间隙的操作方法。如果配合间隙不合适就需要先进行测量，再进行修整。
二、3D 打印产品装配的工艺流程
3.修整
修整就是根据预装的情况，将配合间隙不合适的部位通过打磨等方法修整到间隙合适的过程。修整的过程根据零件间的关系可以进行单个零件锉配和多个零件一起配锉。
（1）单个零件修整
根据零件图样要求，测量尺寸，如果尺寸大于图样要求公差，需要对其进行修整，达到图样要求。一般采用锉削加工和铣削加工。
二、3D 打印产品装配的工艺流程
（2）多个零件修整
用已加工的零件为基准，加工与其相配的另一个零件，或将两个（或两个以上）零件组合在一起进行加工的方法称为配作。配作包括配钻、配铰、配刮和配磨等，配作常与校正和调整工作结合进行。
（3）旋转零件修整
对转速较高、运动平稳性要求高的机械，为了防止其在使用中出现振动，需要对有关的旋转零件、部件进行平衡，常用的方法有静平衡法和动平衡法两种。
二、3D 打印产品装配的工艺流程
4.装配
根据装配图或装配要求，将尺寸有问题的部位修整后，按照从下到上或者从内到外的装配关系进行装配。
（1）拼接
拼接是利用 3D 打印产品各部分的凸、凹部位将其组装在一起，也方便进行拆卸的方法。
机器人模型
二、3D 打印产品装配的工艺流程
3D 打印产品在拼接时需要注意以下几点：
（1）组装前先辨别拼接的方式，常见的拼接方式有过盈拼接和弹性拼接，如图所示。
（2）弹性拼接需要将球头面打磨光滑，对凹槽入口倒圆角。
（3）过盈拼接应注意各部位尺寸，过盈拼接时过盈量控制在 0.05 ～ 0.1mm之间即可。
（4）拼接整个过程需要控制力度，防止产品破碎。
拼接方式
a）过盈拼接　b）弹性拼接
二、3D 打印产品装配的工艺流程
（2）粘接
粘接就是利用黏结剂将 3D 打印产品各部分粘接在一起，是不可以拆卸的装配方法。粘接适用于由于打印机范围限制而将产品切分成好几个部分打印的大型产品，通过设计一些定位形状，用黏结剂将其粘接成整体的方法，如图所示的恐龙模型即是粘接而成的。其优点是适合大型产品的 3D 打印，固定的质量较高。
恐龙模型
二、3D 打印产品装配的工艺流程
3D 打印产品在粘接时需要注意以下几点：
（1）常见的黏结剂有 502 胶、AB 胶、强力胶等，这类黏结剂凝固速度较快，一定要注意控制操作时间。
（2）粘接好的产品要放置一段时间，让黏结剂彻底干燥。
（3）粘接部位要进行预组装，并进行磨削，以确保粘接处缝隙均匀，各部位对正，间隙一般控制为 0.2 mm。
（4）对于粘接后的间隙要用牙膏补土进行处理。
二、3D 打印产品装配的工艺流程
（3）连接
连接是利用螺钉、销钉等一些标准件将 3D 打印产品组装在一起。连接适用于需要承受一定载荷或者运动的机构。其优点是固定牢固，适合有功能性要求的产品。缺点是会影响外观的美观性，如图电钻外壳模型所示。
电钻外壳模型
二、3D 打印产品装配的工艺流程
3D 打印产品在连接时需要注意以下几点：
（1）常用的标准件有螺钉、螺栓、螺母、销钉等。
（2）在使用螺钉时，螺纹底孔直径 = 螺纹大径 - 螺距 -0.2 mm，使用相应的钻头清理螺线底孔。
（3）在使用螺栓、螺母时，需要清理螺栓过孔，以保证螺栓顺利通过。
（4）在使用销钉时，需要使用铰刀清理销钉孔，以确保销钉顺利通过。
（5）在使用螺钉和螺栓固定时，紧固力不要太大，以防止破坏产品。
二、3D 打印产品装配的工艺流程
5.验收
产品装配完毕，要按产品有关技术标准和规定，对产品进行全面检查和试验工作。
二、3D 打印产品装配的工艺流程
任务实施
一、任务准备
根据任务要求提前准备相应的工具、材料和劳动保护用品等。
工具、材料和劳动保护用品清单
任务实施
二、制定挖掘机模型装配工艺
挖掘机零件比较多，根据挖掘机运动原理制定的挖掘机模型装配工艺流程如下：装配准备→机臂机构组装→机座机构组装→机身机构组装→整体组装→动力机构组装→检查。
任务实施
三、挖掘机模型的装配
穿戴好个人防护用品，完成挖掘机模型装配。
1.装配准备
（1）准备零件
按照图样上的物料清单准备零件，并检查零件质量。
（2）准备工具
准备装配所需的游标卡尺、锉刀、旋具、钻头、雕刻笔刀、砂纸、毛刷等工具。
任务实施
（3）确认配合尺寸
根据装配模型，确认各零件之间的配合关系和部位，为装配做好准备。
任务实施
（4）确认连接方式
挖掘机各零件连接方式主要为螺栓连接。
任务实施
2.机臂机构组装
（1）模型清理
准备构成挖掘机机臂机构的零件，并使用酒精清洁每个零件。
（2）零件预装
根据机臂机构的运动特点，每个零件都通过螺栓连接，并且可以转动。将各连接处预装，如果有装不进去或者转动不顺畅的，需进行修整。
任务实施
（3）机构修整
如果机臂槽实际尺寸过小，需要用锉配的方法处理；如果螺栓孔的实际尺寸过小，则需要用钻削的方法处理。
任务实施
（4）机构组装
此机构主要靠螺栓连接的方式固定，所以应注意螺栓不要拧得太紧。
（5）机构检查
检查机臂各连接处运动是否顺畅。
任务实施
3.机座机构组装
（1）模型清理
准备构成挖掘机机座机构的零件，并使用酒精清洁每个零件。
任务实施
（2）零件预装
机座采用履带方式运动，履带是通过 3D 打印方式整体打印而成的，只需要使用销钉将其头尾连接即可，履带轮和机座采用间隙配合，并且可以转动，将各连接处进行预装。
任务实施
（3）机构修整
如果挖掘机车轮轴的实际尺寸过大，需要用锉配的方法处理。
任务实施
（4）机构组装
此机构主要采用过盈连接、螺栓连接的方式固定，注意过盈配合时过盈量不要太大，一般采用 0.05 ～ 0.1 mm即可。
任务实施
（5）机构检查
检查机座各连接处运动是否顺畅。
任务实施
4.机身机构组装
（1）模型清理
准备构成挖掘机机身机构的零件，并使用酒精清洁每个零件。
任务实施
（2）零件预装
机身机构采用齿轮传动，带动机身转动，机身是通过 3D 打印整体打印而成的，只需使用螺钉将齿轮机构连接起来即可。
任务实施
（3）机构修整
如果挖掘机连杆轴与槽相配合处实际宽度尺寸过大，需要用锉配的方法处理，以确保每个零件转动顺畅。
任务实施
（4）机构组装
此机构主要采用螺栓连接的方式固定，注意紧固时螺栓不要拧得太紧。
任务实施
（5）机构检查
检查机身各连接处运动是否顺畅。
任务实施
5.整体组装
（1）模型清理
准备挖掘机机臂、机身、机座各机构，并使用酒精清洁每个机构。
任务实施
（2）机构预装
挖掘机各机构之间采用螺栓连接，应保证挖掘机连接牢固。
任务实施
（3）机构修整
整体组装主要问题就是配合部位螺栓孔过小，需要使用配钻的方法处理。
任务实施
（4）机构组装
挖掘机采用螺栓连接的方式固定，紧固时不要用力太大。
任务实施
（5）机构检查
检查各机构件间运动是否顺畅。
任务实施
6.动力机构组装
（1）模型处理
准备挖掘机动力机构各零件，挖掘机动力机构主要利用液压原理，通过注射器模拟，可以实现挖斗、机臂的运动。
任务实施
（2）零件预装
动力机构采用粘接方法，将注射器和3D打印零件粘接在一起。
任务实施
（3）零件修整
动力机构主要存在的问题是注射器和3D打印零件组装不进去，可采用锉削方法，使两者间隙为0.05 ～ 0.1mm。
任务实施
（4）零件组装
动力机构组装采用螺栓连接的方式，应注意确保其运动顺畅。
任务实施
（5）零件检查
检查机构运动是否顺畅，如果空气压缩力不够，可以往注射器内灌装液体，以增加压缩力。
任务实施
7.检查
检查各机构件间运动是否顺畅。
任务实施
任务实施
四、质量检验
1.产品检验
对模型装配质量进行检验，并记录在表中。
表挖掘机模型装配质量检验表
2.产品缺陷和质量分析
参照表所列装配常见缺陷的产生原因、预防措施和解决方法，对存在缺陷的产品进行修复和处理。
装配常见缺陷的产生原因、预防措施和解决方法
任务实施
按表所列的评分标准进行测评，并做好记录。
实训评分标准
任务实施

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