[發(fā)明專利]基于光固化3D打印的金屬嵌件樹脂零件快速制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510074435.5
• 申請(qǐng)日: 2015-02-12
• 公開（公告）號(hào): CN104708820B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜耀林;邵中魁;何朝輝;郭嘉;丁慶明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司;浙江省機(jī)電產(chǎn)品質(zhì)量檢測所
• 主分類號(hào): B29C64/124
• 分類號(hào): B29C64/124;B29C64/314;B33Y10/00;B33Y40/00
• 代理公司: 杭州天欣專利事務(wù)所(普通合伙)33209
• 代理人: 余木蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種方法，尤其是涉及一種基于光固化3D打印技術(shù)的金屬嵌件樹脂零件快速制造方法，它屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

3D打印技術(shù)是制造業(yè)領(lǐng)域正在迅速發(fā)展的一項(xiàng)新興技術(shù)，被稱為“具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)”。3D打印技術(shù)的制造原理是基于“增材制造”的思想，它與傳統(tǒng)的加工工藝通過切削、打磨、沖壓等來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品成型的過程具有本質(zhì)區(qū)別，僅利用三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在一臺(tái)設(shè)備上即可快速而精確地制造出任意復(fù)雜形狀的零件，且無需模具，有效縮短了加工周期，易于實(shí)現(xiàn)單件小批量復(fù)雜形狀產(chǎn)品的快速制造，在非批量化生產(chǎn)中具有明顯的成本和效率優(yōu)勢，目前較為主流的3D打印技術(shù)有光固化、選擇性激光燒結(jié)、熔融沉積以及切紙層疊等幾種，其中光固化3D打印技術(shù)發(fā)展最成熟、打印精度最高。

塑料工業(yè)在當(dāng)今世界上占有極為重要的地位，相對(duì)于金屬、石材、木材，塑料零件具有成本低、可塑性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于石油、化工、電力、冶金、食品等國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)。但是，在傳動(dòng)機(jī)械領(lǐng)域，由于塑料本身的機(jī)械強(qiáng)度遠(yuǎn)低于金屬材料，如果將塑料零件直接通過平鍵或螺紋與傳動(dòng)軸連接以傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，其連接部位很容易遭受破壞。因此，通常將一個(gè)機(jī)械強(qiáng)度更高的金屬嵌件包裹到塑料零件內(nèi)部形成一個(gè)整體零件，金屬嵌件自帶平鍵槽或者螺紋用于連接傳動(dòng)軸；這種含金屬嵌件的塑料零件首先通過機(jī)加工制造金屬嵌件，然后通過注塑模具進(jìn)行注射成型，制造工藝較復(fù)雜，模具制造成本高，生產(chǎn)周期長，尤其是在新產(chǎn)品開發(fā)試制階段，直接影響產(chǎn)品開發(fā)效率，難以適應(yīng)快速多變的市場需求。

由于光固化3D打印技術(shù)采用的樹脂材料的強(qiáng)度、硬度等各項(xiàng)性能指標(biāo)與塑料比較接近，在很多塑料零件新產(chǎn)品性能試驗(yàn)過程中，可采用光固化3D打印技術(shù)快速制造相同形狀的樹脂零件樣品以替代塑料零件進(jìn)行各項(xiàng)新產(chǎn)品性能試驗(yàn)。因此，設(shè)計(jì)一種無需模具的樹脂零件及其金屬嵌件整體快速制造工藝，在金屬嵌件塑料零件新產(chǎn)品開發(fā)階段具有重要意義。

公開日為2015年02月04日，公開號(hào)為104325642A的中國專利中，公開了一種名稱為“一種高精度光固化樹脂成型的3D打印機(jī)”的發(fā)明專利。該專利包括LED光源，LED光源四周與上部的菲涅爾透鏡之間設(shè)置光通，菲涅爾透鏡面積大小可覆蓋液晶屏，液態(tài)樹脂存放在儲(chǔ)液槽中；在儲(chǔ)液槽的上部設(shè)置打印平臺(tái)，打印平臺(tái)上表面連接固定板，固定板與升降臂連接，升降臂固定在升降柱上，升降柱設(shè)置在升降底座上。本發(fā)明雖然實(shí)現(xiàn)了高精度高效率的?3D?打印，但是制造工藝較復(fù)雜，模具制造成本高，且無法實(shí)現(xiàn)樹脂零件及其金屬嵌件整體快速制造，故其還是存在上述缺陷。

公開日為2014年04月16日，公開號(hào)為103722127A的中國專利中，公開了一種名稱為“一種基于光固化(SL)的快速熔模鑄造方法”的發(fā)明專利。該專利運(yùn)用?3D?打印技術(shù)制作的樹脂原型代替熔模鑄造中的蠟型，樹脂原型為薄壁的蜂窩結(jié)構(gòu)，內(nèi)澆道設(shè)置在樹脂原型上，澆注系統(tǒng)采用常規(guī)的蠟澆注系統(tǒng)，在蠟澆注系統(tǒng)上設(shè)置凹槽，組樹時(shí)內(nèi)澆道插入凹槽中粘接固定?；在樹脂原型上設(shè)置蠟棒，制殼后形成排氣孔。該方法雖然降低了鑄造成本，但是，該方法不適用于金屬嵌件樹脂零件，故其還是存在缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種工藝合理、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)成本低、制造精度高的基于光固化3D打印技術(shù)的金屬嵌件樹脂零件快速制造方法。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：該基于光固化3D打印技術(shù)的金屬嵌件樹脂零件快速制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）設(shè)計(jì)并制造金屬嵌件

按照傳動(dòng)軸及零件實(shí)際形狀大小設(shè)計(jì)一個(gè)適當(dāng)大小、形狀的金屬嵌件，在金屬嵌件與傳動(dòng)軸連接端設(shè)計(jì)一個(gè)用于連接傳動(dòng)軸的軸向連接孔，并在金屬嵌件與樹脂零件結(jié)合處的外表面設(shè)計(jì)一些微小凹凸結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)完成后機(jī)加工制造金屬嵌件；

（2）金屬嵌件安放定位

通過三維建模軟件設(shè)計(jì)并建立一個(gè)定位環(huán)三維模型，設(shè)計(jì)定位環(huán)的內(nèi)部徑向形狀尺寸及定位環(huán)高度尺寸；

將設(shè)計(jì)完成的定位環(huán)三維模型轉(zhuǎn)換成STL格式導(dǎo)入前處理軟件進(jìn)行定位環(huán)前處理，將定位環(huán)模型放置在3D打印機(jī)工作平臺(tái)表面某個(gè)位置，分層處理，再將完成分層處理的定位環(huán)模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入光固化3D打印機(jī)，在RpBuild工藝控制軟件中設(shè)置好工藝參數(shù)后開始光固化3D打印成形，制作完成后在3D打印機(jī)工作平臺(tái)表面生成了一個(gè)樹脂定位環(huán)，將加工好的金屬嵌件插入該樹脂定位環(huán)；

（3）樹脂零件3D打印成形