前言。
SLS产品作为一种新的加工工艺方式,有别于传统模型加工常用到的CNC,SLA,等。SLS激光烧结可以烧结金属,塑胶,或者二者的混和物。现在就国内常用SLS烧结的材料PA12为标准,制定出以下设计规则,供工程师在设计时参考。
1. 加工精度
1.1 SLS毛胚烧结理想精度±0.1,实际烧结精度可能到±0.15。
1.2 SLS 毛胚经过后处理抛光喷油理想精度为±0.2。对客户签订合同上的精度,取上述精度的最大值。
2. 设计配合尺寸
2.1 对SLS孔与SLS轴配合而言 以一个Φ5的孔为例,SLS毛胚孔的实际大小约为Φ4.94左右.而Φ5SLS毛胚轴实际大小约为Φ5.06左右,如果3D模型设计上用Φ5零对零的理想配合设计的话,实际SLS毛胚的总过盈量大约为0.12,单边过盈量为0.06.
所以从3D模型设计经验上需要做如下考虑:
1.如果要让Φ5孔轴配合是小间隙配合的话,设计上孔要取数Φ5.1,轴要取数Φ4.9。
2如果要让Φ5孔轴配合是零对零配合的话,设计上孔要取数Φ5.05,轴要取数Φ4.95。
简单而言,间隙配合,单边间隙取0.1,零对零配合 单边间隙取0.05
如果实际生产出的毛胚还是满足不了这个经验值的话,一般用砂纸或者锉刀,或者钻头,绞刀修整。
2.2对SLS孔与其它轴(比如说45钢光轴)配合而言
间隙配合,单边间隙取0.1,零对零配合,单边间隙取0.05。
3. 设计中心距离配合
毛胚中心距离的配合尺寸一般实际值在±0.05左右。因机器工作一段时间后会误差有漂移,所以一般机器一个月会做一次误差补偿。这个对设计上考虑中心距误差±0.05影响不大。
4. 外形尺寸
毛胚外形尺寸(主要指长度,宽度,高度方向)理论上即等于SLS的烧结精度±0.1,实际上大约偏正公差+0.06左右。设计上需要做相应的考虑。
间隙配合,单边间隙取0.1 ,零对零配合单边间隙取0.05。
如果实际生产出的毛胚还是满足不了这个经验值的话,一般用砂纸或者锉刀修整。
5. 最小肉厚
主要指XY方向的烧结厚度,一般设计上Z轴上最小肉厚0.2 ,实际生产出来会到0.2-0.35之间,XY方向肉厚取0.5,,实际生产出来会到0.5-0.65之间,XY方向肉厚为激光光点厚度决定的。激光一个光点的直径不是理想的0数值,而是0.47左右,所以只要光点扫过的地方,都会形成最小0.5厚的小块。而Z轴方向是一层层叠加上的,所以不受XY光点大小的限制。
简而言之,如果有肉厚小于0.5mm的结构,需要向SLS生产部门指定烧结摆放方向。
6. 烧结方向与强度。
设计卡扣类东西时,如果剪切力是平行于XY的烧结方向时,SLS的强度最弱,如果是垂直于XY的烧结方向时强度最好。所以尤其是含卡扣类产品,需要指定烧结方向。
7. 产品的高低温性能
SLS产品一般在高温80度,低温-30度范围内的机械物理性能等同于20度常温下的性能。
8.一般产品肉厚,及加强胫厚。
设计时优先考虑产品2.0肉厚,建议大于等于1.5以上。加强胫优先考虑1.0,建议大于等于0.8以上。否则产品容易碎裂,后处理,或者装配时都容易出现问题。
9. 产品喷油后处理
毛胚产品一般表面比较粗糟,一般都要清粉,去掉毛刺,预先打磨。然后涂树脂,增强强度,改善喷油效果。如果尺寸有偏差,或者有装配要求,需要用钳工的手法修配。
一般产品可以简单的分为内表面,外表面,凹凸结构面(即用手不容易直接打磨到的面)等三类面
抛光等级分1级,2级,3级,4级。
1级抛光等级要求最高,需要多次抛光,多次补土,多次喷油返工,最后达到理想效果,平面与过渡光顺的弧面不允许有看到明显纹路,凹凸结构面有不太明显的纹路(普通人在0.5米距离看不出这个纹路为标准)一般适合于平面,过渡光顺的弧面,或者结构不复杂的外表面,客户有特别要求时采用,成本高。(注意此要求不可用于产品内表面,或者凹凸结构面。)
2级抛光等级要求略低,也需要抛光,补土与喷油,平面与过渡光顺的弧面允许看到占整体面积大约10%纹路,凹凸结构面纹路明显。成本偏高。(注意此要求不可用于产品内表面,或者凹凸结构面。)
3级抛光等级最为经济,平面与过渡光顺的弧面允许看到占整体面积大约60%纹路凹凸结构面纹路明显,性价比最好,但一般适合于外表面。内表面要做的话,成本会偏高。
4级抛光等级主要为验证尺寸的客户考虑。表面效果相当于铣刀粗铣表面6.3的粗糙度效果,所有内表面,外表面,结构面效果虽有纹路,但一致性好。也适合于内表面,及非外观面的要求。
10. 抛光后的形体变化
如图
10.1 尖角抛光抛出圆角是不可避免的,否则只能简单去毛刺打磨处理。
10.2 凹处尖角涂树脂也会有圆角,一般通过刻刀修边处理可以去掉这个圆角。但如果刀具接触不到,不好着力的地方,就无法修整了,一般对内表面小凹形结构处不涂树脂。或者轻涂树脂后,放入烤箱,隔30分钟后用布或者其它东西去掉多余沉积的树脂。
11. STL文件导出
SLS 激光烧结设备只识别STL文件,所以客户输出STL 文件时,精度不可设置太高,否则影响排工件的速度,也不可设置太低,否则影响产品输出精度,一般建议在SOLIDWORKS设置如下:
如果X,Y, Z任意一个方向的最大外形尺寸大于150mm
如果X,Y, Z任意一个方向的最大外形尺寸小于150mm
客户如果只给STL文件,请相应给出最大外形尺寸,以方便SLS厂家核查。
SLS产品设计准则.zip
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