王琛 陸雪億 訾然
摘 要:以可調(diào)扳手模型為例,使用UG軟件建立零件模型,輸出STL文件,通過光固化工藝制作模型?;赨G軟件和光固化工藝的集成應用,快速精確地將可調(diào)扳手模型制作成型,其制作流程對同類產(chǎn)品的開發(fā)制作具有參考作用。
關鍵詞:UG;光固化;模型制作
光固化是快速成型工藝中綜合性能最好的工藝之一。[1]其工藝原理為:光敏樹脂類材料在UV光的照射下,有選擇地固化成型,層層堆積,直至模型打印完成。[2]該工藝制作出的模型具有精度高、表面光滑、力學性能適中等特點,但由于其設備成本和制作成本高昂,普及度并不高。[3]因此,本文結合UG軟件,使用3D Systems projet-5000型號的快速成型機,以可調(diào)扳手為例,探索了基于UG軟件和光固化工藝的可調(diào)扳手模型的制作過程,為同類產(chǎn)品的開發(fā)制作提供了參考。
1 建模與裝配
使用UG軟件建立模型,可調(diào)扳手由固定鉗口、活動鉗口和開口調(diào)節(jié)螺母三個零件組成,其中固定鉗口、活動鉗口的功能為夾緊工件,開口調(diào)節(jié)螺母的功能為調(diào)節(jié)扳手開口大小,建模時需要將三個零件分開進行創(chuàng)建。通過UG實體建模模塊分別建立好三個零件模型后,新建裝配文檔,根據(jù)各零件之間的相互裝配關系,將零件裝配為一個整體(如圖1)。由于三維模型的數(shù)據(jù)不能直接導入快速成型系統(tǒng)中進行原型件制作。因此,將UG軟件建立的裝配體模型輸出為STL標準格式。
2 模型制作
本次模型制作使用的是3D Systems projet-5000型號的快速成型機,模型制作過程分為前處理、成型過程和后處理三個部分。
2.1 前處理
projet-5000快速成型機的前處理包含模型布置、切片處理和設備檢查三個步驟。其中,模型布置即布置模型的空間位置,需要將STL文件導入切片軟件中,通過對具體模型的分析,選擇最合適的打印位置進行放置,一般而言,需要將模型盡可能地平鋪在打印平臺上,并將模型的較大平面朝下放置,以節(jié)省打印時間和支撐材料。[4]切片處理即對布置好的模型生成加工數(shù)據(jù),切片處理過程可以計算出模型的打印時間和材料消耗。設備檢查包含三個環(huán)節(jié):首先,檢查活動打印平臺是否平整,用手掌按壓打印平臺的四角以確認;其次,檢查打印材料是否充足,材料不足需要更換,增加耗材;最后,檢查廢液收集裝置是否堵塞,如果堵塞,就需要及時清理,否則打印過程中設備無法排出廢液,設備容易損壞。
2.2 成型過程
projet-5000快速成型機的成型過程即為模型制作過程。[5]成型過程中,打印頭在打印平臺上橫向移動,有選擇地在固定區(qū)域噴射光敏樹脂(成型材料)和石蠟(支撐材料)。噴射的同時,UV光對光敏樹脂進行固化,石蠟則自然冷卻固化。當完成一層模型的掃描過程后,活動打印平臺下移一個分層高度,打印頭重復上述打印過程,直至模型打印完成。
2.3 后處理
后處理包含冰柜冷凍、烘箱加熱、油浴去蠟和水浴去油四個步驟:第一步冰柜冷凍,將表面黏附模型的活動打印平臺放置在冰柜里冷凍20分鐘,該步驟的作用為利用不同材料受冷收縮率不同的原理,更方便地將黏附在打印平臺上的模型與打印平臺分離;第二步烘箱加熱,將烘箱溫度調(diào)節(jié)至80℃,放入打印完成的模型加熱20分鐘,該步驟的作用為利用失蠟法將支撐材料石蠟從成型材料上分離;第三步油浴去蠟,將烘箱加熱好的模型放入60℃油浴鍋中加熱20分鐘,目的是進一步去除殘留在模型表面孔槽處的石蠟;第四步水浴去油,通過超聲波水浴鍋,對油浴處理后的模型進行超聲清洗,以去除其表面的油漬。后處理步驟完成后,模型制作完成,效果圖如圖2。
參考文獻:
[1] 瞿娟,郁舒蘭.表情包的形態(tài)語義分析和認知[J].戲劇之家,2019(04):222-223.
[2] 藺秀媛,閆小星,尹太玉.多功能臥具設計分析[J].藝術科技,2019(07).
[3] 第燁,靳文奎.基于老年人懷舊傾向的交互產(chǎn)品設計研究[J].戲劇之家,2019(14):141-143.
[4] 高玲玲,徐偉.縮短有限定制沙發(fā)平均生產(chǎn)周期的方法研究[J].家具,2019,41(2):13-17.
[5] 姚月姝,祁憶青,王丹.冬季室內(nèi)有害揮發(fā)物釋放特征及防治措施[J].家具,2018,39(2):11-14+23.
作者簡介:王琛,南京林業(yè)大學家居與工業(yè)設計學院實驗師,主要研究方向:工業(yè)設計工程。