聯(lián)軸器緩沖墊的立體建模及3D打印加工

胡福志 周忠寶 史欣欣

摘 要：在利用Cero5.0三維造型軟件完成聯(lián)軸器緩沖墊立體建模的基礎(chǔ)上，利用聯(lián)軸器緩沖墊的材料為樹脂材料的特性，應(yīng)用3D打印增材制造技術(shù)，進行了零件的加工，為新產(chǎn)品的開發(fā)提供了新途徑。

關(guān)鍵詞：緩沖墊;立體建模;3D打印

中圖分類號：TP391 ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.04.016

0 引言

聯(lián)軸器緩沖墊在聯(lián)軸器中起到減震、絕緣、緩沖傳遞扭矩的作用，不同材質(zhì)和不同硬度的緩沖墊傳遞的扭矩也不一樣，硬度越高傳遞的扭矩就越大。根據(jù)材質(zhì)可分為聚氨酯緩沖墊和橡膠緩沖墊、尼龍緩沖墊，本文緩沖墊的材料為尼龍。

1 聯(lián)軸器緩沖墊的立體建模

應(yīng)用Cero5.0三維造型軟件草繪完成零件二維圖之后，進行三維造型，采用拉伸增料指令的雙向拉伸的特征，再用拉伸除料指令完成聯(lián)軸器緩沖墊中間小孔造型，之后草繪聯(lián)軸器緩沖墊瓣片輪廓特征，再次采用拉伸增料特征指令，完成一個緩沖墊瓣片三維造型，接下來選用陣列指令，將一個瓣片陣列為六個，完成建模，將聯(lián)軸器緩沖墊三維立體造型文件格式另存為STL/STR格式，便于其他軟件使用。

2 聯(lián)軸器緩沖墊的3D打印加工

2.1 3D打印機的槍頭與熱床定點

為防止在打印期間出現(xiàn)槍頭與熱床碰撞，對3D打印機造成損壞，或是對打印機槍頭噴出的PLA造成浪費，要打開軟件Repetier-Host中文版，進行調(diào)試3D打印機。

（1）點擊打印機設(shè)置，選擇連接，調(diào)試并連接3D打印機。首先連接端子選擇串口連接，選擇錯誤會導(dǎo)致打印機無法進行USB連接，之后通訊端口根據(jù)3D打印機所連接的USB接口選擇COM3，一般計算機都有著10多個COM接口要設(shè)置正確，防止打印機收不到計算機指令;將波特率設(shè)置250 000，每臺3D打印機的波特率都是不一樣的，設(shè)置錯誤會造成打印機處理器數(shù)據(jù)混亂;傳輸協(xié)議設(shè)定自動檢測;連接時復(fù)位數(shù)據(jù)傳輸開關(guān)。

（2）調(diào)試3D打印機噴頭與熱床的距離。首先在熱床上粘上一層美紋紙，方便取模。之后點擊紅色的連接按鈕，連接電腦與打印機;點擊手動控制，依次點擊風(fēng)扇、熱床、擠出槍頭查看是否有故障存在，如果出現(xiàn)故障需要排除，這三個工件是打印機的重要組成部分，缺一不可;排故結(jié)束后依次點擊X、Y、Z，進行自動定點，如果熱床和槍頭的距離不合適（近或遠）就要用六角板手調(diào)整熱床的高度，調(diào)整結(jié)束后還要進行自動定點確認(rèn)，熱床和槍頭的完美距離是一張普通的A4紙厚度;調(diào)整結(jié)束并且確認(rèn)無誤后，關(guān)閉連接按鈕，退出Repetier-Host中文版程序;Repetier-Host中文版程序，可用來調(diào)試機器，也可以用來打印，但是加工出的精度遠遠無法達到Cero5.0打印軟件打印出來的精美效果。

2.2 用Cero5.0軟件完成聯(lián)軸器緩沖墊的切片及打印

（1）用Cero5.0進行切片設(shè)置。首先導(dǎo)出模型成STL/STR格式文件，對立體圖進行放大1.5倍;在質(zhì)量里設(shè)置層高0.3 mm，壁厚1.2 mm，開啟返回設(shè)置選項;在填充選項設(shè)置中，設(shè)置底層/頂層厚度0.50 mm，填充密度50%，在打印不同的物件時按照實際情況進行更改，填充密度越大硬度也就越大，同時對PLA的消耗也會增加;在打印機打印速度以及槍頭溫度里設(shè)置打印速度為60 mm·s-1，噴頭溫度設(shè)置為200 ℃，熱床溫度為40 ℃，根據(jù)實際情況進行更改，PLA的融化溫度為200～235 ℃;在支撐選項中，選擇類型為全部支撐，平臺附著類型為無，根據(jù)打印的物體大小進行更改，其目的是防止在打印期間物體晃動以及倒塌;在打印材料里設(shè)置直徑1.75 mm，擠出量為100%。直徑是打印材料PLA的直徑，1.75 mm的PLA是最常用到的打印材料;在機器里設(shè)置噴射嘴孔徑0.4 mm。噴射嘴可以進行更換，如果在軟件中設(shè)置錯誤，會影響打印物體的硬度和精度;點擊切片需要等待一段時間，軟件會進行自我編程，會在編程中核算出X、Y、Z的位置走向，以及打印機擠出機的進給速率，和X、Y、Z三個方向的馬達轉(zhuǎn)動的方向和時間，以確保打印工作順利完成。

（2）用Cero5.0打印。切片完成以后就要進行打印。點擊打印按鈕，會出現(xiàn)正在連接打印機，如果電腦和打印機設(shè)置沒有錯誤會出現(xiàn)“Whether 3D printing is carried out according to programming or not”。點擊打印按鈕，會出現(xiàn)“Heating hot bed and 3D printer gun head ， please wait a moment”?？梢钥吹綗岽矞囟认壬?，溫度上升到之前設(shè)定的40 ℃，隨后打印機槍頭溫度上升到設(shè)置好的200 ℃，打印機會自動進行打印，期間要確保電腦和3D打印機不能斷電。

（3）打印完畢從熱床上取下模型。首先要等熱床溫度完全降下來以后再進行取模;之后要用取模器，在美紋紙上一點點取下模型，小心不要用力過大以防損壞模型。最后用小剪刀剪掉，多余的支撐點（支撐點是之前設(shè)置的全部支撐，防止在打印期間物體晃動以及倒塌）。