免費下載：《3D打印夾具和固定裝置支持高效和有效生產(chǎn)》

來源：3DSYSTEMS

本電子書探討增材制造(AM)在夾具和固定裝置應(yīng)用中的使用，并說明如何提高速度、成本和功能方面的生產(chǎn)支持。本電子書中所述應(yīng)用情形僅淺析了增材制造可提供的生產(chǎn)支持。所選擇的示例展示了在多種應(yīng)用情形下通用的設(shè)計原則和技術(shù)能力的應(yīng)用機(jī)會。

使用夾具和固定裝置提高產(chǎn)值

無論是為獲得特定部件或功能，還是保持多個部件一致，夾具和固定裝置都幫助制造商保證制造過程穩(wěn)定可靠，以便交付準(zhǔn)確、優(yōu)質(zhì)的結(jié)果。

盡管用于生產(chǎn)夾具和固定裝置的方法和材料已經(jīng)超越了前些年所用的傳統(tǒng)金屬模具，但由于它們可帶來的好處，它們?nèi)匀槐Ｓ兄圃鞓I(yè)重要組成部分的地位。

用于數(shù)控銑削的專業(yè)固定裝置

增材制造是一種卓越的制造技術(shù)，采用此技術(shù)制造的夾具和固定裝置在交付速度、生產(chǎn)成本和性能提升方面往往都優(yōu)于傳統(tǒng)生產(chǎn)的夾具和固定裝置。
當(dāng)最終裝配使用帶有配合面的部件時，通常需要銑削。

數(shù)控銑削所面臨的常見挑戰(zhàn)是主軸故障，該故障通常由于部件安裝不當(dāng)引起。在此情況下，牢靠的數(shù)控銑削固定裝置可極大地改善操作并防止銑削部件和數(shù)控機(jī)床受損。

3D打印可使所制造的安全固定裝置與生產(chǎn)的部件的實際尺寸而非部件的設(shè)計理想尺寸一致，有助于確保安全固定裝置。
使用數(shù)字工作流程實施3D掃描、設(shè)計和打印，可制造出準(zhǔn)確、穩(wěn)定的數(shù)控銑削固定裝置，與其他任何方法相比，每次都能夠更加可靠地固定住部件。

圖片為采用3DSystems選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(SLS)和DuraForm®PA（一種Nylon-12材料，堅固耐用，夠承受振動）的3D打印模塊化數(shù)控銑削固定裝置。

由于3D打印固定裝置比傳統(tǒng)制造方法速度更快，3D打印為模塊化固定裝置設(shè)計，開啟了新篇章。

通過識別生產(chǎn)用部件的主要偏差形式并3D打印出配合固定裝置的一系列裝配選項，3D打印提供了一種提高固定裝置安全性的快速且經(jīng)濟(jì)的方法，減少了材料和時間浪費，從而創(chuàng)造更多利潤。

與傳統(tǒng)方法相比，采用選擇性激光燒結(jié)技術(shù)制造部件可節(jié)省高達(dá)40%的成本，交付速度也更快。

通過新設(shè)計能力改進(jìn)功能
如上方的數(shù)控機(jī)加工固定裝置所示，增材制造使夾具和固定裝置的設(shè)計與制造能夠?qū)崿F(xiàn)更高的復(fù)雜性和定制化。
由于3D打印逐層構(gòu)建部件，設(shè)計方法不受減材制造的相同限制因素的限制。在與可用材料選項組合時，新的設(shè)計自由度使得新特征能夠全面提高部件的功能。
除了更快、更經(jīng)濟(jì)地交付部件之外，3D打印可實現(xiàn)其他方法無法實現(xiàn)的復(fù)雜性和定制形狀。建議設(shè)定部件性能目標(biāo)并圍繞這些目標(biāo)開展部件設(shè)計，以便充分利用3D打印。

以下是您開始著手時需考慮的幾個問題：
是否可以減去不必要的重量，以減少機(jī)器磨損？
創(chuàng)建符合人體工程設(shè)計的形狀是否會提高工人的安全？
是否有任何優(yōu)化機(jī)會可以簡化下游工序？

對于制造各種能夠通過多種方法進(jìn)行優(yōu)化的形狀，例如通過拓?fù)鋬?yōu)化、挖空處理或裝配整合實現(xiàn)輕量化、針對應(yīng)用情形或用戶進(jìn)行定制以及完成超出機(jī)加工范圍的復(fù)雜、功能精細(xì)的細(xì)節(jié)，3D打印是一種相當(dāng)經(jīng)濟(jì)的方法。

最佳設(shè)計實踐
除了優(yōu)化部件的最終功能之外，您還可以實施設(shè)計策略來優(yōu)化部件本身。增材制造可實施大量設(shè)計策略，有助于您延長部件使用壽命、提高性能并限制不必要的磨損。

部分策略選項如下：

• 切掉尖角
• 通過輕量化策略（挖空處理、內(nèi)部晶格結(jié)構(gòu)、優(yōu)化等）減少質(zhì)量
• 針對預(yù)期使用情形進(jìn)行設(shè)計與針對制造技術(shù)進(jìn)行設(shè)計
  

3DSystems高級應(yīng)用工程師團(tuán)隊可隨時提供咨詢，幫助您根據(jù)項目的具體需求實施這些策略。

經(jīng)優(yōu)化的鉆具導(dǎo)向器
鉆具導(dǎo)向器固定裝置需要耐用且制造成本低。傳統(tǒng)方法制造鉆具固定裝置因采用快速、簡單的設(shè)計導(dǎo)致固定裝置大且笨重。但傳統(tǒng)制造方法并不是快速經(jīng)濟(jì)地獲得鉆具固定裝置的唯一方法。

3D打印在制造速度和成本方面極具競爭力，同時可實現(xiàn)多種性能效率，從而改善固定裝置的使用并改進(jìn)下游工作流程。
3D打印的好處之一便是減輕了重量，操作員能夠更加輕松地操作鉆具固定裝置。由于3D打印設(shè)計在減輕了重量之后需要的材料也更少，因此降低增材制造設(shè)計的重量就是降低成本。

速度是增材制造的一項多面優(yōu)勢。除了快速交付最終固定裝置外，3D打印的快速制造速度還可加速設(shè)計迭代，從而在較短設(shè)計周期內(nèi)最大化工具的效率。

此外，可以3D打印的復(fù)雜特征使工程師能夠根據(jù)自己的具體需求定制工具�？稍诓桓淖冏罱K制造時間或成本的情況下添加通風(fēng)或冷卻液通道等特征。

此處圖片所示選擇性激光燒結(jié)技術(shù)鉆具導(dǎo)向器固定裝置采用的材料是DuraForm®PA，固定裝置還包括帶真空吸塵器的除塵管道，以減少操作員接觸空氣中的碎片。同一個通道概念還可應(yīng)用于加入一個冷卻液管路，或惰性氣體排放口，以減少氧氣和火焰。

卡扣連接外殼
盡管大量生產(chǎn)任務(wù)均可通過手工完成，但結(jié)合3D打印，可以顯著提高效率。

此固定裝置由合同制造商PPI-TimeZero設(shè)計，目的是在清潔和運(yùn)輸過程中保護(hù)昂貴的電機(jī)。這些蓋子尺寸穩(wěn)定且不易碎，可用作卡扣連接部件裝配于電機(jī)四周。該公司只需通過夾緊接縫即可密封蓋子，立即實現(xiàn)防水以實施清潔。

在此解決方案之前，密封每臺電機(jī)以便進(jìn)行清潔要花費超過半個小時。在涉及50,000臺電機(jī)的合同中，通過3D打印此固定裝置，節(jié)約的人工工時也成倍增加。

另外一個好處是，這些蓋子可作為重復(fù)使用的運(yùn)輸防護(hù)箱，確保這些昂貴部件的安全交付。

此應(yīng)用使用3D Systems的MultiJet Printing(MJP)技術(shù)和VisiJet®工程級材料。VisiJet Pro Flex是一種低模量、半剛性材料，滿足此任務(wù)對耐久性和功能的要求。
圖片此3D打印應(yīng)用幫助PPI-TimeZero平均每周節(jié)省40-50小時的時間。

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