桌面3D打印机的使用及维护 课件 第五章 PCM 3D打印机的使用及维护

PCM3D打印机的使用及维护第五章无模铸型制造技术（PatternlessCastingManufacturing，常被称为PCM），是由佛山市峰华卓立制造技术有限公司将CAD计算机三维设计、3D打印技术与树脂砂工艺有机结合而开发出的一种数字化制造的综合技术。1技术原理无模铸型快速制造技术是将CAD计算机三维设计、3D打印技术与树脂砂造型工艺有机结合而开发出的一种数字化制造的综合技术，它利用快速成形技术的离散/堆积成形原理，进行了工艺和结构的创新而开发出的拥有自主知识产权的一种先进的数控制造技术与装备。5.1PCM3D打印机的使用及维护5.1PCM技术介绍5.1.1PCM打印机原理概述无模铸型快速制造技术（PCM）工作原理示意图4）全自动操作，劳动强度低，且对工人技能要求低。5）原材料易得，可回用；无需模样，可节省大量国家资源，完全符合国家环保的要求。1）无需模具，铸型直接成形。减少制作模具的人力、物力和财力的浪费。省去制作模样的时间，缩短制造周期。2）用数字技术控制，制作的形状、尺寸准确，大大减少加工余量。3）可制造任意复杂形状的铸型、模具，愈复杂愈显示其优越性。2技术特点5.1PCM3D打印机的使用及维护5.1PCM技术介绍5.1.1PCM打印机原理概述

在各行各业的产品制造以及新产品开发当中，都需要大量地生产内腔、表面较为复杂的铸件，例如：汽车发动机的缸体缸盖，飞机的大中型复杂金属铸件各类泵的泵体及叶轮，汽轮机高压壳体，石油防喷器及各类阀体，武器装备中复杂结构的金属零件，火箭导弹上使用的耐热合金件等等。利用PCM系列产品，不但可以缩短开发和制造周期，而且尺寸精确，加工余量小，表面质量好，生产成本低。单件、小批量、个性化金属零件的制造批量生产铸件的铸造模具内外表面比较复杂的模具5.1PCM3D打印机的使用及维护5.1PCM技术介绍5.1.2用无模铸型快速制造技术制造铸造模具的方法5.1.3工艺适用范围3安全注意事项1）使用设备前必须经过培训，培训完成后才能操作设备。2）严格按照设备的安全操作进行操作3）操作前要对设备进行安全检查，确认正常后，方可进行操作。4）操作员要佩戴好相应的防护用品（防尘口罩等）。技术参数FHZL-PCM200设备最大造型尺寸为：200×200×150mm结构介绍包括落砂机构、铺砂机构、喷射机构、X，Y轴扫描机构、Z轴升降机构、砂箱、主机架、电柜等几部分组成。5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.1设备简介1Cark菜单1Cark菜单栏Cark为免安装软件，直接运行即可，PCM控制软件Cark的使用非常简单，只要双击运行Cark200.exe图标就可执行程序。启动应用程序后，系统显示如下界面：可以看到Cark是个具有Windows风格的软件。Cark整个设计开发都是基于Windows环境，操作使用简单方便。Cark工作界面由三部分构成。上部为菜单和工具条；左侧为工作区窗口，显示工艺参数及系统信息等；右侧为图形窗口，显示二维CLI模型。下面介绍Cark的主窗口，及其各部分的名称和功能。5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.2设备控制软件Cark

Cark菜单栏的功能是进行各种命令操作：进行文件选择，设定工艺参数，设备参数，变换模型坐标，设定显示模式等。1Cark菜单栏1Cark菜单1Cark菜单栏5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.2设备控制软件Cark2文件菜单文件菜单主要用于文件新建、打开、关闭等，主要有:1）新建：新建一个空的CLI文件。2）打开：打开一个CLI文件。3）保存：保存当前的CLI文件。4）Exit：结束并退出程序。单击[文件]-[打开]，系统弹出标准文件打开对话框，让用户选择要打开的CLI文件。控制软件（Cark）中一次只能打开一个CLI文件。若打开第二个CLI文件，则系统提示前一个文件将自动关闭。注意：CLI文件关闭后，如果系统提示文件被修改，则一定要选择不保存,否则CLI会被破坏。1Cark菜单1Cark菜单栏5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.2设备控制软件Cark3查看菜单1）工具条：显示或隐藏主工具条。2）状态条：显示或隐藏CLI文件状态条。3）浏览条：显示或隐藏CLI文件浏览工具条。4）重置图形：重新计算CLI文件二维图形的放大比例，提供用户一个可以观察到整个二维图形的较好比例。5）下一层：显示当前层的后一层的CLI模型的二维图形。6）上一层：显示当前层的前一层的CLI模型的二维图形。4工具菜单该菜单中有以下功能：移动或缩放CLI模型。1Cark菜单1Cark菜单栏5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.2设备控制软件Cark4工具菜单该菜单中有以下功能：移动或缩放CLI模型。1)移动：单击[工具]-[移动]，选择该菜单。2）变换：单击[工具]-[变换]选择该菜单1Cark菜单1Cark菜单栏5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.2设备控制软件Cark5造型菜单（a）系统未初始化（b）系统已初始化

造型的第一步就是进行系统初始化，然后应按照工艺要求逐步进行操作，造型过程中应严格按操作步骤进行,以免造成事故。1）系统初始化

2）系统回零3）加热

4）命令行5）控制面板6）造型注意：打开新文件不需重新进行系统初始化,关闭PCM设备后要重新进行系统初始化。

单击[造型]-[控制面板]或单击右侧的控制面板图标，系统弹出如左图所示窗口：该窗口分为三个区域：（1）XY扫描区域（2）喷头区域（3）工作台区域（4）其它区域6）造型：单击[造型]-[造型……]，系统弹出选择造型层确认对话框如图左所示，“选择造型层”可以设定造型的起始层和结束层。当用户选择确定后，弹出如右图所示的造型对话框。5造型菜单选择造型对话框单击[Start]按钮后，启动造型过程。启动后该按钮变为[Pause]，单击该按钮可以让系统随时暂停造型，此时用户可以清理设备。按[Stop]按钮则停止造型，XY轴电机回零点。造型对话框自动关机：该选项设定系统是否在铸型制作完毕后以及造型过程中系统出现故障时，是否进行自动关机以保护系统（左侧出现对勾为自动关机被选中）。1Cark菜单1Cark菜单栏5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.2设备控制软件Cark6系统菜单

通过系统菜单可以设置工艺参数和系统参数，单击[系统]-[工艺参数]勾选后菜单可以设定工艺参数。

单击[系统]-[系统参数]勾选菜单可以设定系统的基本参数，直接安装拷贝到硬盘上，无需重新设置即可恢复至出厂状态。1Cark菜单1Cark菜单栏5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.3分层软件AuroraAurora是专业增材制造（简称AM）数据处理软件Aurora软件包括：输入输出、三维模型显示、校验和修复、成形准备、分层等功能，本节将详细介绍这些功能。1软件安装双击安装盘上的AuroraSetup.exe文件，开始安装Aurora。1Cark菜单1Cark菜单栏5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.3分层软件Aurora下面安装程序将询问使用协议，用户信息，安装序号，安装目录等。默认目录为C:ProgramFiles\fsfenghua\Aurora。如果想安装在其他目录，请单击浏览，选择新目录。1Cark菜单1Cark菜单栏5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.3分层软件Aurora选择好安装目录后，单击[下一步]，开始在您的系统中拷贝程序及数据文件。拷贝完成后，系统会显示完成对话框，提示用户安装完成。2启动Aurora

从桌面和开始菜单中的快捷方式都可以启动软件，软件启动会的界面。Aurora工作界面由三部分构成。上部为菜单和工具条，左侧为工作区窗口，有控制台、输出两个窗口，显示STL模型列表等；右侧为图形窗口，显示三维STL或CLI模型，该窗口右侧还有快捷操作栏。1Cark菜单1Cark菜单栏5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.3分层软件Aurora1）系统参数设置Aurora软件安装包出厂时已设置设备的成形参数，比如：工作空间，中心位置以及机器型号与名称等。设置方法：选择菜单中[文件]-[RP系统设定]选项，打开“系统设定”对话框设置项目如下。型号：机器类型。如PCM1500ADI,PCM800ADI名称：机器名称。例如成形机，三维打印机等。备注：内容注释。成形空间：成形系统的成形空间大小，例如X=600，Y=800，Z=500。预设坐标：成形时原型摆放的常用中心位置，例如X=300，Y=400，Z=5。（X，Y为中心坐标，Z为模型最小高度）。自动布局：载入原型后对自动放置道合适的位置。间隔：零件自动布局时，两相邻零件之间的距离。然后，单击“OK”按钮即可。保存参数设置成为系统的默认设置，选择菜单中[文件]-[设定为默认系统]选项。5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.3分层软件Aurora2）载入STL模型SIL格式是增材制造领域的数据转换标准，几乎所有的商用CAD系统都支持该格式，如UG，Pro/E，AutoCAD，Solidworks等。

载入STL模型的方式有多种：选择菜单[文件]-[输入]-[STL]；在工作区窗口的空白处单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择[输入STL]；或者按快捷键“CTRL+L”。

选择命令后，系统弹出打开文件对话框，选择一个STL文件。

选择一个STL文件后，系统开始读入STL模型，并在最下端的状态条显示已读入的面片数（Facet）和顶点数（Vertex）。注意：本软件中许多操作是针对单个模型的，所以执行这些操作前，必须先选择一个模型，做为当前模型，当前模型会以系统设定的颜色显示（该颜色在[查看]-[色彩]命令中设定）。注意：CSM文件为压缩的STL模型，可以减小ST文件的大小，方便用户传输，交换模型，该格式的文件Aurora可以直接读入。5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.3分层软件Aurora3）载入CLI模型选择[文件]-[输入]-[CLI]可以打开并显示CLI模型。4）打印Aurora可以打印图形窗口，并附加载入的STL模型信息。5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.3分层软件Aurora3STL模型操作1）坐标变换坐标变换是对STL模型进行缩放，平移，旋转，镜像等。这些命令将改变模型的几何位置和尺寸。坐标变换命令集中在[模型]-[几何变换]菜单中的几何变换对话框内，分别为：移动，移动至，旋转，缩放，镜像这五种。2）STL模型检验和修复增材制造对STL文件的正确性和合理性有较高的要求，主要是要保证STL模型无裂缝空洞、无悬面、重叠面和交叉面，以免造成分层后出现不封闭的环和歧义现象。SIL文件的四类基本错误：（1）法向错误，属于中小错误。（2）面片边不相连。有多种情况：裂缝或空洞、悬面、不相接的面片等。:（3）相交或自相交的体或面。（4）文件不完全或损坏。使用“校验和修复”功能可以自动修复模型的错误。含错误的STL模型该模型有一侧被切割，形成了不封闭空洞这些较大错误会对模型修复产生影响修复后的STL模型大空洞和法向错误的STL模型有时需堪在不同的位置进行修复，以避免这些大错误的影响修复后仍有错误的STL模型5.2PCM3D打印机的使用方法5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.3分层软件Aurora3STL模型操作3）STL模型的测量用户拾取被测量体后，系统在窗口右上角弹出一个窗口，给出被测体的几何信息。与其他软件不同，在Aurora中，用户不需选择测量的类型，只需根据需要选择不同的测量元素，如顶点，面片，系统会根据选择元素的类型，自动计算可提供的几何信息，这样可以减少不同测量模式之间的切换操作，大大提高测量的速度和易用性。顶点信息：坐标值、引用面片数。边信息：顶点坐标值，长度。面片信息：三个顶点坐标值，面积。不同元素间的几何信息：顶点和顶点：直线距离，XYZ差值。连续三个顶点：两条段间的夹角，三点外接圆的半径（选择同一个圆弧上的三个点，可测量其半径）。顶点和边：点到边的距离。顶点和面片：顶点到面片的距离。边和边：两条边间的夹角，当边平行时，计算两边间的距离。边和面片：边和面片间的夹角，当平行时，计算它们之间的距离。面片和面片：面片平行时，计算它们之间的距离。（5）“隐藏表面”命令可以将该面片所在表面消隐，以便测量或修改被其遮挡的部分。修复过程如下：（1）首先选择STL模型，进入“测量&修改”模式。修复后仍有错误的SL模型（红色部分）（3）单击鼠标右键，弹出快捷菜单快捷菜单（2）拾取错误表面上的一个面片拾取销误表面上的面片（4）根据错误,选择“表面反向”（修复法向错误）、“删除表面”（删除多余表面）、“删除面片”（删除多余面片）交互修复结果5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.3分层软件Aurora3STL模型操作4）STL模型的修改当STL模型出现错误，自动修复功能不能完全修复后，可以使用修改功能对其进行交互修复。（5）“隐藏表面”命令可以将该面片所在表面消隐，以便测量或修改被其遮挡的部分。（5）“隐藏表面”命令可以将该面片所在表面消隐，以便测量或修改被其遮挡的部分。5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.3分层软件Aurora4分层1）分层参数详解PCM工艺的层片包括两个部分，分别为原型的轮廓部分和内部填充部分。根据相邻填充线是否有间距，可以分为标准填充（无间隙）和孔隙填充（有间隙）两种模式。分层参数包括两个部分，分别为：分层，路径。分层部分有三个参数：分别为层片厚度，起始高度，终止高度。“扫描次数为1；填充间距为4；填充角度为：45，135；表面层数为2”的开始三层“扫描次数为3；填充角度为30；填充间隔为2”的标准填充层和空隙填充层（5）“隐藏表面”命令可以将该面片所在表面消隐，以便测量或修改被其遮挡的部分。5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.3分层软件Aurora4分层2）分层

导入多个STL几或CSM模型，空间位置摆放好后，选择菜单[模型]-[合并]，多个模型若不合并为一个模型，则只会有一个文件被分层。

选择菜单[模型]-[分层]，启动分层命令，首先提示用户设定分层参数，然后选择保存分层结果的CLI文件。之后系统开始计算各个层片。

分层过程中，系统显示“计算造型路径”对话框，该对话框显示分层的进进度和信息。如果用户想终止分层，可以单击取消按钮。分层后的CLI文件可以由造型软件Cark控制成形机进行实际生产。0102CLI模型为二维层片，包括轮廓和填充线两部分，每层对应一个高度。本软件可以载入CLI文件并显示其图形。选择命令后，系统弹出打开文件对话框，选择一个CLI文件，然后单击确定按钮。03CLI层片中的不同实体用不同颜色显示，共分为三种“轮廓”，“填充”和“支撑”，其显示颜色可以在“色彩设定”对话框中选择。5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.3分层软件Aurora5CLI模型1）显示CLI模型全部显示和单层显示5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.3分层软件Aurora5CLI模型2）修改CLI模型有时分层填充得到的CLI模型并不能很好的用于实际成形，需要对其修改，本软件提供了几种简单的修改功能。

单击工具条中的[修改]按钮，即可进入或退出修改模式。

进入修改模式后，可以用鼠标在屏幕上拾取各层的轮廓线和填充线，被拾取后的线段会以不同颜色显示

完成拾取后，可在该窗口单击鼠标右键，弹出快捷菜单。删除部分或整条轮廓删除部分或整条填充5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.3分层软件Aurora5CLI模型2）修改CLI模型绘制轮廓和填充线片段删除、整段删除：删除部分轮廓（填充）或删除整条轮家（填充）。添加路径：绘制轮廓线。选择该项后，用户可在屏幕上鼠标抬取的方式绘制条轮廓线绘制完成后选择“结束绘制”菜单结束。添加网格：绘制填充线。选择该项后，用户可在屏幕上鼠标拾取的方式绘制一系列填充线,绘制完成后选择“结束绘制”菜单结束。轮廓线将用户拾取的点依次连成一条轮廓线，而填充线将用户拾取的点两两组合星一条条填充线。5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.4操作规程1准备工作1）检查工作台，确保工作台面上没有障碍物会碰到喷嘴、扫描机构、铺砂机构。2）清洁设备，特别是导轨及其周围的砂尘等。3）检查粘粘结剂储液罐内的剩余量，确保有足够的使用量，另外在生产过程要及时增添，以免无粘结剂时生产出来的砂型报废。4）合上电柜的总开关、电脑开关，开启电脑，启动PCM设备。5）打开电脑Cark200应用程序，进行设备初始化（[造型]-[系统初始化]）。6）检查粘结剂管路压力表压力，并对压力进行相应调整，推荐值为：0.06~0.1Mpa。7）点击[造型]-[系统回零]，观察XY轴扫描机构是否响应回零，如果不响应，应查找原因（检查回零开关或限位开关是否正常，是否已上电）并予以排除。8）再次检查粘结剂储液罐气压，加压时注意压力表的变化。调好后还要保证压力的恒定不变，而且在造型时也要定期检查压力表，防止其变化。储液罐气压的大小直接影响到流量、砂型（芯）的强度、发气量及铸件质量。9）清洗喷头：（1）准备一杯酒精或蒸馏水、一支干净的注射器。（2）打开Cark软件右边的“控制面板”，关闭手动阀，拔开喷头连接管，拧下喷嘴。（3）喷打开头前端的手动阀，在Cark软件的“控制面板”中，打开轮廓/填充喷头清洗，清洗过程中凭经验感觉是否顺畅。（4）拧上喷嘴，打开轮廓/填充喷头，检查是否顺畅且竖直，如果正常，待喷头里面的酒精/蒸馏水排干净（必须排干净,否则砂型、砂芯会不反应），然后关闭喷头。注意：如果清洗不顺畅可用热酒精进行清理。5.2PCM3D打印机的使用方法5.2.4操作规程2造型1）打底（1）打底前先仔细看清楚造型任务表中的相关信息；（2）打底时先在底板上放一些原砂；（3）打开喷头手动阀，保证喷头喷射顺畅竖直；（4）查看一遍图形，找出尺寸最大的一层试画其轮廓；（5）造型正常后及时填写任务表相关信息。2）继续上次未完成的造型（1）打开数据文件（一定要核对文件名称）；（2）先检查上一班造型的强度；（3）造型前，确保喷头清洗干净；（4）造型扫描轮廓时仔细检查是否与下面的图形对齐；（5）及时填写造型任务单中的时间、层数、温度、湿度等信息。3）完成造型（1）造型完成后，关闭喷头前的手动阀，卸掉储液罐压力，清洗干净喷头，记录好完成的时间和层数；（2）等砂型反应比较充分后，上升砂箱到顶部，碰到行程开关自动停止；（3）清理完后，然后准备后面的造型。4）造型结束（1）手动清理干净混砂、铺砂系统内的剩余砂，以防再次使用设备时不能正常运转。（2）关闭电脑。（3）关闭总电源开关。5）造型时参数的更改造型过程中如果发现有异常现象或砂型反应不正常，可根据实际情况更改相关参数。其中常见的参数有：轮廓线与填充线的偏移量、铺砂速度、烘烤速度、预热时间、下砂比例、层间暂停、喷头工作电压等参数都可相应更改。5.3仪器维护5.3.1维护保养要求1）经常清理成型箱及筛网内部的废砂。2）如果发现螺丝松动，需拧紧，并且定期检查，因铝合金容易滑牙，拧紧时注意力度。3）每次造型和停止造型时都必须清洗喷头喷嘴，中途停止造型不能超过30分钟，否则必须清湾洗喷头和喷嘴，造型过程中每隔4小时应清洗喷头1次。4）为防止导轨磨损，应尽量避免砂粒落入导轨。当有砂掉入导轨，应立即清理并给导轨涂油。5）工作两周至少保养设备一次，检查导轨、滑块、螺母等，并进行清理，加入导轨油。清扫机器，清除电控柜内尘土。6）巡检：正式生产时，检查设备的电路、管路、喷头连接是否正常，造型工作台上