CN109590469B - 一种金属模具的嫁接打印方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种金属模具的嫁接打印方法，主要包括以下步骤：(1)普通可见光初步对位：(2)激光精确对位。本发明采用普通可见光初步对位和激光精确对位相结合的方式来实现精确对位，由于普通可见光能量较低对人体没有伤害，所以可以通过开舱门直接观察操作，通过普通可见光的扫描路径来确定模具底座部分是否固定到位，可以在该普通可见光循环扫描的过程中，迅速调整模具底座部分；还进一步进行了激光精确对位，激光精确对位会在模具底座部分上表面上留下蚀刻的痕迹，可根据痕迹对模具底座部分进行快速上下左右移动和转动，由于激光光斑较小该步骤的对位更为精确，本发明对位所需时间较短、且不易影响零件质量。

Description

一种金属模具的嫁接打印方法
技术领域
本发明涉及金属模具的3D打印领域，尤其涉及一种金属模具的嫁接打印方法。
背景技术
现代化生产以及智能制造正逐渐取代传统加工行业，成为一种新型的工业生产方式，运用3D打印技术制造模具，正成为一种新型的模具加工技术。模具3D打印分整体打印和嫁接打印。然而整体打印技术存在着一定的缺陷，首先，3D打印技术门槛较高，因此采用3D打印需的成本要比传统制造的成本更高；其次，可用于3D打印的模具钢材料选择多，选择合适的钢材困难；还有，模具整体打印时间较长。
因此，模具的3D嫁接打印被越来越广泛地应用于实际生产中，例如公开号为CN206536741U的中国实用新型专利《一种具有随形冷却随形加热功能的3D金属打印镶件》，即公开了一种采用嫁接打印工艺制得的模具镶件：包括基座部分；胶料成型部分，其嫁接在所述基座部分的上方；随形冷却随形加热部分，其包括进水孔、出水孔以及分别与所述进水孔和所述出水孔连通的水流通道，所述进水孔和所述出水孔均开设在所述基座部分，并从所述基座部分的下端面延伸至其上端面，所述水流通道开设在所述胶料成型部分的内部；其中，冷却水或者加热水从所述进水孔进入所述水流通道，并经过所述水流通道后由所述出水孔排出。从上述的镶件结构可以知晓模具的3D嫁接打印需要解决将上下两部分结构的冷却水路准确对接的问题。
现有技术中的3D打印过程是被设定为连续打印的，嫁接打印最主要的工作在于对位是否准确。嫁接打印的对位一般过程为：将3D打印设备充气降低氧含量，进行嫁接的第一层打印，随后人为进行观察监控；当打印第一层完毕后按键暂停，将打印的零件取出后观察打印的该层是否对位准确，若对位不准确则进行零件放置位置的调整，再充气降低氧含量进行这一层打印，并重复前述过程直至观察到零件对位准确为止。由此可见，现有技术中的对位需要多次地充气降低氧含量，打印第一层，暂停，取出零件观察的过程，整个对位过程较为复杂且耗时很长；另外，人为监控操作暂停容易失误，一旦观察人员错过了这一层的打印时间就要等待下一层打印完毕才能进行暂停操作，此时一旦对位不准确就会增加了多层对位不准确的打印层痕迹，影响人为判断和零件质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种对位所需时间较短、且不易影响零件质量的金属模具的嫁接打印方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种金属模具的嫁接打印方法，包括以下步骤：该种金属模具分为模具底座部分和模具嫁接部分。
(1)普通可见光初步对位
1a、将模具底座部分固定于3D激光打印机舱内，现有技术中的3D激光打印机均具有激光发生器、激光控制软件、切片软件等。
1b、设置控制激光发生器的激光控制软件，将所述激光发生器切换为发射普通可见光的模式；
1c、根据待打印的模具嫁接部分的切片数据中的起始层的切片数据设定切片软件的扫描路径，即该扫描路径与正式打印起始层时的扫描路径一致；
1d、无需控制氧含量且在舱门打开的状态下，所述激光发生器根据所述扫描路径发出普通可见光对模具底座部分的上表面进行循环扫描；
1e、人工观察步骤1d的所述普通可见光的扫描路径上的水路孔的扫描路径是否与所述模具底座部分上表面的水路孔的外轮廓相吻合，若不吻合则对所述模具底座部分的固定位置进行调整；
重复步骤1d、1e直至人工观察到所述普通可见光的扫描路径上的水路孔的扫描路径与所述模具底座部分上表面的水路孔的外轮廓相吻合，进行下一步骤；
(2)激光精确对位
2a、设置控制所述激光发生器的所述激光控制软件，将所述激光发生器切换为发射激光的模式；
2b、根据待打印的所述模具嫁接部分的切片数据中的起始层的切片数据设定切片软件的单层扫描路径，即该扫描路径与正式打印起始层时的扫描路径一致；
2c、在不添加打印用原料的状态下，无需控制氧含量，所述激光发生器根据所述单层扫描路径发射激光在所述模具底座部分的上表面进行单层扫描，从而留下激光蚀刻的痕迹；所述切片软件的程序被设定为能在所述单层扫描结束后自动关闭所述激光发生器，不用人为暂停；为了人员安全该步骤在关闭舱门的情况下进行；
2d、扫描完毕后，人工观察所述模具底座部分的上表面的激光蚀刻痕迹中的水路孔的痕迹是否与所述模具底座部分的上表面的水路孔的外轮廓相吻合，若不吻合则对所述模具底座部分的固定位置进行调整；
重复步骤2c、2d直至人工观察到所述激光蚀刻痕迹中的水路孔的痕迹与所述模具底座部分的上表面的的水路孔的外轮廓相吻合，进行下一步骤；
(3)设定打印参数，在所述模具底座部分的上表面进行所述模具嫁接部分的3D打印为了便于人眼观察，所述步骤1d的普通可见光为普通可见红光。普通可见红光较为显眼。
优选的，所述模具底座部分和模具嫁接部分由H13模具钢、1.2709模具钢、CX模具钢中的任意一种材料制成。
为了能够自动关闭激光发生器，该切片软件的设定可以在单层扫描结束后自动关闭激光发生器，无需人工操作，使得操作更为简便，不易出错，节约时间。
优选的，激光功率200-300W；扫描速度500-1000mm/s；线间距0.05-0.15mm，层厚0.03-0.05mm；氧含量为500-1500ppm。在该工艺参数下打印的模具性能更佳。
为了节约成本，所述模具底座部分采用机加工方式制备。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用普通可见光初步对位和激光精确对位相结合的方式来实现精确对位，由于普通可见光能量较低对人体没有伤害，所以可以通过直接观察普通可见光的扫描路径来初步确定模具底座部分是否固定到位，可以在该普通可见光循环扫描的过程中，迅速调整模具底座部分使得其上表面轮廓与扫描路径相吻合，但红光的光斑直径较大无法精确对位；因此，还进一步进行了激光精确对位，激光精确对位会在模具底座部分上表面上留下蚀刻的痕迹，可根据痕迹对模具底座部分进行快速上下左右移动和转动，由于激光光斑较小该步骤的对位更为精确，上述步骤均无需控制氧含量因此使得对位所需时间较短；并且，由于已经进行了初步对位，后续激光精确对位过程中所需的次数较少，防止许多激光蚀刻痕迹混杂在一起影响肉眼判断；另外，本发明的激光精确对位时激光发生器被设置成进行单层扫描，无需人工监控，防止操作失误，提高零件质量，且也可以防止激光持续扫描产生的烟尘污染舱内环境和光学装置。
附图说明
图1为本发明的实施例的所制得的零件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，该种金属模具的嫁接打印方法，包括以下步骤：
(1)普通可见光初步对位
1a、将模具底座部分固定于3D激光打印机舱内，现有技术中常用的3D激光打印均具有激光控制软件、激光发生器和切片软件。
1b、设置控制激光发生器的激光控制软件，将激光发生器切换为发射普通可见光的模式。
1c、根据待打印的模具嫁接部分的切片数据中的起始层的切片数据设定切片软件的扫描路径。在打印前已经对模具嫁接部分进行切片处理得到了切片数据。
1d、无需控制氧含量且在3D激光打印机舱门打开的状态下，激光发生器根据扫描路径发出普通可见光对模具底座部分的上表面进行循环扫描。为了更便于人眼的观察，该普通可见光为普通可见红光。
1e、人工观察步骤1d的普通可见光的扫描路径上的水路孔的扫描路径是否与所述模具底座部分上表面的水路孔的外轮廓相吻合，若不吻合则对模具底座部分的固定位置进行调整。
重复步骤1d、1e直至人工观察到普通可见光的扫描路径上的水路孔的扫描路径与模具底座部分上表面的水路孔的外轮廓相吻合，进行下一步骤。
(2)激光精确对位
2a、设置控制激光发生器的激光控制软件，将激光发生器切换为发射激光的模式。
2b、根据待打印的模具嫁接部分的切片数据中的起始层的切片数据设定切片软件的单层扫描路径。
2c、在不添加打印用原料的状态下，无需控制氧含量，激光发生器根据单层扫描路径发射激光在模具底座部分的上表面进行单层扫描，从而留下激光蚀刻的痕迹；为了能够及时停止单层扫描后激光的发射，所述切片软件被设定为能在单层扫描结束后自动关闭激光发生器。为了保证安全，该步骤在关闭3D激光打印机舱门的情况下进行。
2d、扫描完毕后，人工观察所述模具底座部分的上表面的激光蚀刻痕迹中的水路孔的痕迹是否与模具底座部分的上表面的水路孔的外轮廓相吻合，若不吻合则对模具底座部分的固定位置进行调整。
重复步骤2c、2d直至人工观察到激光蚀刻痕迹中的水路孔的痕迹与模具底座部分的上表面的的水路孔的外轮廓相吻合，进行下一步骤。
(3)设定打印参数，在模具底座部分的上表面进行模具嫁接部分的3D打印。本实施例优选的打印参数为激光功率200-300W；扫描速度500-1000mm/s；线间距0.05-0.15mm，层厚0.03-0.05mm；氧含量为500-1500ppm。
本实施例的模具底座部分和模具嫁接部分可以选择H13模具钢、1.2709模具钢、CX模具钢等现有技术中常用的制备模具的材料。
为了节约成本，本实施例的模具底座部分可以采用机加工、粉末冶金等现有技术中常用的传统加工方式制备。
用上述方法制得的模具模具底座部分和模具嫁接部分的水路对位精准，所得零件质量良好，且对位所用时间仅为现有技术的四分之一。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种金属模具的嫁接打印方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)普通可见光初步对位
1a、将模具底座部分固定于3D激光打印机舱内；
1b、设置控制激光发生器的激光控制软件，将所述激光发生器切换为发射普通可见光的模式；
1c、根据待打印的模具嫁接部分的切片数据中的起始层的切片数据设定切片软件的扫描路径；
1d、无需控制氧含量且在舱门打开的状态下，所述激光发生器根据所述扫描路径发出普通可见光对所述模具底座部分的上表面进行循环扫描；
1e、人工观察步骤1d的所述普通可见光的扫描路径上的水路孔的扫描路径是否与所述模具底座部分上表面的水路孔的外轮廓相吻合，若不吻合则对所述模具底座部分的固定位置进行调整；
重复步骤1d、1e直至人工观察到所述普通可见光的扫描路径上的水路孔的扫描路径与所述模具底座部分上表面的水路孔的外轮廓相吻合，进行下一步骤；
(2)激光精确对位
2a、设置控制所述激光发生器的所述激光控制软件，将所述激光发生器切换为发射激光的模式；
2b、根据待打印的所述模具嫁接部分的切片数据中的起始层的切片数据设定所述切片软件的单层扫描路径；
2c、并在不添加打印用原料的状态下，无需控制氧含量，所述激光发生器根据所述单层扫描路径发射激光在所述模具底座部分的上表面进行单层扫描，从而留下激光蚀刻的痕迹，所述切片软件能在所述单层扫描结束后自动关闭所述激光发生器；
2d、扫描完毕后，人工观察所述模具底座部分的上表面的激光蚀刻痕迹中的水路孔的痕迹是否与所述模具底座部分的上表面的水路孔的外轮廓相吻合，若不吻合则对所述模具底座部分的固定位置进行调整；
重复步骤2c、2d直至人工观察到所述激光蚀刻痕迹中的水路孔的痕迹与所述模具底座部分的上表面的水路孔的外轮廓相吻合，进行下一步骤；
(3)设定打印参数，在所述模具底座部分的上表面进行所述模具嫁接部分的3D打印。
2.根据权利要求1所述的金属模具的嫁接打印方法，其特征在于：所述步骤1d的普通可见光为普通可见红光。
3.根据权利要求1所述的金属模具的嫁接打印方法，其特征在于：所述模具底座部分和模具嫁接部分由H13模具钢、1.2709模具钢、CX模具钢中的任意一种材料制成。
4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的金属模具的嫁接打印方法，其特征在于：所述步骤(3)的所述打印参数为：激光功率200-300W；扫描速度500-1000mm/s；线间距0.05-0.15mm，层厚0.03-0.05mm；氧含量为500-1500ppm。
5.根据权利要求1至3任一权利要求所述的金属模具的嫁接打印方法，其特征在于：所述模具底座部分采用机加工方式制备。
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