增材制造工藝與裝備課件：規(guī)劃線(xiàn)路與常見(jiàn)問(wèn)題分析

規(guī)劃線(xiàn)路與常見(jiàn)問(wèn)題分析

【任務(wù)目標(biāo)】1.認(rèn)識(shí)主板和了解線(xiàn)路是怎樣連接的。2.掌握基本的接線(xiàn)方法。3.了解FDM3D打印機(jī)的常見(jiàn)問(wèn)題和解決方法。

隨著機(jī)械設(shè)備使用者對(duì)操縱舒適性、節(jié)能性、安全性要求的提高，機(jī)械設(shè)備的電氣系統(tǒng)逐漸向著汽車(chē)電氣系統(tǒng)特點(diǎn)靠攏，越來(lái)越多的電氣元件，復(fù)雜的控制系統(tǒng)提高了電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)及裝配要求，線(xiàn)束作為電氣系統(tǒng)的“血管”對(duì)電氣系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)具有重要的作用，電氣系統(tǒng)線(xiàn)束布置及裝配是否合理對(duì)整機(jī)的操縱性、穩(wěn)定性，甚至對(duì)整機(jī)安全性都起著關(guān)鍵性的作用。

整機(jī)電氣系統(tǒng)線(xiàn)束設(shè)計(jì)階段考慮要充分考慮線(xiàn)束的布置，整機(jī)電器件選定后結(jié)合車(chē)身結(jié)構(gòu)的具體情況對(duì)電器件布置進(jìn)行綜合全面的考慮，電器件布置完成后進(jìn)行布線(xiàn)設(shè)計(jì)，因考慮到電器件及線(xiàn)束裝配過(guò)程中可能存在的問(wèn)題，產(chǎn)品試制后電器件的安裝位置需要相應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，以保證整機(jī)電氣系統(tǒng)布局合理。

工程機(jī)械線(xiàn)束應(yīng)沿機(jī)架內(nèi)側(cè)面、梁等結(jié)構(gòu)固定位置走線(xiàn)（結(jié)構(gòu)件上設(shè)計(jì)的穿線(xiàn)管或走線(xiàn)槽），避免線(xiàn)束承受擠壓力或活動(dòng)部件摩擦干涉。主線(xiàn)布置走向在投影方向上應(yīng)橫平豎直，采用H型的布線(xiàn)結(jié)構(gòu)可減小線(xiàn)束長(zhǎng)度。線(xiàn)束布置應(yīng)與管路及周?chē)悴考拈g隙均勻、合理，做到外觀(guān)整齊。1.主板的認(rèn)識(shí)與線(xiàn)路連接

FDM3D打印機(jī)主板的主要作用是控制和調(diào)節(jié)打印機(jī)的各種操作，確保打印過(guò)程的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。它是整個(gè)打印機(jī)的核心控制單元，與各個(gè)組件和傳感器進(jìn)行通信，并通過(guò)指令發(fā)出控制動(dòng)作，精準(zhǔn)控制打印機(jī)的溫度、速度、位置等參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)精確、高效的3D打印。主板的設(shè)計(jì)及功能決定了打印機(jī)的性能和穩(wěn)定性，因此選擇合適的主板對(duì)打印效果和操作體驗(yàn)都有著非常重要的影響。（如圖1-168）圖1-168FDM3D打印機(jī)主板

1）步進(jìn)電機(jī)的連接方式，如圖所示步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)一共有5個(gè)，分別控制X軸、Y軸、Z軸（平臺(tái)升降）、Z2軸（平臺(tái)升降）、E1軸（上料電機(jī)）5個(gè)電機(jī)，其中，X軸步進(jìn)電機(jī)是負(fù)責(zé)控制打印頭作左右運(yùn)動(dòng)的電機(jī)；Y軸步進(jìn)電機(jī)是負(fù)責(zé)控制打印頭作前后方面運(yùn)動(dòng)的電機(jī)；Z軸步進(jìn)電機(jī)是負(fù)責(zé)控制打印平臺(tái)在垂直方向升降的電機(jī)；Z軸（上下）的移動(dòng)由2個(gè)電機(jī)控制，Z2軸端口就負(fù)責(zé)控制另一個(gè)步進(jìn)電機(jī)；E1軸連接的是位于打印頭上的步進(jìn)電機(jī)，主要用于控制打印頭的上料、下料。電機(jī)連接方式如圖1-169所示：圖1-169主板接口與電機(jī)位置對(duì)應(yīng)圖

2）主板是由一塊350W單組輸出電源供應(yīng)器供電，電壓為24V；打印頭噴嘴處的加熱棒負(fù)責(zé)加熱熔化耗材，由主板上的“E1-HOT”接線(xiàn)終端連接后供電；熱床同樣需要通過(guò)加熱使得模型更好地粘覆在打印平臺(tái)上，由主板上的“HOT-BED”接線(xiàn)終端連接后供電。（如圖1-170）圖1-170熱床、打印頭供電接線(xiàn)圖

3）喉管風(fēng)扇用于打印頭喉管位置的散熱，有效防止因?yàn)楹砉苓^(guò)熱導(dǎo)致的耗材提前熔化；E1噴頭風(fēng)扇，又名側(cè)風(fēng)扇、模型冷卻風(fēng)扇，用于噴嘴中擠出耗材的降溫與冷卻；E1熱電偶是用于打印頭加熱塊測(cè)溫的元件；（如圖1-171）圖1-171風(fēng)扇、熱電偶、熱床測(cè)溫接線(xiàn)圖

4）限位開(kāi)關(guān)是用于限定機(jī)械運(yùn)動(dòng)范圍的元器件，需要與主板進(jìn)行連接；主板上的USB轉(zhuǎn)接口和USB接口是由一根雙公口的USB數(shù)據(jù)線(xiàn)進(jìn)行連接。（如圖1-172）圖1-172限位開(kāi)關(guān)與USB接線(xiàn)2.常見(jiàn)問(wèn)題與解決辦法

1）在開(kāi)始打印工作時(shí)發(fā)現(xiàn)噴頭無(wú)法正常出料怎么辦？

a.將噴頭加熱至220-230℃，同時(shí)使用噴頭清理針穿進(jìn)噴頭再拔出往復(fù)幾次，將噴頭內(nèi)殘余的耗材清理干凈即可。

b.如果還是無(wú)法正常出料，則需要將擠出機(jī)拆下，查看噴頭進(jìn)料口處有無(wú)殘?jiān)鼜U料，如果有將其剔出即可。同時(shí)，需要檢查噴頭內(nèi)的鐵氟龍管是否有燒焦熔化的跡象，鐵氟龍管燒壞變形也會(huì)導(dǎo)致無(wú)法正常出料，將其取出重新更換即可。

c.檢查所使用耗材是否是設(shè)備廠(chǎng)家原裝耗材，原廠(chǎng)耗材經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試，與設(shè)備的匹配度是最高的，自己購(gòu)買(mǎi)的耗材無(wú)法保證其工藝一致性。某些耗材的配方不同，如果雜質(zhì)偏多，也會(huì)容易導(dǎo)致噴頭堵塞。2）在預(yù)熱時(shí)或者打印的時(shí)候設(shè)備報(bào)警提示：熱傳感器故障或者熱功率不夠時(shí)怎么辦?

在提示該報(bào)警時(shí)需要返回到預(yù)熱界面，查看并確認(rèn)是噴頭還是熱床的溫度傳感器故障，如果故障顯示為負(fù)溫度，需要繼續(xù)檢查位于主板上噴頭或者熱床的熱敏傳感器的接頭是否松動(dòng)，或者檢查噴頭、熱床的傳感器線(xiàn)路部分有無(wú)斷開(kāi)，如果存在上述情況，更換新的即可。3）在打印時(shí)或者打印完成之后如果發(fā)現(xiàn)模型有錯(cuò)位現(xiàn)象時(shí)如何處理？

a.首先檢查傳動(dòng)皮帶是否松動(dòng)，如果出現(xiàn)松動(dòng)，可以選擇加裝扭力彈簧使皮帶更加緊繃，也可以選擇將皮帶其中一端裁短，重新打孔安裝。

b.檢查X、Y軸步進(jìn)電機(jī)上主動(dòng)輪的頂絲是否松動(dòng)，如果發(fā)現(xiàn)松動(dòng)的話(huà)重新固定即可。

c.檢查Z軸電機(jī)聯(lián)軸器的緊固螺絲是否松動(dòng)，如果松動(dòng)，將其鎖緊后，重新將平臺(tái)調(diào)至水平即可。

d.如果以上方法都無(wú)法解決，有可能是切片軟件的參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤導(dǎo)致G代碼BUG，將切片軟件重新安裝后再次切片打印測(cè)試。4）在使用設(shè)備中發(fā)現(xiàn)，屏幕會(huì)突然花屏怎么處理？

出現(xiàn)這種情況，通常是由于主板上部分插頭晃動(dòng)導(dǎo)致電流波動(dòng)，從而對(duì)屏幕造成的干擾，再出現(xiàn)這種情況時(shí)只需要檢查主板上的插頭是否安裝到位，再次點(diǎn)擊屏幕的其他功能按鈕，刷新一下即可。3.設(shè)備組裝技巧

1）在使用內(nèi)六角螺釘與T型螺母進(jìn)行連接的時(shí)候，盡可能的使用同種型號(hào)但稍短一點(diǎn)的螺釘，螺釘過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致頂住鋁型材的凹槽內(nèi)，T型螺母不能徹底被擰緊，影響到零件的組裝。（如圖1-173）圖1-173安裝內(nèi)六角螺釘

2）在安裝熱床時(shí)，建議打印平臺(tái)固定塊不用一次性安裝到位，可以稍微松動(dòng)一些，保證能夠左右移動(dòng)即可，主要是為了保證在后續(xù)安裝其他部件的時(shí)候保留一定的調(diào)整空間。安裝時(shí)可以將前兩個(gè)螺絲安裝進(jìn)固定塊后移動(dòng)至合適的位置后固定，再將剩下的兩個(gè)固定塊移動(dòng)過(guò)去進(jìn)行安裝，最后將所有部件進(jìn)行固定確保不會(huì)松動(dòng)即可。（如圖1-174）圖1-174打印平臺(tái)固定塊

3）在進(jìn)行將光軸（X）穿過(guò)X軸運(yùn)動(dòng)模塊的組裝步驟操作時(shí)，X軸運(yùn)動(dòng)模塊內(nèi)有小鋼珠，組裝時(shí)要注意光軸的裝入方向，盡量保證光軸與X軸運(yùn)動(dòng)模塊處于平行狀態(tài)，緩慢流暢的組裝在一起，以免光軸將X軸運(yùn)動(dòng)模塊內(nèi)的小鋼珠頂出。（如圖1-175）圖1-175光軸（X）與X軸運(yùn)動(dòng)模塊

4）在進(jìn)行框架及平面運(yùn)動(dòng)組件組裝時(shí)，A-5鋁型材與平面運(yùn)動(dòng)組件的安裝順序可以根據(jù)自己組裝習(xí)慣進(jìn)行調(diào)整。如果先安裝平面運(yùn)動(dòng)組件，有可能會(huì)因?yàn)榍昂髢蓚?cè)沒(méi)有鋁型材的約束，導(dǎo)致安裝的前后位置不合適。所以，優(yōu)先將其中一根A-5鋁型材組裝至框架結(jié)構(gòu)上，也是一個(gè)很好的方法。（如圖1-176）圖1-176鋁型材與平面運(yùn)動(dòng)組件

5）平臺(tái)組裝調(diào)平將打印平臺(tái)組件組裝至打印機(jī)框架結(jié)構(gòu)后，需要安裝光軸對(duì)整個(gè)打印平臺(tái)進(jìn)行固定、導(dǎo)向，使用光軸固定座（Z）進(jìn)行固定，這時(shí)，位于上下左右的四個(gè)光軸固定座（Z）只需要擰緊上方的兩個(gè)固定座的螺絲即可，保證光軸不會(huì)輕易掉下來(lái)。將打印平臺(tái)沿著光軸的垂直方向向上緩慢推動(dòng)，如果中間卡住，就左右調(diào)整光軸固定座（Z），直到打印平臺(tái)抬升至最頂端后，使用螺絲將光軸固定座（Z）固定在型材框架結(jié)構(gòu)上。隨后，將打印平臺(tái)緩慢向下移動(dòng)至最底端，將光軸固定座（Z）的固定螺絲和鎖緊光軸的螺絲全部擰緊。最后，再次推動(dòng)平臺(tái)上下移動(dòng)，如果移動(dòng)被卡住或者無(wú)法勻速推動(dòng)時(shí)，說(shuō)明光軸固定座（Z）的位置還需要繼續(xù)微調(diào)，將底部的兩個(gè)光軸固定座（Z）螺絲擰松，重新對(duì)上面的步驟進(jìn)行調(diào)整。（如圖1-177）圖1-177光軸固定座（Z）FDM3D打印機(jī)常見(jiàn)硬件問(wèn)題1.皮帶

正常情況下，3D打印機(jī)在正常工作時(shí)除了電機(jī)自身運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的聲音，幾乎沒(méi)有太多的噪音產(chǎn)生。然而，如果皮帶安裝得過(guò)緊，就會(huì)導(dǎo)致噪音產(chǎn)生，還會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的緊繃出現(xiàn)電機(jī)軸歪的情況，導(dǎo)致所打印模型垂直方向出現(xiàn)形變、模型表面有嚴(yán)重的抖動(dòng)紋等問(wèn)題。如果皮帶安裝得過(guò)松，又會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)模型錯(cuò)位、表面紋理不均勻的情況。所以，在安裝或調(diào)試皮帶后，需要推動(dòng)打印頭、使用拇指和食指捏動(dòng)兩根相鄰的皮帶，感受其松緊度。測(cè)試時(shí)如果感覺(jué)皮帶緊繃幾乎無(wú)法捏動(dòng)，說(shuō)明皮帶過(guò)緊，需要適當(dāng)調(diào)松；如果可以輕松將兩根皮帶捏在一起，說(shuō)明皮帶過(guò)松，需要適當(dāng)調(diào)緊。皮帶調(diào)整至能夠捏動(dòng)，具備一定彈性且不會(huì)被捏在一起為最佳。調(diào)試完成后，打印立方體模型進(jìn)行測(cè)試，觀(guān)察模型表面情況，如果表面有均勻的橫紋且不存在錯(cuò)位、垂直方向形變的情況，說(shuō)明皮帶調(diào)試的較為合理。2.Z軸絲杠

打印平臺(tái)、Z軸絲杠、光杠、Z軸步進(jìn)電機(jī)四個(gè)部分互相之間協(xié)調(diào)配合，保證了打印平臺(tái)順暢的上下移動(dòng)。其中任意一個(gè)部分出了問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致模型打印的質(zhì)量變差，具體表現(xiàn)為，模型側(cè)面的橫紋不均勻、模型剪影形狀不流暢。對(duì)于未設(shè)置Z軸電機(jī)抱死的設(shè)備，可以將設(shè)備關(guān)機(jī)后，用手按壓打印平臺(tái)，觀(guān)察打印平臺(tái)下降是否勻速，下降過(guò)程中是否有卡頓的情況。如果Z軸電機(jī)處于抱死狀態(tài)，可以在3D打印機(jī)開(kāi)機(jī)后，先將平臺(tái)升至最高點(diǎn)，隨后點(diǎn)擊操作面板Z軸下降的按鍵，將打印平臺(tái)下降至最低點(diǎn)，隨后觀(guān)察移動(dòng)過(guò)程。

如果平臺(tái)下降過(guò)程中出現(xiàn)了不勻速、下降過(guò)程卡頓的情況，則需要檢查Z軸絲杠上是否有污漬、油泥、打印的殘料等等。如果有的話(huà)，將其清理干凈，重新涂潤(rùn)滑油，上下移動(dòng)打印平臺(tái)，使?jié)櫥途鶆虻耐磕ㄔ赯軸絲杠上即可。3.加熱塊

加熱塊是打印頭上負(fù)責(zé)耗材加熱的部件，通過(guò)高溫將經(jīng)過(guò)的耗材加熱熔化。加熱塊中設(shè)有熱電偶，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)加熱塊的溫度并顯示在操作面板上。如果加熱塊始終無(wú)法達(dá)到預(yù)設(shè)的打印溫度，說(shuō)明加熱棒、熱電偶以及他們的線(xiàn)路部分可能出現(xiàn)了問(wèn)題，需要使用排除法進(jìn)行檢查，確定具體故障點(diǎn)。4.風(fēng)扇

前面我們講過(guò)，冷卻風(fēng)扇是為了擠出耗材的冷卻，散熱風(fēng)扇是為了給擠出機(jī)下方的喉管散熱用的。作為打印頭上勤勤懇懇工作的兩個(gè)小零件，保養(yǎng)檢測(cè)的時(shí)候也很容易被遺漏。模型冷卻風(fēng)扇一旦損壞，模型冷卻會(huì)立刻出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致模型側(cè)面效果變差。散熱風(fēng)扇一旦出現(xiàn)問(wèn)題，加熱塊的熱量會(huì)很快地向上傳遞，塑料絲耗材就會(huì)在擠出機(jī)的位置發(fā)生軟化，導(dǎo)致耗材無(wú)法正常擠出。即使是沒(méi)有徹底停止工作，也需要定期清理兩個(gè)風(fēng)扇，防