本發(fā)明涉及螺旋槳制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種利用3D打印制造船用螺旋槳的方法。

背景技術(shù)：

目前，制造螺旋槳的傳統(tǒng)工藝路線為：首先，進(jìn)行螺旋槳設(shè)計(jì)，具體指根據(jù)不同的船型和動(dòng)力特點(diǎn)進(jìn)行螺旋槳的設(shè)計(jì)，得出螺旋槳的設(shè)計(jì)圖；對(duì)于等螺距螺旋槳，可根據(jù)螺旋槳的槳葉輪廓尺寸表和槳葉斷面尺寸表，使用刮板來(lái)刮制砂模的螺旋面和外形，然后在砂模面上刮出葉截面的輪廓，做出砂型，并將砂型烘干，澆筑而成。由于其通過(guò)人工刮制螺旋槳的槳葉，操作復(fù)雜，制作出的螺旋槳精度很難保證，效率低。對(duì)于變螺距螺旋槳和包含有縱傾、側(cè)斜、拱度的螺旋槳，刮砂法很難操作。另外一種做法是根據(jù)螺旋槳的槳葉輪廓尺寸表和槳葉斷面尺寸表，轉(zhuǎn)換成三維點(diǎn)坐標(biāo)，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行建模，并編制數(shù)控加工用的G代碼，使用CNC加工木塊的方法制作出螺旋槳的木模，然后進(jìn)行翻砂鑄造，用CNC加工螺旋槳木模程序編寫(xiě)復(fù)雜而且需要高水平的機(jī)床操作人員，加工耗時(shí)很長(zhǎng)，材料利用率很低，加工成本很高，并且無(wú)法一次成型。

螺旋槳的螺距面和葉型是很重要的工作面，直接影響到螺旋槳的推進(jìn)效率、振動(dòng)和空泡?，F(xiàn)在常用理論設(shè)計(jì)螺旋槳的方法得出的螺旋槳是變螺距并且包含有縱傾、側(cè)斜和拱度，螺距面變得很復(fù)雜。使用傳統(tǒng)的刮砂法幾乎無(wú)法制作，因此一般使用CNC加工木塊的方法來(lái)制作螺旋槳木模并以此進(jìn)行翻砂鑄造。

傳統(tǒng)的使用CNC加工木塊來(lái)制作螺旋槳模型是使用減材的加工方法，雖然木塊比較軟，但由于螺旋槳的葉片薄，只能以比較慢的速度進(jìn)行切削，材料利用率很低，加工耗時(shí)長(zhǎng)，并且需要高水平的編程工程師和高水平的機(jī)床操作員，加工過(guò)程中需多次翻轉(zhuǎn)重復(fù)裝夾，無(wú)法一次成型。

綜上所述，需要研發(fā)一種螺旋槳制作的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中操作復(fù)雜、效率低、成本高、精度差和無(wú)法一次成型的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種3D打印制造螺旋槳的方法，該方法可以一次成型、模型精度高、節(jié)省人工、制作成本低。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種3D打印制造螺旋槳的方法，包括以下步驟：

S1、設(shè)計(jì)螺旋槳，將螺旋槳的槳葉輪廓尺寸表和槳葉斷面尺寸表轉(zhuǎn)換為三維點(diǎn)坐標(biāo)；

S2、利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件建模，結(jié)合螺旋槳槳轂尺寸，得到螺旋槳的三維模型；

S3、將三維模型轉(zhuǎn)換為三角面片數(shù)據(jù)，將三角面片數(shù)據(jù)導(dǎo)入切片軟件中，利用切片軟件進(jìn)行模型的擺放和添加支撐以及切層處理，得到3D打印所需要的打印代碼；

S4、用3D打印裝置將模型打印出來(lái)；

S5、將打印出來(lái)的模型進(jìn)行翻砂處理得到鑄型，將固態(tài)金屬溶化為液態(tài)倒入鑄型，得到螺旋槳。

進(jìn)一步地，所述計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件為Creo、UG、Catia或SolidWorks。

進(jìn)一步地，所述切片軟件為Cura、slic3r或makerwat。

進(jìn)一步地，所述步驟S3中，切片軟件處理時(shí)，分切的每層厚度控制在0.05~0.3mm。

進(jìn)一步地，所述步驟S4中，采用SLA立體光固化或者DLP面成型光固化技術(shù)打印模型，所用材料為光敏樹(shù)脂。

進(jìn)一步地，所述步驟S4中，采用3DP三維印刷技術(shù)打印模型，所用的噴射材料為粘結(jié)劑，所用鋪粉為塑料粉。

進(jìn)一步地，所述步驟S4中，用MJP多噴頭噴射技術(shù)打印模型，所用的噴射材料為樹(shù)脂。

進(jìn)一步地，所述步驟S4中，采用SLS選擇性激光燒結(jié)技術(shù)打印模型，所用材料為工程塑料。

進(jìn)一步地，所述步驟S4中，采用FDM熔融沉積技術(shù)打印模型，所用材料為熱熔性絲材。

本發(fā)明的螺旋槳模型可為螺旋槳樣，打印出的螺旋槳樣可以直接用于展示、市場(chǎng)、概念設(shè)計(jì)、評(píng)估等；成品螺旋槳包含常規(guī)的固定螺距螺旋槳，還包括可調(diào)螺距螺旋槳等。

相比傳統(tǒng)刮砂法，利用3D打印制作螺旋槳模型，可以解決包含有縱傾、側(cè)斜和拱度的螺旋槳無(wú)法制作的問(wèn)題，并且利用3D打印制作螺旋槳模型，可以一次成型，模型的精度高，節(jié)省人工，制作成本低。

相比CNC銑木塊制作法，利用3D打印制作螺旋槳模型，可以一次成型，不需要高水平的CNC編程工程師、不需要高水平的機(jī)床操作人員、不必考慮裝夾、不必考慮是否有加工死角，模型的精度高，節(jié)省人力成本及設(shè)備成本。

綜上所述，本發(fā)明利用3D打印制造螺旋槳的方法，具有以下有益效果：其采用3D打印技術(shù)完成螺旋槳模型的制作，簡(jiǎn)化傳統(tǒng)制造螺旋槳的工藝，提高了生產(chǎn)效率，由于3D打印可以一次成型，其打印精度也高于現(xiàn)有的CNC數(shù)控加工工藝，并且節(jié)省了人工成本，具有產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例1螺旋槳的三維模型；

圖2是實(shí)施例1螺旋槳鑄型的底部砂型；

圖3是實(shí)施例1螺旋槳鑄型的上部砂型。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明：

本說(shuō)明書(shū)所附圖所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小、螺旋槳槳葉葉數(shù)等，均僅用以配合說(shuō)明書(shū)所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整、螺旋槳槳葉葉數(shù)的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容所能涵蓋的范圍內(nèi)。

實(shí)施例1

按照以下步驟3D打印制造螺旋槳：

S1、設(shè)計(jì)螺旋槳，將螺旋槳的槳葉輪廓尺寸表和槳葉斷面尺寸表轉(zhuǎn)換為三維點(diǎn)坐標(biāo)（槳葉的正面坐標(biāo)點(diǎn)和背面坐標(biāo)點(diǎn)）；

S2、利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件Creo建模，結(jié)合螺旋槳槳轂尺寸，得到螺旋槳的三維模型，如圖1所示，1為螺旋槳槳轂，2為螺旋槳槳葉；

S3、將三維模型轉(zhuǎn)換為3D打印裝置所需的切片軟件可處理的三角面片數(shù)據(jù)，將三角面片數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D打印裝置所需的切片軟件Cura中，利用切片軟件進(jìn)行模型的擺放和添加支撐以及切層處理，得到3D打印機(jī)打印所需要的打印代碼；很多傳統(tǒng)零件或樣品的外形尺寸沒(méi)有螺旋槳大，為保證螺旋槳的表面質(zhì)量和兼顧打印螺旋槳所需的時(shí)間，打印的切片分層厚度一般設(shè)置為0.05~0.3mm，典型值如0.15mm；

S4、用3D打印裝置將模型打印出來(lái)，采用SLA立體光固化或者DLP面成型光固化技術(shù)打印模型，所用材料為光敏樹(shù)脂；光敏樹(shù)脂可以是Somos 11122、Somos 19120、Somos Next、環(huán)氧樹(shù)脂等；

S5、將打印出來(lái)的模型進(jìn)行翻砂處理得到鑄型，螺旋槳底部砂型如圖2所示，螺旋槳上部砂型如圖3所示，底部砂型和上部砂型合起后，內(nèi)部的型腔即是圖1所示的螺旋槳形狀，將固態(tài)金屬溶化為液態(tài)倒入鑄型，得到螺旋槳。

實(shí)施例2

步驟與實(shí)施例1基本相同，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件為UG，切片軟件為slic3r，步驟S4中，采用MJP多噴頭噴射技術(shù)打印模型，所用的噴射材料為樹(shù)脂，例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂等。

實(shí)施例3

步驟與實(shí)施例1基本相同，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件為SolidWorks，切片軟件為makerwat，步驟S4中，采用3DP三維印刷技術(shù)打印模型，所用的噴射材料為粘結(jié)劑，如硅膠，所用鋪粉為塑料粉，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛塑料、氨基塑料等。

實(shí)施例4

步驟與實(shí)施例1基本相同，所述步驟S4中，采用SLS選擇性激光燒結(jié)技術(shù)打印模型，所用材料為工程塑料，如尼龍、玻纖尼龍、碳纖尼龍、聚碳酸酯、丙烯酸類聚合物、聚苯乙烯等。

實(shí)施例5

步驟與實(shí)施例1基本相同，所述步驟S4中，采用FDM熔融沉積技術(shù)打印模型，所用材料為熱熔性絲材，如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS、聚乳酸PLA、聚碳酸酯PC、工程塑料PPSF、ABS與PC的混合料等。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神和范疇下，對(duì)上述實(shí)例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。