J04 和 直人华人民共和国国家《标堆 GB/T 39329一2020 增材制造”测试方法 标准测试件精度检验 Additive manufacturing一Test methods一 Precision inspection of standard test artifacts 2020-11-19 发布 2021-06-01 实施 GB/T 39329一2020 目 次 1 范围 eve eveeeeeeseesesees ee 3 术语和定义 .ee 4.1 测量单位 ee eve 4.6 支撑的作用2 4.7 处理 入 下信人乏让入生蔗入让全全入守于广生全福生生生生让信和式这生生广入伍这生生信和广入广生仆人 全让生让福入和入这生入全广广证广入广生让方生生广全让入生生这全全让工区2 4.8 ”环境要求 ee ev eve eve eve 5 结构和尺寸 ee 5.1 总则 ee 5.2 ”材料 。essseseea和eeasaanaaan nse nn和san stoneaeeasa和yoi onaaaiaaes和ooaaaaaasaaaeaedasoaeaaseesoaoseoqanocaooaoaoan 几 5.3”鼓形测试件的结构和尽十ee 2 6 数量和摆放位置 ee eve seeeeeeeseeeeeeeeeeeeee ee 3 6.2”摆放策瞻ee see see see seems see 6.3 ”其他要落 ee eve see see see 7 测量和数据统计分析 pe 7.1 测量 pe 7.2 ”误差分布图的统计 pe 5 7.3 标准误差分析 6 7.4 精度等级 6 8 检验报告 ooeeevv eve eve eve see ee ee 6 附录 A (资料性附录) S形测试件 A.1 S形测试件的结构和尽寺ee A.2 S形测试件的检测 ee 0 A.3 检测报告 evevevesessessssessseseeeeeseee es] 参考文献 ee ee 1 GB/T 39329一2020 前 言 本标准按照 GB/T 1.1一2009 给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国增材制造标准化技术委员会(SAC/TC 562) 归口。 本标准起草单位:西安增材制造国家研究院有限公司 .西安交通大学 .湖南华曙高科技有限责任公 司 .山西增材制造研究院有限公司 .安泰科技股份有限公司 .中机生产力促进中心 .广东汉邦激光科技有 限公司、和东莞理工学院、机械科学研究总院集团有限公司 西北有色金属研究院、.浙江迅实科技有限公 司.飞而康快速制造科技有限公司 .北京恒创增材制造研究院有限公司、哈尔洲福沃德多维智能装备有 限公司。 本标准主要起草人 :卢秉恒、侯颖、田小永`陈勃生、宫涛.王学兵.薛莲、张丽娟`刘建业、陈盛贵、 单忠德王建.李海底、金伟刚 .杨广善 .赵新、.赵纪元、曹毅 .张超峰、胡丽刚。 开 GB/T 39329一2020 增材制造”测试方法 标准测试件精度检验 1 范围 本标准规定了增材制造标准测试件(以下简称“测试件衫的一般要求、结构和尺寸.数量和摆放位 置.测量和数据统计分析、检验报告。 本标准适用于增材制造设备(以下简称“设备”)成形精度的评定。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 35351 增材制造”术语 3 术语和定义 GB/T 35351 界定的术语和定义适用于本文件。 4 一般要求 4.1 测量单位 本标准中,测试件所有的线性尺寸.标准差和标准误差单位都为毫米(mm) 。 4.2 ”检验工具 测量仪器应具有 0.02 mm 或更高的分辩率。推荐使用千分尺 .游标卡尺 三坐标测量机、三维扫描 仪等,也可以使用满足测量精度要求的其他检验工具。 4.3 ”检验顺序 检验时应优先检验标准规定的项目,再进行用户感兴趣的其他项目。为了装拆工具和检验方便,经 双方同意可按任意次序进行。 4.4 检验项目 为了验收目的需要增加检验项目时,用户可以与设备制造商协商确定,这些项目应在设备订货时明 确提出。 4.5 工艺参数 加工测试件时应满足设备承诺条件或要求。同一制造批次的测试件和同一测试件内外结构的成形 工艺参数应保持一致,不得通过调整工艺参数降低致密度提高外表面成形精度。 1 GB/T 39329一2020 4.6 支撑的作用 4.6.1 在支撑设计时,应考虑后期支撑去除的可能性;在改变零件局部尺寸或者添加支撑时,杜绝出现 封闭的内腔。 4.6.2 在加工测试件时,应尽可能避免使用支撑或使用不会影响测量结果的支撑。如必须使用支撑， 应在报告中完整记录支撑策略 ,包括但不限于材料.几何形状.去除方法等。如果支撑不影响测量,则不 必去除支撑,以减少对测量过程/精度的影响。 4.7 ”处理 测试件制作完成后应按设备和工艺要求冷却至室温然后从设备中移出。 测试件上的残留物和氧化皮等应清理干净,如果原材料是液态 ,测量之前应将残留的液体材料完全 去除。如果原材料是粉末 ,则应将残留粉末清理干净。 测试件不需进行表面处理和后处理。如果支撑影响测量,应去除并将支撑的形式 去除方法记录在 报告中。如果测试件构建在基板上不影响测量,则无需从基板上切割测试件即可测量,如果测试件在基 板上无法进行测量,应从基板上切割测试件并做记录。 4.8 环境要求 加工环境要求根据设备的要求执行。测量之前,应将测试件冷却至室温,从设备中移出直接测量; 采用三坐标测量机测量前应将测试件在测量室等温不少于4 h。 5 结构和尺寸 5.1 总则 5.1.1 本标准提供了两种形式的测试件:鼓形测试件和 S 形测试件,分别用于三维综合成形精度和动 态成形精度。推荐在验收设备时选择鼓形测试件,在有特殊要求或与减材加工进行对比的情况下 ,可增 加附录A的S形测试件,用于评判连续曲面的轮廓度。 5.1.2 应在设备的各子系统完成调试检验和工艺参数确定后进行测试。 5.2 ”材料 材料的选择需结合具体设备的功能与用户要求确定,对于可成形多种材料的设备,一般只选取其中 一种有代表性的材料进行测试。为了确保结果的可重复性,应使用合格的材料。当用户有特殊要求时， 应由设备供应商与用户根据实际情况商定。 5.3 鼓形测试件的结构和尺寸 5.3.1 鼓形测试件的结构和基本尺寸如图 1 所示。 了 GB/T 39329一2020 1 者 4一4 四 cv Ks十vv祥 AN ARANS 一伯寺十一 一-性[一做全一一 Sa NT 中 >惟 NSSE2A Pb/ 可国生 1 鼓形测试件 5.3.2 ”对于成形范围较小的设备,将图1测试件模型整体按1 : 2缩小制作;对于成形范围较大的设备， 将图 1 测试件模型整体按 2 : 1 放大制作。如表 1 所示。 表1 鼓形测试件规格 尺寸规格/mm 特征 Rh | 1 2 13:1 2:1 球壳外径 d g25 450 4100 球壳内径 &， g22.5 g45 %90 筋厚 a 0.6 1.2 2.4 孔径 D 有5 410 420 高度 五 15 30 60 5.3.3 ”模型缩放方法:可先将图1测试件 CAD 模型缩放,然后转换为 AMF 、STL 或其他任何可以满足 增材制造系统要求的中间文件格式再制作。为防止文件转换引入偏差,文件在转换期间或转换之后测 试件模型不应放大或缩小,可使用设备修正功能(如偏移、轴缩放等)进行模型补偿,并将其记录为过程 的一部分。 5.3.4 在特殊情况下 ,可根据设备的成形能力和工艺特点调整模型尺寸大小。 6 数量和摆放位置 6.1 原则 测试件的数量和摆放位置根据设备的成形能力和成形范围确定,应遵循以下原则 : 一一推荐选择摆放 5 个测试件的方式; 一一选择覆盖率大的方案。 6.2 摆放策略 根据设备成形范围的形式 ,可采用以下几种摆放策略 : 3 GB/T 39329一2020 a) 设备成形范围为正方形或圆形 ,边长或直径为工,拟选择的测试件球径为 & : 1) 当工/&d三7 时,选择 5个测试件三排摆放,分别放置在设备成形平台的对称中心处 1个， 4个角各工个,如图 2a) ;有特殊要求时 ,也可采用一个球径为 24 的测试件。例如 :成形范 围350X350,采用 5 件%50球径的测试件;也可采用1件%100 的测试件;成形范围 200X200,采用5件825球径的测试件;也可采用1L件%50 的测试件。 2) 当工/d<7 时,在成形平台的对称中心处制作 1 个标准测试件,如图 2b)。例如:成形范围 100X100,采用1件 %50 球径的测试件。 a) 摆放5件 b) 摆放 1 件 图2 测试件摆放位置 b) 设备成形范围是长方形,无法满足 5 个测试件三排摆放时,可选择 2 个一3 个测试件单排或双 排摆放,试件摆放位置宜满足覆盖率大于 80%% ,如图 3。 a) 摆放双排 3 件 b) 摆放单排 2 件 3 测试件摆放位置 c) 当设备成形平台为上述形式之外的异形平台或设备有特殊要求时,测试件的位置、数量和放置 方向可由设备供应商和用户协商确定。 d) 当有特殊要求时 ,设备供应商和用户可协商确定采用全尺寸成形的测试件,即测试件的外尺寸 与设备成形平台最大尺寸相同 。 6.3 ”其他要求 如需增加附录 A 中S形测试件,可在鼓形测试件制作时选取适当空余位置加入同批制作 ,或另行 按上述 6.1 摆放策略制作 。 7 测量和数据统计分析 7.1 测量 在图4所示的4个径向截面,每个径向截面分别选取相邻间隔为 30"一35 的3个角度位置测量 球径。 4 GB/T 39329一2020 人和信 CD | 1/ 4 测量位置图 7.2 ”误差分布图的统计 统计同一制造批次测试件的所有测量结果,根据测量值与设计值计算出偏差值 ,并将出现的频次列 于表 2。表中偏差分段仅为举例说明 ,测量统计时可根据设备的成形能力自行设定。 表 2 偏差频次统计表 偏|盖一0.16 mmj|二一0.14 mmj|盖一0.12 mm|二一0.10 mm|僵一0.08 mm|二一0.06 mm|二一0.04 mm|全一0.02 mm 差|一一0.14 mm|一一0.12 mm|一一0.10 mm|一一0.08 mm|一一0.06 mm|一一0.04 mm|一一0.02 mm | ~0 mm 频 次 偏| 二0 mm 盖十0.02 mm一十0.04 mml 全十0.06 mml|二十0.08 mm二十0.10 mml 全十0.12 mm|l 二十0.14 mm 差|一十0.02 mm|一十0.04 mm|一十0.06 mm| 一十0.08 mm|一十0.10 mm|一十0.12 mm|一十0.14 mm |一十0.16 mm 次 以偏差值为横坐标 ,以频次数为纵坐标 ,绘制出误差分布图,根据误差分布图可以反映出测试件实 际测量尺寸的离散程度,如图 5 所示。 16 14 12 10 如 8 晤 6 4 2 0 16 一0.12 一0.08 一0.04 0.00 0. 04 0.08 0.12 0. 16 偏差/mm 5 误差分布图 5 GB/T 39329一2020 7.3 标准误差分析 根据测量结果计算出标准差[按公式(1)计算]和标准误差[按公式(2)计算]」,通过标准差比较测试 件球径尺寸的一致性,标准差越小,尺寸一致性越好。通过比较标准误差判断测试件实际测量尺寸与设 计尺才的符合程度 ,标准误差越小 ,成形精度越高。 > (CX;一马) SD= /二 1) 72 | 六(CCX 一 SEE一一一一 2 ) 式中: SD 一一标准差(standard deviation) ,单位为毫米(mm) ; X; 一一测试件的测量尺寸,单位为训米(mmy) ; X 一一测试件测量尺寸的平均值 ,单位为毫米(mmy) ; 1，一一测量尺寸数量; SE 一一标准误差(standard error) ,单位为毫米(mmy) ; X, 一一测试件的设计尺寸,单位为毫米(mmy) 。 7.4 精度等级 根据被加工工件的加工精度要求,可将设备分为 6 个绝对精度等级,分别用1级.2级.3级.4级、 5级.6级表示。大于6级的其他情况不子分级。 各工艺类型设备也可根据工艺特点,确定两个或 3 个相对精度等级,根据设备具体工艺.材料等情 况确定。 设备的绝对精度等级应根据测试件计算出的标准误差来判断,见表 3。球壳外径大于 S$Sy100 的测 试件参考标准公差等级的对应数值进行判断。 表3 鼓形测试件精度等级 标准误差值/mm 精度等级 标准公差等级 1 级 二0.009 <0.011 挟0.015 IT5 2 级 妇0.021 委0,025 二0.035 IT7 3 级 <0.052 委0.062 <0.087 ITI9 4级 二0.130 去0.160 二0.220 IT11 5 级 妇0.330 <妇0.540 IT13 6级 二0.840 二1.000 二1.400 IEi5 8 检验报告 检验报告应包含但不限于以下信息 ; a) 测试件的材料; 6 GB/T 39329一2020 b) 支撑材料和去除方法; c) ， 测试件在成形平台的位置和方向; d) 试件型式,(缩小或放大的)比例或修正记录; e) 设备型号,成形参数; f) 检测工具; g) 检测数据及精度等级。 7 GB/T 39329一2020 附 录 A (资料性附录) S 形测试件 A.1 S形测试件的结构和尺寸 A.1.1 S形测试件的结构和尺寸如图 A.1 所示 ,其形状定义如下: a) 以左侧 %8 圆柱中心作为基准点建立基准坐标系,Q=0 平面为固定基板的上平面;没有固定 基板的情况,QZ=0 平面为 S$ 模型的底面; b) 在上述坐标系下 ,分别定义表 A.1 所示的两组坐标点,通过两组点分别作两条样条曲线,再通 过生成的两条样条曲线作直纹面; c) 通过直纹面向 Y 正方向作厚度为 1 mnm 的实体,此即为 S形测试件模型原型 。 单位为毫米 2X如 六和 S| 攻 弟 | 45 | | CN 图A.1 S形测试件 表 A.1 曲线坐标表 第一组点坐标 第二组点坐标 序号 X 了 你 序号 X 了 汉 -19501 | 32500 17.688 | 一52500 一18.866 一18.854 国有 4 一16.221 一19.641 5 一18.778 一14.302 0 和 一15.992 一15.338 28 8 GB/T 39329一2020 表 A.1 (续) 第一组点坐标 第二组点坐标 | 一18.776 -9 | oo | 6 | 一15.961 “| 一11.023 加本 一18.818 一5.195 0 一16.066 一6.712 一18.849 一0.642 0 一16.237 一2.404 国呈 一18.780 3.911 0 国呈 一16.385 1.906 10 一18.481 8.454 0 10 一16.391 6.218 25 一17.762 12.947 一16.080 10.517 一16.346 17.268 罗 一15.173 14.727 一13.971 21.137 国王 一13.327 18.608 一10.600 24.172 王0 一10.377 21.726 15 一6.509 26.142 0 15 一6.586 23.747 25 一2.058 27.054 0 一2.390 24.695 2.486 26.970 7 本号8 1.914 24.679 6.912 25.938 园区本 6.120 23.768 11.022 23.998 上 10.045 22.000 20 14.623 21.224 0 20 13.511 19.448 25 17.566 17.760 园区 16.401 16.256 19.792 13.795 0 18.694 12.609 21.350 9.520 0 20.463 8.679 24 22.391 5.089 0 24 21.845 4.596 25 23.130 0.596 本号 23.000 0.441 23.790 一3.909 | 24.101 一3.728 24.611 一8.387 本区呈8 25.323 一7.863 25.819 一12.775 罗区呈3 26.836 一11.900 29 27.609 一16.957 0 29 28.798 一15.736 25 30.096 一20.763 上 31.316 一19.230 33.292 一23.994 四0本2 34.439 一22.193 37.099 一26.476 38.102 一24.454 41.348 一28.091 本号 42.158 一25.895 34 45.841 一28.778 0 34 46.425 一26.461 25 50.377 一28.506 罗 50.714 一26.116 54.732 一27.215 54.796 一24.764 58.601 一24.843 四 58.312 一22.298 38 61.629 一21.464 0 38 60.843 一18.831 25 9 GB/T 39329一2020 表 A.1 (续) 第一组点坐标 第二组点坐标 序号 X 卫 忆 序号 X 了 切 8 75 EE 59 55 5292 一8 1 55.079 二6207 43 65.508 0.644 0 43 62.833 2.413 25 48 65.809 23.404 0 48 63.525 23.929 25 56.028 27.952 0 5006 3215 86.218 a50 | 0。 | 686 32.500 A.1.2 S形测试件适用于在 X了方向成形尺十边长二, 工, 均大于或等于 100 mam 的设备。 A.1.3 可根据设备实际情况先将图 A.1 测试件模型整体按推荐比例放大(推荐比例为2:1.3:1.5:1) 再制作。 A.1.4 模型缩放方法按 5.3.3 的要求。 A.1.5 当客户有特殊要求时,允许根据设备的运动成形能力和工艺特点调整模型尺寸大小。 A.2 S形测试件的检测 S 形测试件检测面轮廓度误差 ,测量要求如下 : a) 沿S形缘条高度方向取三条截线,即图 A.2 中1#、2#、3#截线。在每条 S 形截线上至少选 择 150 个点,各点位置间距离工 均布,三条线总计不少于 450 个检测点。面轮廓度误差采用 三坐标测量机对选取的不少于 450 个点进行误差检测 ,条件允许时可采用线扫描或面扫描采 集测量数据能够更加准确的表征轮廓度。 也 了 国玫 半生> ]# [一 一 C | 站 下 2# ~ ER A.2 SS形测试件面轮廓度误差测点选取 10 GB/T 39329一2020 b) 测试件加工后应尽快检测以避免蒲壁结构变形。 c) S形测试件的面轮廓度误差要求由制造厂/供方和用户协商确定。 A.3 检测报告 S形测试件检测报告至少包含如下内容: a) 设备工艺类型和成形参数。 b) 轩定基板的材料和尺寸。 c) 成形层厚,成形周期。 d) 目测缘条型面外观: e@ 交顺情况(如光顺或不光顺); e@ 有无孔洞裂孙痕迹(如有,写上数量); e 有无凸起痕迹(如有,写上数量) 。 e) 面轮廓度误差。 f) 实测值最大误差值。 11 GB/T 39329一2020 参考 文 献 [1 ISO 10791-7 Test conditions {for machining centres一Part 7:Accuracy of finished test pieces 12