3D打印部件螺纹加工全流程解析

    3D加工网此前收到很多关于如何为3D打印部件的3D模型添加螺纹特征的问题。今天，本文将和大家一起学习了解3D打印里如何在塑料和金属件上添加螺纹。

    一、在塑料打印部件上添加螺纹

    针对专业和工业应用场景，本文提供以下技术路径：

    后处理攻丝工艺

    首选方案是打印无螺纹基体，后续通过机械加工形成螺纹结构。该工艺利用丝锥或螺纹铣刀在预制孔内切割出精确的螺纹结构，适用于需要一次性装配且无需反复拆解的场景。持续的插拔操作可能导致螺纹磨损，因此更推荐用于永久性连接。

    若原始设计包含虚拟螺纹，建议删除特征并将孔径设置为略小于对应丝锥的钻头尺寸。加工时可参考标准丝锥-钻头匹配表确定参数，该数据体系同样适用于3D打印部件。为确保加工精度，建议先使用扩孔钻预处理，再执行手动攻丝操作。

    自攻螺钉直接装配

    对于具备弹性变形能力的聚合物材料（如尼龙制品），可采用自攻螺钉实现免预处理装配。该类型螺钉通过挤压材料形成配合螺纹，需严格遵循制造商推荐的孔径尺寸规范。此方案特别适用于需要快速装配的弹性塑料部件。

    金属嵌件强化方案

    当需要更高连接强度时，推荐采用黄铜或钢制螺纹嵌件。常见类型包括：

    热熔嵌件：通过电烙铁加热使塑料软化，将嵌件压入形成机械结合

    螺旋膨胀嵌件：专为光固化树脂（SLA）设计，避免高温导致的材料变形

    设计阶段需注意：嵌件外径应大于螺纹公称直径，且孔位周边需预留足够材料厚度。针对选择性激光烧结（SLS）和多射流熔融（MJF）工艺，需考虑嵌件安装时的几何干涉问题。实际操作中可能需要通过热风枪辅助调整嵌件位置，此时需在嵌件与相邻特征间保留至少6.35mm的操作空间。

    原生螺纹打印技术

    对于无需反复拆解的装配场景，可直接打印螺纹结构以简化流程。该方案对螺纹尺寸有明确限制：

    螺纹高度需大于打印设备最小特征尺寸（通常≥0.5mm）

    需避免螺纹齿间产生支撑结构，否则残留支撑会影响功能

    建议根据设备特性调整螺纹锥度，确保垂直打印时的结构完整性

    设计阶段需预先评估材料收缩率和翘曲变形量，同时考虑去支撑工艺对孔径精度的影响。

    二、在金属打印部件上添加螺纹

    金属部件的螺纹加工需兼顾材料特性和工艺精度：

    机械攻丝与螺纹修复

    与塑料加工类似，金属部件可采用攻丝工艺形成标准螺纹。对于激光粉末床融合（LPBF/SLM/DMLS）和电子束熔化（EBM）工艺生产的部件，建议通过丝锥进行二次精加工。该操作可有效清理表面粗糙度，确保螺纹配合精度。

    Heli-Coil钢丝螺套方案

    针对高强度需求场景，推荐植入Heli-Coil螺纹嵌件。这种由盘绕钢丝制成的修复型嵌件，可显著提升螺纹孔的耐磨性和承载能力，特别适用于3D打印金属件的强度强化。其安装工艺与塑料部件类似，但需注意金属基体的热处理状态。

    原生金属螺纹打印

    虽然直接打印金属螺纹在理论上可行，但实际工程中存在显著局限：

    表面粗糙度可能导致配合问题

    尺寸精度难以达到工程标准

    材料收缩率影响螺纹功能性

    因此更推荐将打印基体与二次机械加工相结合，通过CNC精加工确保螺纹性能。

    技术选型决策框架

    最终工艺选择需综合评估以下要素：

    装配频次（一次性/重复拆解）

    载荷等级（静态/动态负载）

    配合精度（间隙配合/过盈配合）

    生产批量（单件/批量生产）

    每种方案在机械性能、成本投入和设备需求层面均存在差异，需根据具体工程要求进行优化配置。