一種基于柔性導(dǎo)向桿的金屬件三維打印成形方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于柔性導(dǎo)向桿的金屬件三維打印成形方法，屬于快速成形【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法首先根據(jù)預(yù)制零部件的形狀、材料、使用性能要求等，確定所需金屬導(dǎo)向桿的數(shù)量、材料、結(jié)構(gòu)、尺寸、排布方式，并將導(dǎo)向桿按照預(yù)訂幾何排布方式固定于成形平臺(tái)上；然后將預(yù)制零部件的三維模型進(jìn)行分層處理，獲得離散化的二維層片信息，根據(jù)二維層片信息規(guī)劃噴頭的打印路徑；噴頭按照打印路徑進(jìn)行逐層打印成形，并將導(dǎo)向桿逐漸“埋覆”在成形件中。在預(yù)制零部件的噴射沉積三維打印成形過(guò)程中，采用導(dǎo)熱性能良好的金屬導(dǎo)向桿不僅可以提高噴射沉積層熔融金屬的固化速度，金屬導(dǎo)向桿也起到強(qiáng)化、支撐和預(yù)留管道的作用。該方法適用于大型金屬零部件的直接噴射沉積成形。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 一種基于柔性導(dǎo)向桿的金屬件三維打印成形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于快速成形領(lǐng)域，適用于大型金屬零部件的直接噴射沉積成形。
【背景技術(shù)】
[0002]三維打印成形技術(shù)(Three Dimensional Printing)是采用微噴射原理,噴嘴噴射出液態(tài)微滴，液滴按一定路徑逐層堆積成形零件，簡(jiǎn)稱(chēng)3DP。逐層堆積的過(guò)程中即打印過(guò)程，首先在計(jì)算機(jī)生成實(shí)體的三維模型，然后根據(jù)工藝要求，將該三維實(shí)體CAD模型在Z軸向?qū)⑵潆x散成一定厚度的二維層片。然后在層片信息中區(qū)分實(shí)體和支撐材料信息，并產(chǎn)生噴射控制命令。最后三維打印機(jī)就可以根據(jù)系統(tǒng)所給的程序和材料組分信息，在工作平臺(tái)上噴射給定的層厚，即噴射一個(gè)一定厚度的層面，經(jīng)過(guò)逐層堆砌后，最終得到三維實(shí)體模型?，F(xiàn)有成型技術(shù)在采用大噴頭進(jìn)行大尺寸金屬零部件的高速噴射沉積成形過(guò)程中，存在冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、層與層之間結(jié)合性能差、成形件變形大、成形效率低、難以在成形件內(nèi)部預(yù)留管道等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于柔性導(dǎo)向桿的金屬件三維打印成形方法。該方法適用于大型金屬件的成形，能夠顯著提高金屬件噴射沉積成形的效率。同時(shí)，由于柔性導(dǎo)向桿采用導(dǎo)熱性能良好的金屬桿，不僅可以提高噴射沉積層熔融金屬的固化速度，金屬導(dǎo)向桿也起到強(qiáng)化、支撐和預(yù)留管道的作用。
[0004]一種基于柔性導(dǎo)向桿的金屬件三維打印成形方法，該方法適用于大型金屬零部件的直接噴射沉積成形，具體實(shí)施步驟為:(1)首先根據(jù)預(yù)制零部件的形狀、材料、使用性能要求等，確定所需金屬導(dǎo)向桿的數(shù)量、材料、結(jié)構(gòu)、尺寸、排布方式，并將導(dǎo)向桿按照預(yù)訂排布方式固定于成形平臺(tái)上；(2)然后將預(yù)制零部件的三維模型進(jìn)行分層處理，獲得離散化的二維層片信息，根據(jù)二維層片信息及導(dǎo)向桿布局規(guī)劃噴頭的打印路徑；(3)噴頭按照打印路徑進(jìn)行逐層打印成形，并將導(dǎo)向桿逐漸“埋覆”在成形件中，與成形件融合成實(shí)體。
[0005]進(jìn)一步地，所述的金屬導(dǎo)向桿根據(jù)預(yù)制零部件的結(jié)構(gòu)及形狀進(jìn)行選擇，然后在成形平臺(tái)上進(jìn)行排布。
[0006]進(jìn)一步地，所述金屬導(dǎo)向桿的材料由預(yù)制零部件的材料、使用性能要求所決定，同一零部件不同部位可以采用不同材料的金屬導(dǎo)向桿，能夠?qū)崿F(xiàn)零部件與導(dǎo)向桿間的最優(yōu)結(jié)
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[0007]進(jìn)一步地，根據(jù)預(yù)制零部件的結(jié)構(gòu)要求與使用性能要求，金屬導(dǎo)向桿可以是實(shí)心，也可以是空心。當(dāng)需要預(yù)留管道時(shí)，采用空心管。
[0008]進(jìn)一步地，所述金屬導(dǎo)向桿可以根據(jù)預(yù)制零部件的結(jié)構(gòu)及使用性能要求在不同位置靈活設(shè)計(jì)截面形狀、直徑、高度等，在需要加強(qiáng)處，選用大直徑金屬導(dǎo)向桿。
[0009]進(jìn)一步地，可以在成形件不同部位進(jìn)行不同種類(lèi)金屬材料的噴射沉積成形，滿足成形件不同部位的特殊要求以及具有材料結(jié)構(gòu)梯度零部件的三維打印成形?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1、2是基于柔性導(dǎo)向桿的金屬件三維打印成形方法的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0011]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0012]本發(fā)明一種基于柔性導(dǎo)向桿的金屬件三維打印成形方法，參考附圖1，金屬導(dǎo)向桿
(2)可以是不同結(jié)構(gòu)、尺寸的實(shí)心或空心金屬桿，金屬導(dǎo)向桿(2)所用材料根據(jù)預(yù)噴射沉積金屬層材料來(lái)確定。
[0013]本發(fā)明方法具體實(shí)施步驟如下。
[0014]1、預(yù)制零部件分析:包括零部件的形狀、材料、使用性能要求等。
[0015]2、導(dǎo)向桿選擇和布局:根據(jù)預(yù)成形零部件的整體形狀、材料使用性能要求，選擇金屬導(dǎo)向桿(2)。根據(jù)零件大小，確定導(dǎo)向桿(2)的數(shù)量；根據(jù)零件材料，確定導(dǎo)向桿(2)金屬材料；根據(jù)零件外廓形狀，確定導(dǎo)向(2)長(zhǎng)短與直徑；根據(jù)零件是否預(yù)留管道，選擇空心或者實(shí)心的導(dǎo)向桿(2);并且得到金屬導(dǎo)向桿(2)的位置，導(dǎo)向桿的選擇和布局如圖所示。
[0016]3、建立預(yù)制件三維模型:利用三維建模軟件建立預(yù)制零部件的三維模型。
[0017]4、模型離散化:根據(jù)工藝要求，把三維模型在Z軸方向按一定厚度進(jìn)行分層處理，得到一系列二維層片信息。
[0018]5、規(guī)劃成形路徑:分析每層的二維層片信息以及導(dǎo)向桿(2)在該層所處的位置，規(guī)劃噴頭的噴射路徑，并形成路徑控制命令。
[0019]6、零件噴射沉積成形:熔融金屬噴頭按照規(guī)劃后的成形路徑進(jìn)行逐層噴射沉積，熔融金屬逐層疊加，并于金屬導(dǎo)向桿(2)形成融合，最終得到復(fù)合的成形件實(shí)體。
[0020]以上所述僅為本發(fā)明的基本步驟而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于柔性導(dǎo)向桿的金屬件三維打印成形方法，該方法適用于大型金屬零部件的直接噴射沉積成形，具體實(shí)施步驟為:首先根據(jù)預(yù)制零部件的形狀、材料、使用性能要求等，確定所需金屬導(dǎo)向桿(2)的數(shù)量、材料、結(jié)構(gòu)、尺寸、排布方式，并將導(dǎo)向桿(2)按照預(yù)訂排布方式固定于成形平臺(tái)(I)上；然后將預(yù)制零部件的三維模型進(jìn)行分層處理，獲得離散化的二維層片信息，根據(jù)二維層片信息及導(dǎo)向桿布局規(guī)劃噴頭的打印路徑；噴頭按照打印路徑進(jìn)行逐層打印成形，并將導(dǎo)向桿(2)逐漸“埋覆”在成形件中，與成形件融合成實(shí)體。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于柔性導(dǎo)向桿的金屬件三維打印成形方法，其特征在于，所述的金屬導(dǎo)向桿(2)根據(jù)預(yù)制零部件的結(jié)構(gòu)及形狀進(jìn)行選擇，然后在成形平臺(tái)(I)上進(jìn)行排布。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于柔性導(dǎo)向桿的金屬件三維打印成形方法，其特征在于，所述金屬導(dǎo)向桿(2)的材料由預(yù)制零部件的材料、使用性能要求所決定，同一零部件不同部位可以采用不同材料的金屬導(dǎo)向桿(2)，能夠?qū)崿F(xiàn)零部件與導(dǎo)向桿(2)間的最優(yōu)結(jié)合。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于柔性導(dǎo)向桿的金屬件三維打印成形方法，其特征在于，根據(jù)預(yù)制零部件的結(jié)構(gòu)要求與使用性能要求，金屬導(dǎo)向桿(2)可以是實(shí)心，當(dāng)需要預(yù)留管道時(shí)，也可以是空心。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于柔性導(dǎo)向桿的金屬件三維打印成形方法，其特征在于，所述金屬導(dǎo)向桿(2)可以根據(jù)預(yù)制零部件的結(jié)構(gòu)及使用性能要求在不同位置靈活設(shè)計(jì)截面形狀、直徑、高度等，在需要加強(qiáng)處，選用大直徑金屬導(dǎo)向桿(2)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于柔性導(dǎo)向桿的金屬件三維打印成形方法，其特征在于，可以在成形件不同部位進(jìn)行不同種類(lèi)金屬材料的噴射沉積成形，滿足成形件不同部位的特殊要求以及具有材料結(jié)構(gòu)梯度零部件的三維打印成形。
【文檔編號(hào)】B22F3/115GK103894611SQ201410155054
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】單忠德, 蘭盾, 劉豐, 楊立寧, 師友玲 申請(qǐng)人:機(jī)械科學(xué)研究總院先進(jìn)制造技術(shù)研究中心