阅读说明：本技术 一种高效批量化增材制造方法 (Efficient batch additive manufacturing method ) 是由 吴冬冬 钱远宏 焦世坤 宋国华 刘莹莹 许旭鹏 刘程程 于 2019-10-09 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种高效批量化增材制造方法,包括工艺余量模型处理,批量制造模型处理,以及增材制造三个步骤。其中,工艺余量模型处理包括分析零件结构特点,综合考虑零件机加工、装配要求和增材制造直接成形精度,设计增材制造毛坯件工艺余量,获得工艺余量模型；批量制造模型处理包括根据工艺余量模型的结构特点及增材制造成形特点,确定高效批量化增材制造的零件成形叠加摆放方式。本发明的成形零件尺寸精度高、机加余量小、产品性能好；能够有效提高生产效率、材料利用率和设备利用率,有效降低生产成本,能够有效适应复杂结构的快速生产验证,促进武器装备的快速迭代升级。(The invention provides an efficient batch additive manufacturing method which comprises three steps of process allowance model processing, batch manufacturing model processing and additive manufacturing. The processing of the process allowance model comprises analyzing the structural characteristics of parts, comprehensively considering part machining and assembling requirements and direct forming precision of additive manufacturing, designing the process allowance of the blank part for additive manufacturing, and obtaining the process allowance model; the batch manufacturing model processing comprises the step of determining a part forming, stacking and placing mode for efficient batch additive manufacturing according to the structural characteristics of the process allowance model and the additive manufacturing forming characteristics. The formed part has high dimensional precision, small machining allowance and good product performance; the production efficiency, the material utilization rate and the equipment utilization rate can be effectively improved, the production cost is effectively reduced, the rapid production verification of a complex structure can be effectively adapted, and the rapid iterative upgrade of weaponry is promoted.)

一种高效批量化增材制造方法

技术领域

本发明属于增材制造加工设计技术领域，具体涉及一种高效批量化增材制造方法。

背景技术

随着先进航空航天技术的跨越式提升，新一代飞行器正在向高音速、长航程、轻量化方面迅猛发展。新型飞行器装备对材料的选用与零部件结构设计要求越来越高，相比较传统工业领域，航天飞行器零部件存在产品结构复杂、性能要求高、非标结构种类多、生产批量化程度低等特点。大量复杂非标结构的应用对产品的加工制造技术提出了更高的要求，传统加工方法已经难以满足非标零部件的高效小批量生产，存在生产效率低、材料利用率低等缺点。

增材制造由于其具有成形精度高、生产效率高、易于实现复杂结构成形等特点，在航空航天等军事武器装备上得到了大量应用，能够更好地适应复杂非标结构的快速生产验证，促进武器装备的快速迭代升级。但增材制造对成形条件要求较高，需要在基板上进行零件成形，成形过程须在惰性气体或真空环境中成形，增材制造前后存在粉末筛分、基板加热、氧气置换、零件降温捞取等辅助工作。对于高度较小的零件，辅助工作在整个成形过程中所占的时间比例较高，成形等待时间长，零件生产效率低、设备资源利用率低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种高效批量化增材制造方法，以解决如何进行批量化增材制造的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种高效批量化增材制造方法，该增材制造方法包括如下步骤：

S1、工艺余量模型处理：分析零件结构特点，综合考虑零件机加工、装配要求和增材制造直接成形精度，设计增材制造毛坯件工艺余量，获得工艺余量模型，使其成形后经简单机加工即可达到设计要求；

S2、批量制造模型处理：根据工艺余量模型的结构特点及增材制造成形特点，确定高效批量化增材制造的零件成形叠加摆放方式；

S3、增材制造：将批量制造模型导入增材制造数据处理软件，进行模型阵列使其充满整个基板幅面，获得模型工艺包；采用切片模块对模型工艺包进行切片处理；将切片文件加载至增材制造设备中，选择正确的成形参数包，获得增材制造程序文件，完成增材制造设备准备工作，开始增材制造。

进一步地，在步骤S2中，零件摆放方向为纵向单一方向排列或纵向面对面排列。

进一步地，在步骤S2中，叠加方式为阵列、镜像或改变尺寸的模型再设计方式。

进一步地，在步骤S2中，成形摆放的最大高度低于增材制造设备最大可成形高度。

(三)有益效果

本发明提出的高效批量化增材制造方法，包括工艺余量模型处理，批量制造模型处理，以及增材制造三个步骤。其中，工艺余量模型处理包括分析零件结构特点，综合考虑零件机加工、装配要求和增材制造直接成形精度，设计增材制造毛坯件工艺余量，获得工艺余量模型；批量制造模型处理包括根据工艺余量模型的结构特点及增材制造成形特点，确定高效批量化增材制造的零件成形叠加摆放方式。

本发明的高效批量化增材制造方法，成形零件尺寸精度高、机加余量小、产品性能好；能够有效提高生产效率、材料利用率和设备利用率，有效降低生产成本，能够有效适应复杂结构的快速生产验证，促进武器装备的快速迭代升级。

附图说明

图1为本发明实施例高效批量化增材制造方法示意图；

图2为本发明实施例中的工艺余量模型model 1示意图；

图3为本发明实施例中的批量制造模型model 2示意图；

图4为本发明的实施例中的高效增材制造model file示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本实施例提出一种高效批量化增材制造非标螺母的方法，如图1所示(箭头所示为增材制造沉积方向)，该方法具体包括如下步骤：

S1、工艺余量模型处理

分析零件结构特点，综合考虑零件机加工、装配要求和增材制造直接成形精度，设计增材制造毛坯件工艺余量，使其成形后经简单机加工即可达到设计要求。本实施例中，螺母外形螺纹不打印，螺母外形面及两端面各留1mm机加余量，获得工艺余量模型model 1，如图2所示。

S2、批量制造模型处理

根据工艺余量模型model 1结构特点，确定高效批量化成形工艺方案。综合考虑工艺余量模型moedl 1结构特点及增材制造成形特点，确定零件成形摆放方向及高效批量化成形叠加摆放方式，本实施例中，零件成形摆放方向为纵向单一方向排列，通过镜像及阵列的方式进行模型叠加摆放，获得批量制造模型model 2，如图3所示。

S3、增材制造

将批量制造模型model 2导入增材制造专用数据处理软件，进行模型阵列使其充满整个基板幅面，获得模型工艺包model file，如图3所示；采用切片模块对模型工艺包model file进行切片处理；将切片文件加载至增材制造设备中，选择正确的成形参数包，获得增材制造程序文件program file，完成增材制造设备准备工作，开始打印。

高效批量化成形摆放的最大高度280mm低于成形设备最大可成形高度300mm。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。