一种基板作为零件一部分的激光选区熔化成形方法技术

本发明专利技术涉及一种基板作为零件一部分的激光选区熔化成形方法，该成形方法首先对需要激光成形的零件进行三维建模，当模型高度高于本设备中Z轴方向最大成形尺寸时，将模型中多出来的且小于成形基板厚度的尺寸考虑到成形基板中；然后将该部分从原模型中切除掉，重新建模；对重新建模的零件进行前处理分析，并将数据传送至激光选区熔化设备，进行激光成形；成形完后，将带成形基板的成形零件取出，通过数控机床切削掉成形基板上非零件结构部分，从而得到大于激光选区熔化设备最大Z轴成形尺寸的零件。本发明专利技术可在不更换大型成形设备情况下，实现成形Z轴方向最大尺寸略高于设备Z轴方向最大尺寸的零件的激光成形，经济有效。

【技术实现步骤摘要】
一种基板作为零件一部分的激光选区熔化成形方法
本专利技术属于增材制造
，特别是涉及一种基板作为零件一部分的激光选区熔化成形方法。
技术介绍
激光选区熔化(又称作增材制造或金属3D打印)技术，是近些年来出现的一种新型加工方法，该技术采用的原材料均为几十到几百微米的粉末，在成型过程中，通过供粉机构与铺粉机构将粉末均匀平摊在成形基板上，再利用激光等能量源将表面特定几何形状区域的粉末熔化，产生冶金结合，最终使零件逐层长出从而实现立体成型的过程。该种设备在成形加工过程中，设备成形轴的实际尺寸限制了零件的最终成形尺寸。随着该项技术的普及应用，对于成形尺寸较大的设备需求越来越旺盛，然而，大型设备的研发需要大量资金与技术能力的投入，目前能做出大型幅面的该类设备只有国际上少数几个公司，且该设备极其昂贵，动辄上千万元。在零件立体成形的过程中，设备Z轴方向的成形尺寸限制了零件的成形高度，目前市面上现有设备Z轴方向最大成形尺寸为420mm，在设备成形轴结构设计中，由于Z轴方向最大成形尺寸每增加一定高度，则成形轴需要至少增加2倍以上高度。继续增大Z轴方向成形尺寸，则设备的整体结构与操作方式将要进行较大的改动，需要重新进行设备的研发与试制或者直接采购超大型相关设备，造成极大的成本投入。此外，零件成形过程中需要在成形基板上逐层长出，而成形基板为了多次重复利用，一般尺寸在30mm-50mm之间。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基板作为零件一部分的激光选区熔化成形方法，采用该成形方法在不更换大型设备情况下，当成形零件与成型基板材料完全相同，且成形零件Z轴方向最大尺寸略高于设备Z轴方向最大尺寸时，可以将成形基板的厚度考虑到成形零件设计过程中，直接在成形基板上进行成形零件中部以上结构成形；待成形结束后，再将成形基板上零件部分通过机床机械加工出来，从而实现超过设备Z轴方向最大成形尺寸的零件成形。本专利技术是这样实现的，一种基板作为零件一部分的激光选区熔化成形方法，包括如下步骤：1)首先对需要激光成形的零件进行三维建模，当模型高度高于本设备中Z轴方向最大成形尺寸时，将模型中多出来的且小于成形基板厚度的尺寸考虑到成形基板中；2)然后将该部分从原模型中切除掉，重新建模；3)对重新建模的零件进行前处理分析，并将数据传送至激光选区熔化设备，进行激光成形；4)成形完后，将带成形基板的成形零件取出，通过数控机床切削掉成形基板上非零件结构部分，从而得到大于激光选区熔化设备最大Z轴成形尺寸的零件。在上述技术方案中，优选的，所述步骤1)中，需要激光成形的零件在CAD软件中进行建模，并在建模时考虑零件的最大高度H，若零件的最大高度H高出激光选区熔化设备Z轴方向的最大尺寸H0，则将零件底部H-H0部分高度设计并没入到成形基板中，并以高度H0将零件分割为A、B两部分。在上述技术方案中，优选的，所述分割后的零件A部分高度为H0，B部分高度为H-H0。在上述技术方案中，进一步优选的，所述分割后的零件B部分高度H-H0小于成形基板厚度H1。在上述技术方案中，优选的，所述步骤3)中，重新建模的零件即为分割后的零件A部分，对零件A部分在前处理软件中进行支撑添加，切片分层等前处理工作，并将数据导入激光选区熔化设备的数控系统，并在设备中对零件A部分在成形基板上进行激光成形。在上述技术方案中，进一步优选的，所述分割后的零件B部分完全没入成形基板中。在上述技术方案中，进一步优选的，所述步骤4)中，将带成形基板的成形零件放入数控机床，将零件B部分的模型数据导入数控机床中，对成形基板进行切削，将成形基板上不是零件B部分的结构全部切除。在上述技术方案中，进一步优选的，所述零件B部分结构设计时考虑可以通过数控机床切削完成。在上述技术方案中，优选的，所述成形基板的材质与零件材质相同。本专利技术具有的优点和积极效果是：(1)本专利技术可在不更换大型成形设备的情况下，实现成形Z轴方向最大尺寸略高于设备Z轴方向最大尺寸的零件，且经济有效；(2)本专利技术节省了使用大型设备成形零件的成本与成形时间，提高了成形效率，更好地结合了机械加工和增材制造的优点。附图说明图1为本专利技术实施例提供的基板作为零件一部分的激光选区熔化成形方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的基板作为零件一部分的激光选区熔化成形初始状态的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的基板作为零件一部分的激光选区熔化成形最终状态的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的成形零件从设备中取出后的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的经过机械加工去除成形基板非零件部分后的零件最终形状结构示意图。图中：1-激光系统，2-零件，3-成形基板最高位，4-成形基板最低位，5-固定板，6-传动机构，7-成形基板，8-零件最终形状。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，并配合附图对本专利技术进行进一步详细说明。本领域技术人员应当知晓，下述具体实施例或具体实施方式，是本专利技术为进一步解释具体的
技术实现思路
而列举的一系列优化的设置方式，而这些设置方式之间均是可以相互结合或者相互关联使用的，除非在本专利技术中明确提出了其中某些或某一具体实施例或实施方式无法与其他的实施例或实施方式进行关联设置或共同使用。同时，下述的具体实施例或实施方式仅作为最优化的设置方式，而不作为限定本专利技术的保护范围的理解。此外，本领域技术人员应当了解，以下具体实施方式及实施例中所列举出来的对于参数设定的具体数值，是作举例解释用，作为一可选的实施方式，而不应当理解为对本专利技术保护范围的限定；而其中涉及到的各算法及其参数的设定，也仅作为举例解释用，而对下述参数的形式变换以及对下述算法的常规数学推导，均应视为落入本专利技术的保护范围之内。对于Z轴方向最大尺寸为激光选区熔化成形设备的极限尺寸的零件或略高于设备极限尺寸的零件，或者底面面积较大的零件，可以将基板作为零件的一部分，将零件的上半部分直接选区熔化成形，成形结束后，将成形基板部分加工出来。请参阅图1，本实施例提供一种基板作为零件一部分的激光选区熔化成形方法，包括如下步骤：1)首先对需要激光成形的零件进行三维建模，当模型高度高于本设备中Z轴方向最大成形尺寸时，将模型中多出来的且小于成形基板厚度的尺寸考虑到成形基板中；2)然后将该部分从原模型中切除掉，重新建模；3)对重新建模的零件进行前处理分析，并将数据传送至激光选区熔化设备，进行激光成形；4)成形完后，将带成形基板的成形零件取出，通过数控机床切削掉成形基板上非零件结构部分，从而得到大于激光选区熔化设备最大Z轴成形尺寸的零件。作为优选的实施例，所述步骤1)中，需要激光成形的零件在CAD软件中进行建模，并在建模时考虑零件的最大高度H，若零件的最大高度H高出激光选区熔化设备Z轴方向的最大尺寸H0，则将零件底部H-H0部分高度设计并没入到成形基板中，并以高度H0将零件分割为A、B两部分。作为优选的实施例，所述分割后的零件A部分高度为H0，B部分高度为H-H0。作为进一步优选的实施例，所述分割后的零件B部分高度H-H0小于成形基板厚度H1。作为优选的实施例，所述步骤3)中，重新建模的零件即为分割后的零件A部分，对零件A部分在前处理软件中进行支撑添加，切片分层等前处理工作，并将数据导入激光选区熔化设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基板作为零件一部分的激光选区熔化成形方法，其特征在于：包括如下步骤：1)首先对需要激光成形的零件进行三维建模，当模型高度高于本设备中Z轴方向最大成形尺寸时，将模型中多出来的且小于成形基板厚度的尺寸考虑到成形基板中；2)然后将该部分从原模型中切除掉，重新建模；3)对重新建模的零件进行前处理分析，并将数据传送至激光选区熔化设备，进行激光成形；4)成形完后，将带成形基板的成形零件取出，通过数控机床切削掉成形基板上非零件结构部分，从而得到大于激光选区熔化设备最大Z轴成形尺寸的零件。

【技术特征摘要】
1.一种基板作为零件一部分的激光选区熔化成形方法，其特征在于：包括如下步骤：1)首先对需要激光成形的零件进行三维建模，当模型高度高于本设备中Z轴方向最大成形尺寸时，将模型中多出来的且小于成形基板厚度的尺寸考虑到成形基板中；2)然后将该部分从原模型中切除掉，重新建模；3)对重新建模的零件进行前处理分析，并将数据传送至激光选区熔化设备，进行激光成形；4)成形完后，将带成形基板的成形零件取出，通过数控机床切削掉成形基板上非零件结构部分，从而得到大于激光选区熔化设备最大Z轴成形尺寸的零件。2.根据权利要求1所述的一种基板作为零件一部分的激光选区熔化成形方法，其特征在于，所述步骤1)中，需要激光成形的零件在CAD软件中进行建模，并在建模时考虑零件的最大高度H，若零件的最大高度H高出激光选区熔化设备Z轴方向的最大尺寸H0，则将零件底部H-H0部分高度设计并没入到成形基板中，并以高度H0将零件分割为A、B两部分。3.根据权利要求2所述的一种基板作为零件一部分的激光选区熔化成形方法，其特征在于，所述分割后的零件A部分高度为H0，B部分高度为H-H0。4.根据权利要求2或3所述的一种基板作为零件一部分的激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李会敏，关凯，李澄，李广生，
申请(专利权)人：天津镭明激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12