一种无辅助支撑加工金属悬垂结构件的增材制造方法技术

本发明专利技术公开了一种无辅助支撑加工金属悬垂结构件的增材制造方法，先对三维悬垂结构件的模型数据进行分层离散，得到悬垂结构件增材制造的内外轮廓数据，再对内外轮廓数据进行分段处理，使得增材制造过程在按每段数据加工时相对稳定；在加工过程中对工件进行平移或转动，使工件姿态不断变化，以保证悬垂结构的加工方向始终竖直向上，使熔池处于稳定状态，从而实现小倾角结构无支撑高质量的增材制造。本发明专利技术可实现金属悬垂结构件无辅助支撑状态下的增材制造，不需要设计悬垂结构的支架，直接对悬垂结构件进行增材制造，省却了去除支架的机加工过程，材料利用率和加工效率得到提高。

A Method of Adding Material to Machining Metal Suspension Structural Parts without Auxiliary Support

The invention discloses a manufacturing method of adding material for processing metal suspension structural parts without auxiliary support. Firstly, the model data of three-dimensional suspension structural parts are discretized by layers to obtain the inside and outside contour data of the adding material manufacturing of suspension structural parts, and then the inside and outside contour data are processed in segments, so that the manufacturing process of adding material is relatively stable in accordance with each section of data; and during the processing, the workpiece is processed relatively stable. By translating or rotating, the posture of the workpiece is constantly changing, so as to ensure that the processing direction of the suspension structure is always vertical and upward, and the molten pool is in a stable state, so as to realize the high-quality and unsupported fabrication of the small inclined structure. The invention can realize the material adding manufacturing of metal suspension structure without auxiliary support, and does not need to design the bracket of the suspension structure, and directly makes the material adding manufacturing of the suspension structure, thus eliminating the machining process of removing the bracket, and improving the material utilization rate and processing efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种无辅助支撑加工金属悬垂结构件的增材制造方法
本专利技术属于先进制造
，具体涉及一种无辅助支撑加工金属悬垂结构件的增材制造方法。
技术介绍
支撑结构辅助成形是悬垂结构件增材制造应用最广泛的一种方法，支撑的添加方式对零件成形质量有着很大的影响，特别是零件含有倾斜角度较小的悬垂特征结构时，可有效抑制多种成形缺陷的产生。支撑辅助成形通过添加金属支撑结构固定悬垂区域，并进行热量传递，保证成形过程的稳定，加工之后采用去除支撑、表面打磨或者机加工的方法保证悬垂面质量和形状精度。该方法虽然能够改善悬垂特征结构件的成形质量，但是仍存在很多问题。添加的支撑结构是否合理直接影响成形过程，需要对支撑结构进行参数化设计，如在关键区域进行支撑结构的优化设计，使得支撑结构满足成形要求的同时，降低后处理难度。支撑结构与零件接触地方处连接强度不够，一旦悬垂区域面积过大，导致试件出现塌陷或位移现象。支撑结构很难去除，比如在成形件内部的支撑结构就无法去除干净，另外对支撑面成形质量影响很大，如果是一些结构件的关键部位，会造成后续使用过程中装配失败、或者机械性能不够。传统铺粉式增材制造，借助粉末层的支撑作用，可以实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无辅助支撑加工金属悬垂结构件的增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对三维悬垂结构件的模型数据进行分层离散，得到悬垂结构件增材制造的内外轮廓数据；2)根据三维悬垂结构件的是否具有曲面判断是进行边线延长还是求出曲面各个数据点所对应位置处曲面的一条方向向上的切线；3)根据悬垂结构件的形状复杂程度和所求切线方向的变化快慢两个因素，分别采取水平竖直交替分段和适应工件形状分段的两种方法对工件模型进行分段；4)针对所采取的分段方法对内外轮廓数据进行坐标变换处理，以加工原点为中心，使各点的加工方向都旋转至竖直向上；5)根据处理后的三维数据信息对悬垂结构件进行路径规划和工艺参数设定，得到工件增材...

【技术特征摘要】
1.一种无辅助支撑加工金属悬垂结构件的增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对三维悬垂结构件的模型数据进行分层离散，得到悬垂结构件增材制造的内外轮廓数据；2)根据三维悬垂结构件的是否具有曲面判断是进行边线延长还是求出曲面各个数据点所对应位置处曲面的一条方向向上的切线；3)根据悬垂结构件的形状复杂程度和所求切线方向的变化快慢两个因素，分别采取水平竖直交替分段和适应工件形状分段的两种方法对工件模型进行分段；4)针对所采取的分段方法对内外轮廓数据进行坐标变换处理，以加工原点为中心，使各点的加工方向都旋转至竖直向上；5)根据处理后的三维数据信息对悬垂结构件进行路径规划和工艺参数设定，得到工件增材制造所需的位姿和工艺数据；6)将基底材料装夹固定在变位机上；7)喷嘴沿着X、Y、Z方向运动，变位机相应地转动改变工件位姿，在工件各分段加工过程中，使加工方向始终竖直向上，熔池状态趋近稳定，直到整个悬垂结构件的增材制造过程完成。2.根据权利要求1所述的无辅助支撑加工金属悬垂结构件的增材制造方法，其特征在于：所述各个内外...

【专利技术属性】
技术研发人员：幸研，柴青，黄东亮，仇晓黎，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32