带有嵌入螺纹的增材制造部件、其制造方法以及嵌入螺纹中装配有螺套的部件技术

一种部件的增材制造方法，部件带有螺纹开孔并在开孔内壁面设有嵌入螺纹，嵌入螺纹与待接收的钢丝螺套配合以增强螺纹，共同构成标准螺纹，包括：提供带有螺纹开孔和嵌入螺纹的三维部件的图，其由以下公式限定：其由以下公式限定：其由以下公式限定：其由以下公式限定：借助于校正系数调整嵌入螺纹的尺寸以适配增材制造；将具有适配尺寸的三维部件的图转换为用于增材制造的层模型；以及增材制造三维部件。以及增材制造三维部件。以及增材制造三维部件。

【技术实现步骤摘要】
带有嵌入螺纹的增材制造部件、其制造方法以及嵌入螺纹中装配有螺套的部件


[0001]本专利技术涉及一种带有螺纹开孔和在其开孔内壁面设有嵌入螺纹的部件的增材制造方法的各种不同实施方案，该嵌入螺纹与待接收至其中的钢丝螺套相配合以增强螺纹并共同构成标准螺纹。此外，本专利技术涉及一种增材制造部件，该部件具有螺纹开孔和设置在该螺纹开孔中的嵌入螺纹，其中嵌入螺纹中装配有钢丝螺套。此外，本专利技术涉及一种连接组件，由上述带有部件开孔和嵌入螺纹中装配有钢丝螺套的增材制造部件以及通过螺钉与之连接的带有通孔的第二部件构成。

技术介绍

[0002]基于塑料材料或金属材料的分层熔化工艺，增材制造技术(也称为增材制造，简称AM)在制造物体时在设计上提供了很大的自由度。然而，每个AM物体的分层结构或层厚度对于细丝结构和曲线形状的表面质量和尺寸精度有影响。
[0003]虽然可以制造AM螺纹，但必须对其进行后处理，以达到螺纹配合的必要精度。在后处理过程中，通过机械加工工艺重新钻制螺纹，这会导致额外的成本并减慢生产过程。
[0004]对于难以加工的材料，例如镍合金或钛，螺纹的加工通常必须付出巨大的额外努力才可以。在某些领域，例如在医疗和航空航天技术中，传统螺纹制造过程中使用的冷却剂和润滑剂以及产生的碎屑是不希望有的，这些操作用材和残留材料必须在事后大力清除。
[0005]关于生成或增材制造，DE 102017126624A1描述了生成制造工艺对部件的近表面区域的影响，这些区域也称为壳(或皮)，包括工件的顶、底或侧面区域。近表面区域也被称为上表面区域(激光束入射一侧的壳区域)、下表面区域(背离激光束一侧的壳区域)和侧表面区域(大致沿激光束方向延伸的壳区域)。部件的下表面区域通常在粉末上生成的部件的所得部分的地方沿激光束的方向延伸。在随后的涂层工艺中，部件的上表面区域覆盖有未被照射的粉末。部件的上表面区域通常在激光束入射侧形成部件的表面。下表面区域，例如，沿着工件的下侧延伸，这里意味着是第一照射层；或者，沿着部件的悬臂区域的下侧延伸。侧表面区域代表部件的外侧缘，由层平面的横向照射范围界定。因此，它与没有被照射的粉末在横向上相邻。侧表面区域包围部件的内部区域或其一部分，这通常被称为部件的核心。然而，通常在考虑DE 102017126624A1时，缺少实际几何形状的具体实现。因此，无法识别所建议的方法适用于哪些实际几何形状和材料选择，以及与之相关的优缺点和方法。
[0006]EP 3225334B1描述了一种增材制造部件的至少一个部分的制造方法，根据其已经认识到，激光的至少一个曝光参数作为建构参数来调整，该参数取决于激光到部件层表面的入射角度。在该文件中，还可选地建议至少根据以下一个另外的构造参数进行调整：部件的厚度、到相邻曝光轨迹的阴影距离、高能束相对于部件层的垂直轴的偏转角度、部件层的悬垂角、部件的层厚度和到部件层的完整体积元的距离。
[0007]鉴于现有技术中已知的增材制造方法，本专利技术的目的是提供一种带有嵌入螺纹的增材制造部件的增材制造方法。

技术实现思路

[0008]上述目的通过以下技术方案实现：根据独立权利要求1和8的带有螺纹开孔的部件的增材制造方法、根据权利要求12的带有钢丝螺套的增材制造部件的制造方法、根据权利要求14的增材制造部件以及根据权利要求16的部件连接件。本专利技术的优选实施例和进一步发展源自以下描述、附图以及附属权利要求。
[0009]本专利技术公开了一种部件的增材制造方法，该部件带有螺纹开孔并且在其开孔的内壁面设置有嵌入螺纹，该嵌入螺纹与待接收的钢丝螺套相配合以增强螺纹，从而由所述嵌入螺纹和所述钢丝螺套共同构成标准螺纹，所述制造方法包括以下步骤：
[0010]S1)提供带有螺纹开孔和嵌入螺纹的三维部件的图，其由以下公式限定：
[0011][0012][0013][0014][0015]其中，
[0016]d为待接收螺纹或外螺纹的大径；
[0017]α为待接收螺纹或外螺纹的牙侧角；
[0018]P为待接收螺纹或外螺纹的螺距；
[0019]D
HC
为嵌入螺纹的大径；
[0020]D
HC min
为嵌入螺纹的最小大径；
[0021]D
1HC
为嵌入螺纹的小径；
[0022]D
1HC min
为嵌入螺纹的最小小径；
[0023]D
1HC max
为嵌入螺纹的最大小径；
[0024]P
HC
为嵌入螺纹的螺距；
[0025]S2)借助于校正系数调整嵌入螺纹的尺寸以适配增材制造；
[0026]S3)将具有适配尺寸的三维部件的图转换为用于增材制造的层模型；以及
[0027]S4)增材制造三维部件。
[0028]当制造增材制造部件时，很明显地，已知标准螺纹的几何形状只能在实际无法接受的几何偏差下制造。该缺点可以通过增材制造部件中用于适配钢丝螺套的嵌入螺纹来弥补，而不是在部件中直接提供作为内螺纹或者外螺纹的标准螺纹。插入螺纹相较于标准螺纹具有更大的大径，因此也具有更大的几何公差。反过来，更大的公差使得部件的增材制造具有更高的精度。因此，根据应用情况，增材制造的嵌入螺纹与钢丝螺套相结合形成方便使用的标准螺纹，用于配合内螺纹或外螺纹。
[0029]上述创造性的部件的增材制造方法优选地在部件的部件开孔或螺纹开孔的内侧面形成内螺纹形式的嵌入螺纹，所述嵌入螺纹的结构设计和尺寸基于外螺纹或螺栓螺纹，该外螺纹或螺栓螺纹随后被螺合并固定于增材制造的嵌入螺纹和装入其中的钢丝螺套所形成的组合中。
[0030]为了减少增材制造嵌入螺纹时的几何偏差，调整规定的几何尺寸。根据所述制造方法的优选配置，通过增大以下尺寸来调整嵌入螺纹的尺寸：大径D
HC
、小径D
1HC
、牙侧角α
HC
以及螺距P
HC
。
[0031]关于调整嵌入螺纹的适配尺寸，进一步优选的是，根据其大径D
HC
调整出增材大径D
AM
、根据其小径D
1HC
调整出增材小径D
1AM
、根据其牙侧角α
HC
调整出增材牙侧角α
AM
以及根据其螺距P
HC
调整出增材螺距P
AM
，并且基于以下公式：
[0032]D
AM
＝D
HC
*δ；
[0033]D
1AM
＝D
1HC
*δ1；
[0034]α
AM
＝α
HC
*δ
α
；
[0035]P
AM
＝P
HC
*δ
P
；
[0036]其中，δ、δ1、δ
α
、δ
P
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种部件的增材制造方法，该部件带有螺纹开孔并且在其开孔的内壁面设置有嵌入螺纹，该嵌入螺纹与待接收的钢丝螺套相配合以增强螺纹，从而由所述嵌入螺纹和所述钢丝螺套共同构成标准螺纹，所述制造方法包括以下步骤：提供带有螺纹开孔和嵌入螺纹的三维部件的图(S1)，其由以下公式限定：提供带有螺纹开孔和嵌入螺纹的三维部件的图(S1)，其由以下公式限定：提供带有螺纹开孔和嵌入螺纹的三维部件的图(S1)，其由以下公式限定：提供带有螺纹开孔和嵌入螺纹的三维部件的图(S1)，其由以下公式限定：其中，d为待接收至带有钢丝螺套的嵌入螺纹中的螺纹的大径；α为待接收至带有钢丝螺套的嵌入螺纹中的螺纹的牙侧角；P为待接收至带有钢丝螺套的嵌入螺纹中的螺纹的螺距；D
HC
为嵌入螺纹的大径；D
HC min
为嵌入螺纹的最小大径；D
1HC
为嵌入螺纹的小径；D
1HC min
为嵌入螺纹的最小小径；D
1HC max
为嵌入螺纹的最大小径；P
HC
为嵌入螺纹的螺距；借助于校正系数调整嵌入螺纹的尺寸以适配增材制造(S2，S3，S4)；将具有适配尺寸的三维部件的图转换为用于增材制造的层模型(S5)；以及增材制造三维部件(S6)。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，通过增大至少一个以下尺寸来调整嵌入螺纹的尺寸：大径D
HC
(S2)、小径D
1HC
(S2)、牙侧角α
HC
(S4)以及螺距P
HC
(S5)。3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，基于以下公式进行：根据大径D
HC
调整出增材大径D
AM
(S2)、根据小径D
1HC
调整出增材小径D
1AM
(S3)、根据牙侧角α
HC
调整出增材牙侧角α
AM
(S4)以及根据螺距P
HC
调整出增材螺距P
AM
(S5)，D
AM
＝D
HC
*δ；D
1AM
＝D
1HC
*δ1；α
AM
＝α
HC
*δ
α
；P
AM
＝P
HC
*δ
P
；其中，δ、δ1、δ
α
、δ
P
为嵌入螺纹的大径、小径、牙侧角、螺距的对应校正系数。4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述校正系数具有以下数值范围，所述校正系数δ的数值范围是1.04～1.25；所述校正系数δ1的数值范围是1.04～1.25；所述校正系数δ
α
的数值范围是1.04～1.25；所述校正系数δ
P
的数值范围是1.04～1.25。5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，对于α为60度的公制螺纹，上述公式适
用于，d为2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、6、7、8、9、10、11、12、14、16、18或者20，单位为毫米。6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，对于α为60度的公制螺纹，上述公式适用于，P为0.45、0.5、0.6、0.7、0.75、0.8、1、1.25、1.5、1.75、2、2.5或者3，单位为毫米。7.根据权利要求1
‑
4任一项所述的制造方法，其特征在于，对于α为60度的英制螺纹，上述公式中，d为0.086、0.099、0.112、0.125、0.138、0.164、0.19、0.216、0.25、0.3125、0.375、0.4375、0.5、0.5625、0.625、0.75或者0.875，单位为英寸。8.一种部件的增材制造方法，该部件带有螺纹开孔并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：托尔斯滕，
申请(专利权)人：伯尔霍夫连接技术有限公司，
类型：发明
国别省市：