一种反变形补偿的增材制造成形精度控制方法技术

本发明专利技术公开一种反变形补偿的增材制造成形精度控制方法，用于空心叶片的3D金属打印工艺，包括：(a).固有应变法仿真,得出空心叶片体素模型的应力分布和变形量分布；(b).将步骤a固有应变法仿真生成的体素单元的节点变形量映射到原始STL设计模型的三角面片顶点上；(c)比较步骤(b)中所得的变形量与设计的最大允许偏差，如果满足设计需求，则可以直接制造上述模型；反之，则需要对模型进行反变形补偿操作；重复步骤(a)～(c)直至误差结果符合设计需求。基于固有应变法直接对SLM制备的空心叶片进行应力场和变形仿真，提出一种基于体素仿真模型的变形逆补偿方法，以快速的求解逆补偿模型，用于减少空心叶片SLM成形的变形量，提高打印的质量和效率。的质量和效率。的质量和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种反变形补偿的增材制造成形精度控制方法


[0001]本专利技术涉及金属3D打印
，特别是涉及一种反变形补偿的增材制造成形精度控制方法。

技术介绍

[0002]在激光选区熔化打印空心叶片的过程中，因为其成形机制的影响，零件必然会产生残余应力及变形。特别是对于空心叶片这类空心薄壁曲面零件在SLM成形后，会产生较大的应力与变形，较大的残余应力容易导致成形件变形开裂，而较大的变形会直接导致成形件的尺寸精度不能满足要求。通过工艺参数优化的方法可以提高成形件的质量，但是无法消除翘曲变形引起的形状误差。
[0003]变形补偿是解决翘曲变形这个问题的一种可选方法，但是现有的变形补偿或者认为变形补偿后模型的变形量与原始模型的变形量保持一致，其补偿值大小即为变形量大小，但二者方向相反，显然该方法精度较低，对小变形问题适用，但是对于大变形问题很难适用；或者在实际应用中计算过于复杂及难以实现。

技术实现思路

[0004]为解决上述
技术介绍
中提出在激光选区熔化打印空心叶片的过程中不能有效率地消除翘曲变形引起的形状误差的问题，本专利技术提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反变形补偿的增材制造成形精度控制方法，用于空心叶片的3D金属打印工艺，包括：(a).固有应变法仿真,使用固有应变法对空心叶片模型进行应力场和变形量进行仿真计算，并得出空心叶片体素模型的应力分布和变形量分布；(b).将步骤a固有应变法仿真生成的体素单元的节点变形量映射到原始STL设计模型的三角面片顶点上，所述三角面片为有限元方法分割法的基本单元；(c).比较步骤(b)中所得的变形量与设计的最大允许偏差，如果满足设计需求，则可以直接制造上述模型；反之，则需要对模型进行反变形补偿操作；所述反变形补偿操作包括以下步骤：(d).根据三角面片的顶点坐标以及变形量生成仿真预测的变形模型，即将顶点坐标与变形矢量直接相加作为新的顶点坐标；(e).根据步骤d生成的变形模型计算反变形补偿量，根据预测的变形模型与原始设计模型之间的差值形成的计算方程进行泰勒展开近似计算；(f).生成反变形补偿模型；重复步骤(a)～(c)直至误差结果符合设计需求。2.根据权利要求1所述的反变形补偿的增材制造成形精度控制方法，其特征在于，a)中所述固有应变法仿真包括：A1:打印多组正交的成对悬臂梁样件作为测试样件，分别测量成对的两个悬臂梁最高处中心点的z方向最大变形值，将两个正交悬臂梁最高处中心点z方向最大变形值作为标定初始值，导入Simufact additive软件计算材料固有应变值，选取加工区域所在测试样件的固有应变值作为固有应变法仿真的输入；A2:有限元模型建立,网格类型选择了六面体单元,建立空心叶片体素网格模型；A3:基于A2的网格模型仿真计算出的Von
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Mises应力分布图...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝世超，陈文纲，龙兵，郭魂，吴政洋，陈嵩，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：