一种制造技术

本发明专利技术涉及复合材料

【技术实现步骤摘要】
一种PEEK基复合材料格栅高效高质量加工方法


[0001]本专利技术涉及复合材料
3D
打印成型
，具体的说涉及一种
PEEK
基复合材料格栅高效高质量加工方法
。

技术介绍

[0002]复合材料具有强度高
、
质量轻
、
功能复合等特点，已在飞机上大量应用，其用量已经成为衡量飞机先进性的重要指标之一
。
先进复合材料格栅结构可以综合新材料技术与新结构设计的优点，以较强的可设计性和多种优良性能而广受关注，国内外也相继站展开了研究和应用
。
[0003]当前，先进复合材料格栅结构主要应用于飞机机身
、
尾翼
、
前缘等结构或功能性部件中，实现了部件功能以及性能的拓展和提升
、
减重等效果，但受限于现有复合材料制造技术，目前格栅结构主要为平板
、
圆筒等规则结构形式，格栅尺寸也较大，这严重限制了先进复合材料格栅结构的应用范围
。
碳纤维增强聚醚醚酮等高性能热塑性复合材料与
3D
打印技术的结合为格栅结构零件的应用提供了新的思路，为了满足飞机减重
、
散热等功能及装配需求而设计的部分格栅结构存在变曲率
、
格栅单胞尺寸小
(
边长
5.2mm
，壁厚
1mm)、
变厚度等复杂特征，而当前零件制造工艺存在质量差
、
手工工作量大以及零件精度差等情况，难以满足技术要求
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术中存在的问题和不足，本专利技术提出了一种
PEEK
基复合材料格栅高效高质量加工方法，尤其适用于曲面复杂
、
格栅单胞尺寸小
、
厚度不均等复杂特征零件的制造加工，可实现零件的高效高质量成型制造
。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案具体如下：
[0006]一种
PEEK
基复合材料格栅高效高质量加工方法，本方法基于工艺模型完成零件
3D
打印，再按照“3D
打印
→
热处理
→
数控机加”的工艺流程完成零件的批量加工，在数控机加工时遵循相应的加工顺序，从而实现格栅零件的高效高质量加工
。
具体包括以下步骤：
[0007]步骤
S1.3D
打印方案设计
[0008]步骤
S1.1.
假设原始的零件工艺数模为模型
A
，对模型
A
的周边增加2％的余量，同时厚度方向上
、
下面各增加余量
1m
，然后在模型
A
的两侧错位增加两个结构形状不同的定位耳片
(
形状不同以示区分
)
，每个耳片上一个增加
φ
4.9mm(
或
φ
5.2mm)
的销钉孔，最终生成新的工艺模型
A1
；
[0009]步骤
S1.2.
选取工艺模型
A1
上最低点三点建立平面
P
，工艺模型
A1
上最高点与平面
P
的距离即为能包裹工艺模型
A1
的最小厚度
δ
，平面的法向
(
朝上
)
定为零件的
3D
打印增长方向
(
即
+Z
向
)
，因此将平面
P
沿
+Z
向偏移距离
δ
＂，生成平面
P1
；
[0010]步骤
S1.3.
将平面
P1
沿
+Z
向偏移距离
δ
″′
，生成平面
P1
＂，平面
P
沿
‑
Z
向偏移距离
δ
″′
生成平面
P
＂，将格栅区域沿格栅口方向进行拉伸
(
即格栅沿格栅口方向上下延长
)
，拉伸时
的上
、
下边界分别为平面
P1
＂和
P
＂，最后生成工艺模型
A2
；
[0011]步骤
S2.
成组加工方案设计
[0012]步骤
S2.1.
将工艺模型
A2
按
+Z
向阵列，阵列距离为
δ
＂
+5mm
，并且阵列数量
a
＜零件宽度
/(
δ
＂
+5)
，最后生成工艺模型
A3
；
[0013]步骤
S3.
数控机加方案设计
[0014]步骤
S3.1.
提取工艺模型
A1
的上表面生成曲面
S
，通过旋转及移动使曲面
S
翻面且外形轮廓尽量与工艺模型
A1
对应，然后将曲面
S
向
‑
Z
向移动，最小移动距离为
5mm
，一般不超过
10mm
，然后再将曲面
S
向
‑
Z
向增厚
2mm
，生成装夹模具工艺模型
B
；
[0015]步骤
S3.2.
设计平面底板工艺模型
C
：在工艺模型
B
的下方建立平面，将工艺模型
A3
与工艺模型
B
的外形尺寸投影在该平面上，以最大投影尺寸向外偏移
δ
″′
最终构建平面底板工艺模型
C
；偏移距离偏移
δ
″′
一般为
50
‑
80mm
，工艺模型
C
的厚度一般为2‑
5mm
，位于工艺模型
B
的下方且两者之间最小间距为
2mm
；底板上投影区域以外增加一个
φ
3mm
机加定位孔；
[0016]步骤
S4.
辅助结构设计及切片参数设置
[0017]成组零件的辅助结构由切片软件直接生成
[0018]步骤
S4.1.
辅助支撑设计：支撑形式为全支撑，支撑形状为三角形网格，间距为单个格栅边长的
1/2
，走线一次；
[0019]步骤<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
PEEK
基复合材料格栅高效高质量加工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
S1.3D
打印方案设计步骤
S1.1.
假设原始零件工艺数模为模型
A
，对模型
A
增加工艺余量，同时增加定位耳片，耳片上增加销钉孔，最终生成新的工艺模型
A1
；步骤
S1.2.
选取工艺模型
A1
上三个最低点建立平面
P
，工艺模型
A1
上最高点与平面
P
的距离为能包裹工艺模型
A1
的最小厚度
δ
，将平面
P
沿零件
3D
打印增长方向偏移距离
δ
＂，生成平面
P1
；步骤
S1.3.
将平面
P1
沿零件
3D
打印增长方向偏移距离
δ
″′
，生成平面
P1
＂，平面
P
沿零件
3D
打印增长方向反向偏移距离
δ
″′
生成平面
P
＂，将格栅区域沿格栅口方向拉伸，拉伸的上
、
下边界分别为平面
P1
＂和
P
＂，最后生成工艺模型
A2
；步骤
S2.
成组加工方案设计步骤
S2.1.
将工艺模型
A2
按零件
3D
打印增长方向阵列，生成工艺模型
A3
；步骤
S3.
数控机加方案设计步骤
S3.1.
提取工艺模型
A1
的上表面生成曲面
S
，通过旋转及移动使曲面
S
翻面，然后将曲面
S
向零件
3D
打印增长方向反向移动，再将曲面
S
向零件
3D
打印增长方向反向增厚，生成装夹模具工艺模型
B
；步骤
S3.2.
在工艺模型
B
的下方建立平面，将工艺模型
A3
与工艺模型
B
的外形尺寸投影在该平面上，以最大投影尺寸向外偏移
δ
″″
构建平面底板工艺模型
C
；底板上投影区域以外增加机加定位孔；步骤
S4.
辅助结构设计及切片参数设置步骤
S4.1.
辅助支撑设计：支撑形式为全支撑，支撑形状为三角形网格，间距为单个格栅边长的
1/2
，走线一次；步骤
S4.2.
切片参数设置：将工艺模型
C、
工艺模型
B
与工艺模型
A3
同时导入切片软件并按原位置装配好，根据零件结构设置切片参数，最后三个工艺模型将生成一个
3D
打印代码；步骤
S5.
加工工序设计步骤
S5.1.
基于工艺模型
C、
工艺模型
B
与工艺...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓军，杨东，门向南，荣鹏，王建文，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：