【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增材制造工艺领域，尤其涉及一种激光选区熔化增材高位悬空面支撑生成方法。
技术介绍
1、增材制造(additive manufacturing，am)技术，又称为3d打印技术，其核心理念是将数字模型转化为实际的物理对象，通过逐层堆积材料来构建复杂的几何形状和内部结构，为零件制造提供了全新的思路和方法。其中激光选区熔化增材制造应用最广泛。与传统的减材制造相比，增材制造技术具有许多独特的优势，该技术主要用于航空航天、汽车、船舶等领域的零件生产制造。
2、激光选区熔化增材制造的技术原理，由粉末床逐层铺粉，高能激光束随扫描路径烧结粉末逐层打印最终实现零件成形，然而具有高位悬空面结构的零件会导致增材制造工艺难度增加，阻碍增材制造技术在复杂零件上的进一步应用。高位悬空面(high levelsuspended surface)结构：是指零件上与激光选区熔化增材制造打印方向承垂直或一定角度且底面下方悬空的特征结构。对于如粉末床铺粉的激光选区熔化增材制造通过逐层铺粉打印进净成形零件，针对具高位悬空面结构的零件，其下方如无支撑结构等，依靠自身逐层打印会形成零件翘皮、局部缺损、打印设备弹粉，更甚会影响零件整体质量。
3、目前具有高位悬空面结构的零件成形方法是采用底部增加实体过渡斜面的方式成形高位悬空面结构，由于激光选区熔化增材制造工艺中采用橡胶或钢刮刀刮平粉末床，该方式中实体过渡斜面的截面会加大刮刀磨损程度，粉末材料用量提高导致成本增加，同时打印设备刮刀运行时经过该部位时容易产生弹粉问题，进而影响零件成形质量。此
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种激光选区熔化增材高位悬空面支撑生成方法，用以解决现有技术中零件高位悬空面的成形质量差、支撑材料浪费，支撑结构不易去除，机加工取出支撑结构容易弹粉的问题中的至少一个。
2、本专利技术实施例提供了一种激光选区熔化增材高位悬空面支撑生成方法，所述生成方法包括：
3、s1，根据激光选区熔化增材制造三维模型，根据零件上高位悬空面的位置、高位悬空面的形状、型面尺寸确定支撑结构的组合方式，高位悬空面与侧壁连接面的夹角≤90°时，对高位悬空面与侧壁连接面的交接边倒圆角处理；
4、s2，根据零件上高位悬空面的位置，由上至下依次在高位悬空面底部设置支撑生成面，支撑生成面为平面时，整个支撑生成面均需要支撑；支撑生成面为圆弧曲面时，在弧面切线与水平面夹角为30-45°的弧面范围内设置支撑；
5、s3，支撑生成面为平面，采用网格支撑+实体支撑的支撑结构组合；支撑生成面为圆弧曲面，采用实体支撑+肋状支撑的支撑结构组合。
6、进一步的，所述s3中，支撑结构组合还包括表皮支撑。
7、进一步的，所述s3中，支撑生成面为圆弧曲面时，所述实体支撑设置在支撑生成面远离侧壁连接面的端部，所述肋状支撑设置在支撑生成面靠近侧壁连接面的根部。
8、进一步的，所述s1中，高位悬空面相对于侧壁连接面的高度2-15mm，倒圆角处理。
9、进一步的，所述s2中，弧面切线与水平面夹角为35°的弧面范围内设置支撑。
10、进一步的，所述s3中，具体设置支撑结构的面积依据成形要求选择，表面粗糙度d＞ra12.6的表面，用较小的支撑面积；表面粗糙度x≤ra6.3的表面，用较大的支撑面积。
11、进一步的，所述表皮支撑上带有菱形孔。
12、进一步的，所述支撑生成面为平面，网格支撑体积占比为60-65％，实体支撑体积占比为30-35％，表皮支撑体积占比为5-8％。
13、进一步的，所述支撑生成面为圆弧曲面，实体支撑体积占比为65-70％，肋状支撑体积占比为25-30％，表皮支撑体积占比为5-8％。
14、进一步的，所述s3还包括高位悬空面支撑结构的后加工处理：使用钳工专用切割机去除支撑结构中的实体支撑，再使用风铲去除表皮支撑、网格支撑以及切断的实体支撑，最后使用打磨机去除零件表面残余的支撑结构，直至表面光顺。
15、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
16、1)本专利技术区分高位悬空结构的凸台的底部的结构，根据平面结构和弧面结构的区别，设置不同的支撑结构组合，利用网格支撑、轮廓支撑、表皮支撑、肋状支撑之间特定组合和参数设置保证了零件高位悬空面的成形质量，降低了废品率；
17、2)本专利技术根据高位悬空面上变形应力的不同采用不同的支撑结构，在加强结构、精准控形的同时，减少了材料浪费，有助于降低制造成本；
18、3)本专利技术所用方法简单实用，相比与单一的实体过渡斜面支撑，本专利技术中组合支撑结构多采用结构间隔和菱形开孔等减重结构，可减少约30％支撑体积，缩短支撑结构打印时间，显著提高了激光选区熔化增材制造具有高位悬空面零件的成形效率，尤其是悬空面为圆弧曲面的零件效果更显著，仅需圆弧曲面底部必要支撑角度区域添加组合支撑即可成型，进一步减少了支撑体积，并且本专利技术所用方法能进一步应用于其他热源粉末床增材工艺中；
19、4)而本专利技术中所用组合支撑生产方案采用较多结构间隔和菱形开孔等减重结构，在刮刀行程方向上截面并不连续，且面积较小，因此对刮刀的阻碍作用较小，其损耗也较小，不易产生卡刀弹粉问题，各种支撑结构易去除，有效提高激光选区熔化增材工艺打印效率。
20、本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种激光选区熔化增材高位悬空面支撑生成方法，其特征在于，所述生成方法包括：
2.根据权利要求1所述的激光选区熔化增材高位悬空面支撑生成方法，其特征在于，所述S3中，支撑结构组合还包括表皮支撑。
3.根据权利要求1所述的激光选区熔化增材高位悬空面支撑生成方法，其特征在于，所述S3中，支撑生成面为圆弧曲面时，所述实体支撑设置在支撑生成面远离侧壁连接面的端部，所述肋状支撑设置在支撑生成面靠近侧壁连接面的根部。
4.根据权利要求1所述的激光选区熔化增材高位悬空面支撑生成方法，其特征在于，所述S1中，高位悬空面相对于侧壁连接面的高度2-15mm，倒圆角处理。
5.根据权利要求1所述的激光选区熔化增材高位悬空面支撑生成方法，其特征在于，所述S2中，弧面切线与水平面夹角为35°的弧面范围内设置支撑。
6.根据权利要求1所述的激光选区熔化增材高位悬空面支撑生成方法，其特征在于，所述S3中，具体设置支撑结构的面积依据成形要求选择，表面粗糙度d＞Ra12.6的表面，用较小的支撑面积；表面粗糙度x≤Ra6.3的表面，用较大的支撑面积。p>
7.根据权利要求2所述的激光选区熔化增材高位悬空面支撑生成方法，其特征在于，所述表皮支撑上带有菱形孔。
8.根据权利要求2所述的激光选区熔化增材高位悬空面支撑生成方法，其特征在于，所述支撑生成面为平面，网格支撑体积占比为60-65％，实体支撑体积占比为30-35％，表皮支撑体积占比为5-8％。
9.根据权利要求2所述的激光选区熔化增材高位悬空面支撑生成方法，其特征在于，所述支撑生成面为圆弧曲面，实体支撑体积占比为65-70％，肋状支撑体积占比为25-30％，表皮支撑体积占比为5-8％。
10.根据权利要求2所述的激光选区熔化增材高位悬空面支撑生成方法，其特征在于，所述S3还包括高位悬空面支撑结构的后加工处理：使用钳工专用切割机去除支撑结构中的实体支撑，再使用风铲去除表皮支撑、网格支撑以及切断的实体支撑，最后使用打磨机去除零件表面残余的支撑结构，直至表面光顺。
...【技术特征摘要】
1.一种激光选区熔化增材高位悬空面支撑生成方法，其特征在于，所述生成方法包括：
2.根据权利要求1所述的激光选区熔化增材高位悬空面支撑生成方法，其特征在于，所述s3中，支撑结构组合还包括表皮支撑。
3.根据权利要求1所述的激光选区熔化增材高位悬空面支撑生成方法，其特征在于，所述s3中，支撑生成面为圆弧曲面时，所述实体支撑设置在支撑生成面远离侧壁连接面的端部，所述肋状支撑设置在支撑生成面靠近侧壁连接面的根部。
4.根据权利要求1所述的激光选区熔化增材高位悬空面支撑生成方法，其特征在于，所述s1中，高位悬空面相对于侧壁连接面的高度2-15mm，倒圆角处理。
5.根据权利要求1所述的激光选区熔化增材高位悬空面支撑生成方法，其特征在于，所述s2中，弧面切线与水平面夹角为35°的弧面范围内设置支撑。
6.根据权利要求1所述的激光选区熔化增材高位悬空面支撑生成方法，其特征在于，所述s3中，具体设置支撑结构的面积依据成形要求选择，表面粗糙度d＞r...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨铖，王志敏，秦中环，何智，
申请(专利权)人：北京航星机器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。