[發(fā)明專利]一種帶有自支撐結(jié)構(gòu)的單懸臂梁架的設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710291635.5
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN106919774B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉琳琳;李蒙;李凱凱;易天格;萬初亮
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F119/18
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 羅笛

本發(fā)明公開了一種帶有自支撐結(jié)構(gòu)的單懸臂梁架的設(shè)計方法，具體包括如下步驟：步驟1，設(shè)定支座的設(shè)計參數(shù)：步驟2，根據(jù)步驟1設(shè)定的參數(shù)設(shè)計支座的結(jié)構(gòu)；步驟3，設(shè)定懸臂梁的設(shè)計參數(shù)：步驟4，根據(jù)步驟3設(shè)定的懸臂梁參數(shù)在支座的頂部一側(cè)設(shè)計懸臂梁結(jié)構(gòu)；步驟5，在懸臂梁和支座之間設(shè)計自支撐結(jié)構(gòu)，即得到帶有自支撐結(jié)構(gòu)的單懸臂梁架，所述自支撐結(jié)構(gòu)的形狀為圓弧或者橢圓弧。采用本方法設(shè)計出的單懸臂梁架在打印完成后無需去除自支撐結(jié)構(gòu)，節(jié)省了原料，也降低了打印成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種帶有自支撐結(jié)構(gòu)的單懸臂梁架的設(shè)計方法。

背景技術(shù)

熔融層積成型技術(shù)是將絲狀的熱熔性材料加熱融化，同時三維噴頭在計算機的控制下，根據(jù)截面輪廓信息，將材料選擇性地涂敷在工作臺上，快速冷卻后形成一層截面。一層成型完成后，機器工作臺下降一個高度(即分層厚度)再成型下一層，直至形成整個實體造型。這種加工方式使得當(dāng)上層截面大于下層截面時,上層截面多出的部分由于無材料的支撐將會出現(xiàn)懸浮(或懸空),從而使多出的截面部分發(fā)生塌陷或變形,影響零件原型的成型精度,甚至使零件不能成型。

常用于解決解決打印過程中出現(xiàn)塌方變形的方法是添加支撐結(jié)構(gòu)，而支撐結(jié)構(gòu)可分為兩種：一種是加于工作臺之上、保證預(yù)成型的零件原型處于水平位置的基底支撐，另一種是為原型提供支撐和定位的輔助結(jié)構(gòu)、保證足夠的強度和穩(wěn)定性的對原型的支撐。

目前，在進行打印時，既可以采用軟件自動為單懸臂梁架添加支撐結(jié)構(gòu)，自動添加的支撐結(jié)構(gòu)從所在打印平臺開始，直至平臺單懸臂梁架結(jié)構(gòu)底部，耗材嚴(yán)重，且大大增加了打印時間，還可以使用軟件人為添加各種形狀支撐：單臂板或雙壁板等支撐。但由于這兩種方式所添加的支撐在產(chǎn)品完成打印后需要將其與本體分開，而具有足夠強度和穩(wěn)定性的支撐與原型粘結(jié)過牢靠，不易去除且易降低原型的表面質(zhì)量。

為了節(jié)約原料，降低打印成本，免除打印完成后去除支撐結(jié)構(gòu)的工藝過程，避免去除支撐過程中對成型表面破壞，獲得更加良好的表面質(zhì)量，需要采用無需去除的自支撐結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種帶有自支撐結(jié)構(gòu)的單懸臂梁架的設(shè)計方法，采用本方法設(shè)計出的單懸臂梁架在打印完成后無需去除自支撐結(jié)構(gòu)，節(jié)省了原料，也降低了打印成本。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種帶有自支撐結(jié)構(gòu)的單懸臂梁架的設(shè)計方法，具體包括如下步驟：

步驟1，設(shè)定支座的設(shè)計參數(shù)：

支座的設(shè)計參數(shù)具體為：長度a₂、寬度b₂、高度c₂；

步驟2，根據(jù)步驟1設(shè)定的參數(shù)設(shè)計支座的結(jié)構(gòu)；

步驟3，設(shè)定懸臂梁的設(shè)計參數(shù)：

懸臂梁的設(shè)計參數(shù)具體為：長度a₁、寬度b₁、垂直截面高度差c₁以及懸臂梁與支座之間的夾角θ，θ的范圍為[90°，180°)；

步驟4，根據(jù)步驟3設(shè)定的懸臂梁參數(shù)在支座的頂部一側(cè)設(shè)計懸臂梁結(jié)構(gòu)；

步驟5，在懸臂梁和支座之間設(shè)計自支撐結(jié)構(gòu)，即得到帶有自支撐結(jié)構(gòu)的單懸臂梁架，所述自支撐結(jié)構(gòu)的形狀為圓弧或者橢圓弧。

本發(fā)明的特點還在于，

其中步驟5的具體過程如下：

步驟5.1，根據(jù)懸臂梁與支座之間的夾角θ的不同取值范圍選取θ的加權(quán)系數(shù)k₁，具體過程如下：

當(dāng)θ＝90°時，加權(quán)系數(shù)k₁等于2；

當(dāng)90＜θ＜150時，加權(quán)系數(shù)k₁等于3；