[發明專利]一種適用于熔融沉積成型的分層厚度設計方法

有效

• 申請號: 201710332630.2
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN106915076B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 劉琳琳;易天格;馬杰;李凱凱;李蒙;萬初亮
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/393;B33Y50/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

本發明公開了一種適用于熔融沉積成型的分層厚度設計方法，具體包括如下步驟：步驟1，設定設計參數，步驟2，確定各面的高度范圍；步驟3，確定高度區間的長度值l_j和最小傾角θ_j，步驟4，求第j個高度區間內的分層厚度h_j；步驟5，求第j個高度區間內的分層范圍；步驟6，求第j個高度區間內的最小周數z_min·j；步驟7，求第j個高度區間內分層厚度計算間隔系數k_j；步驟8，對第j個高度區間內的最小周數z_min·j和間隔系數k_j進行修正；步驟9，求第j個高度區間要填充內圈的所在層號Y、填充周數Z及不用填充內圈的層周數Z’。本發明能夠相對減少打印時間，提高成型效率。

技術領域

本發明屬于成型制造技術領域，涉及一種適用于熔融沉積成型的分層厚度設計方法。

背景技術

隨著增材制造技術的發展，熔融沉積成型技術被視作為一種快速成型和凈成成型的新型加工方式，對于零件的成型質量和成型效率關注逐漸增加。從加工工藝上分析，零件成型質量和成型效率在很大程度上受到分層厚度的影響。目前，在快速成型工藝和成型系統中，分層厚度由操作者經驗所得，缺少數理方法和理論支撐。

在《3D打印分層方向優化與分層算法研究》文中介紹了這樣一種分層厚度設計方法。該方法通過計算分層平面法向量和成型零件表面法向量關系，并設置相應的閾值劃分，計算加工零件個部位應采用的分層厚度大小。這樣分層厚度設計方法能針對不同表面設置不同分層厚度，在一定程度上提高零件表面成型精度，但是還存在明顯的不足：1.這種設計方法只相對區分的各表面分層厚度的大小，其具體數值仍為經驗所得；2.這種設計方法只適用于同一高度區間內各表面傾角相同的零件，適應性不足；3.只考慮減小分層厚度提高成型精度，卻降低了成型效率。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于熔融沉積成型的分層厚度設計方法，采用本方法不僅可以針對零件表面特征設計合適的打印分層厚度提高成型精度，而且能夠相對減少打印時間，提高成型效率。

本發明所采用的技術方案是，一種適用于熔融沉積成型的分層厚度設計方法，具體包括如下步驟：

步驟1，設定設計參數，具體為：

給定成型零件的最大臺階效應缺失面積S、成型設備打印熔絲寬度B、成型設備最大打印分層厚度h_max、成型設備最小打印分層厚度h_min、成型零件各截面母線為直線的面傾角φ_i，其中，i為成型零件各截面母線為直線的面的編號，且i為大于等于1的整數，φ_i為成型平面面法向量與打印臺面法向量的夾角；

步驟2，確定成型零件的各面的高度范圍；

步驟3，確定零件第j個零件高度區間的長度值l_j和最小傾角θ_j，其中，j為高度區間的編號且為大于0的整數，零件的高度區間采用阿拉伯數字依次從下往上進行編號；

步驟4，根據步驟3所得的第j個高度區間的最小傾角θ_j求第j個高度區間內的分層厚度h_j；

步驟5，根據步驟4所得的結果求第j個高度區間內的分層范圍；

步驟6，求第j個高度區間內的最小周數z_min·j；

步驟7，求第j個高度區間內分層厚度計算間隔系數k_j；

步驟8，對第j個高度區間內的最小周數z_min·j和間隔系數k_j進行修正；

步驟9，確定成型零件第j個高度區間要填充內圈的所在層號Y、填充周數Z及不用填充內圈的層周數Z’。