[發(fā)明專利]一種輕質(zhì)多功能點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)及其激光增材制造方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711277488.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108038293A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董鵬;陳濟(jì)輪;梁曉康;陳靖;羅志偉;何京文;田彩蘭;侯誼飛;張朋旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 首都航天機(jī)械公司;中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 莫丹

本發(fā)明提供一種輕質(zhì)多功能點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，該點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：1)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元，確定填充邊長(zhǎng)L與填充直徑a，完成邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，直徑為a的點(diǎn)陣中心支柱，按照與底面夾角53.5°設(shè)計(jì)點(diǎn)陣4個(gè)傾斜支柱，傾斜支柱長(zhǎng)1.732L，直徑為a，空間位置為邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的四面體的體對(duì)角線；2)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元填充，根據(jù)需要確定構(gòu)件模型中需要填充的位置；在三維軟件中進(jìn)行所述點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元的填充，形成構(gòu)件模型。本發(fā)明相比傳統(tǒng)的點(diǎn)陣制造加工技術(shù)工序顯著減少，并且可成形任意邊長(zhǎng)的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，同時(shí)省去了設(shè)計(jì)、加工模具的時(shí)間和費(fèi)用，使產(chǎn)品研制周期短、加工效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光增材制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種輕質(zhì)多功能點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)及其激光增材制造方法。

背景技術(shù)

航天器傳統(tǒng)的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)多為泡沫和蜂窩加芯結(jié)構(gòu)，尤其蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)具有比剛度和比強(qiáng)度高的優(yōu)勢(shì)，但是這些芯子的內(nèi)部空間是封閉的，不易實(shí)現(xiàn)預(yù)埋、傳熱等多功能要求。作為一種新型輕質(zhì)耐熱一體化結(jié)構(gòu)，點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)不僅具有承載功能，而且其內(nèi)部開(kāi)放、貫通的空間易于實(shí)現(xiàn)集承載與熱控、隱身、吸能、作動(dòng)、儲(chǔ)能、阻尼于一體的多功能特性。激光選區(qū)熔化成形技術(shù)作為一種逐層疊加的制造技術(shù)，非常適合點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的制造。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種輕質(zhì)多功能點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)及其激光增材制造方法，其設(shè)計(jì)新型點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，提出采用激光選區(qū)熔化成形方法解決此類點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的高精度、高效率制造。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案：一種輕質(zhì)多功能點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，該點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：

1)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元

a)確定填充邊長(zhǎng)L與填充直徑a；

b)完成邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，直徑為a的點(diǎn)陣中心支柱；

c)按照與底面夾角53.5°設(shè)計(jì)點(diǎn)陣4個(gè)傾斜支柱，傾斜支柱長(zhǎng)1.732L，直徑為a，空間位置為邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的四面體的體對(duì)角線；

2)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元填充

a)根據(jù)需要確定構(gòu)件模型中需要填充的位置；

b)在三維軟件中進(jìn)行步驟1)所述點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元的填充，形成構(gòu)件模型。

如上所述的一種輕質(zhì)多功能點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，其步驟1)所述的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元，構(gòu)成點(diǎn)陣的單元邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，在立方體的體對(duì)角線位置構(gòu)成直徑為a的4個(gè)圓柱狀的傾斜支柱，每個(gè)圓柱狀的傾斜支柱與地面的夾角為53.5°，長(zhǎng)度為1.732L；在立方體的中構(gòu)成直徑為a的圓柱狀的點(diǎn)陣中心支柱，長(zhǎng)度為L(zhǎng)；通過(guò)4個(gè)圓柱狀的傾斜支柱與1個(gè)圓柱狀的點(diǎn)陣中心支柱構(gòu)成點(diǎn)陣單元結(jié)構(gòu)。

如上所述的一種輕質(zhì)多功能點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，其步驟2)在三維設(shè)計(jì)軟件中，根據(jù)需要進(jìn)行點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元的填充，然后進(jìn)行三角形面片化，形成構(gòu)件模型導(dǎo)入激光選區(qū)熔化成形軟件。

本發(fā)明所述的一種輕質(zhì)多功能點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)及其激光增材制造方法，其所述的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：

1)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元

c)確定填充邊長(zhǎng)L與填充直徑a；

d)完成邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，直徑為a的點(diǎn)陣中心支柱；

c)按照與底面夾角53.5°設(shè)計(jì)點(diǎn)陣四個(gè)傾斜支柱，傾斜支柱長(zhǎng)1.732L，直徑為a，空間位置為邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的四面體的體對(duì)角線；

2)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元填充

a)根據(jù)需要確定構(gòu)件模型中需要填充的位置；

b)在三維軟件中進(jìn)行步驟1)所述點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元的填充，形成構(gòu)件模型；

3)構(gòu)件成形

a)在激光選區(qū)熔化成形設(shè)備中安裝成形基板與粉末準(zhǔn)備；

b)在激光選區(qū)熔化成形軟件中將步驟2)的構(gòu)件模型進(jìn)行切片后導(dǎo)入激光選區(qū)熔化成形設(shè)備中；