[發明專利]一種嵌入預制件的金屬工件加工方法

有效

• 申請號: 201810816010.0
• 申請日: 2018-07-24
• 公開（公告）號: CN109128162B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 鄭志鎮;龍平;李建軍;余圣甫
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F7/08;B33Y10/00;B33Y50/02;B33Y80/00
• 代理公司: 42201 華中科技大學專利中心
• 代理人: 曹葆青;李智

1.一種嵌入預制件的金屬工件加工方法，其特征在于，該工件為具有隨形冷卻水道的模具，該方法包括以下步驟：

(a)三維模型的建立及分區

針對待加工的工件建立對應的三維模型，根據模型設計合適的內部管道，并將所述內部管道及復雜局部區域定義為預制件區，同時將其余的區域定義為打印區；該打印區進一步地被劃分為小于所述預制件所在平面高度的前打印區和大于所述預制件所在平面高度的后打印區，并在所述前打印區模型上設計出用于定位所述預制件的凹槽，從而得到目標前打印區；

(b)不同區域的加工及嵌入處理

首先，采用傳統方式加工所述內部管道和所述復雜局部區域；然后采用3D打印技術加工所述目標前打印區，并將所述預制件嵌入所述定位凹槽內并通過焊接進一步固定；接著繼續采用3D打印技術加工所述后打印區；最后對得到的3D打印成型件進行微量的機械加工和表面處理，由此獲得最終的具有復雜內部管道及復雜局部區域的工件。

2.如權利要求1所述的嵌入預制件的金屬工件加工方法，其特征在于，所述預制件區和所述打印區所使用的材料根據工件性能要求選擇，并且這兩塊區域的材料為相同材料或者不同材料。

3.如權利要求1或2所述的嵌入預制件的金屬工件加工方法，其特征在于，在步驟(b)中，所述內部管道的橫截面被設計為圓形、橢圓形、三角形或矩形；所述內部管道被設計為圓形時，采用彎管的方式進行制造。

4.如權利要求3所述的嵌入預制件的金屬工件加工方法，其特征在于，在步驟(b)中，所述復雜局部區域采用鍛造聯合機加工或鑄造聯合機加工的方式進行制造。

5.如權利要求3所述的嵌入預制件的金屬工件加工方法，其特征在于，在步驟(b)中，所述復雜局部區域采用熱處理方式進行制造。

6.如權利要求1所述的嵌入預制件的金屬工件加工方法，其特征在，在步驟(b)中，所述3D打印方法包括電弧熔絲增材制造，選區激光熔化3D打印，電子束選區熔化3D打印或激光熔覆快速成型技術，并根據不同的3D打印方法選擇不同的3D打印成型系統。

7.一種嵌入預制件的金屬工件加工方法，其特征在于，該工件為具有隨形冷卻水道的模具，該方法包括以下步驟：

(i)三維模型的建立及分區

針對待加工的工件建立對應的三維模型，根據模型設計合適的內部管道，將所述內部管道及復雜局部區域定義為預制件區，同時將基座區域定義為基體區，并在所述基體區設計出用于固定預制件的定位孔或定位槽，最后其余的區域定義為打印區；

(ⅱ)不同區域的加工及嵌入處理

首先，采用傳統方式加工所述內部管道和所述復雜局部區域；然后采用鑄造與機加工聯合或鍛造與機加工聯合的方式制備所述基體區，并將所述預制件固定在所述基體上；接著采用3D打印技術加工所述打印區；最后對得到的3D打印成型件進行微量的機械加工和表面處理，由此獲得最終的具有復雜內部管道及復雜局部區域的工件。

8.如權利要求7所述的嵌入預制件的金屬工件加工方法，其特征在于，所述預制件區、所述基體區和所述打印區所使用的材料根據工件性能要求選擇，并且這三塊區域的材料為相同材料或者不同材料。

9.如權利要求7或8所述的嵌入預制件的金屬工件加工方法，其特征在于，在步驟(ⅱ)中，所述內部管道的橫截面被設計為圓形、橢圓形、三角形或矩形；所述內部管道被設計為圓形時，采用彎管的方式進行制造。

10.如權利要求9所述的一種嵌入預制件的金屬工件加工方法，其特征在于，在步驟(ⅱ)中，所述復雜局部區域采用鍛造聯合機加工或鑄造聯合機加工的方式進行制造。

11.如權利要求9所述的一種嵌入預制件的金屬工件加工方法，其特征在于，在步驟(ⅱ)中，所述復雜局部區域采用熱處理方式進行制造。

12.如權利要求7所述的嵌入預制件的金屬工件加工方法，其特征在于，在步驟(ⅱ)中，所述3D打印方法包括電弧熔絲增材制造，選區激光熔化3D打印，電子束選區熔化3D打印或激光熔覆快速成型技術，并根據不同的3D打印方法選擇不同的3D打印成型系統。