[發(fā)明專利]一種懸垂圓截面流道的輕量化主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910690090.4
• 申請(qǐng)日: 2019-07-29
• 公開（公告）號(hào): CN110465660A
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 祝毅;汪帥;楊華勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F3/105
• 分類號(hào): B22F3/105;B22F5/12;B33Y30/00
• 代理公司: 33200 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 應(yīng)孔月<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明公開了一種懸垂圓截面流道的輕量化主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)，包括旋繞菱形主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)和拉伸孔板主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)，懸垂圓截面流道支撐在旋繞菱形主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)上，拉伸孔板主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)固定在旋繞菱形主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)下，拉伸孔板主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)與增材制造的安裝面相連接，且懸垂圓截面流道的成形方向垂直于安裝面，所述懸垂圓截面流道通過(guò)SLM快速成形技術(shù)制造成形。實(shí)現(xiàn)SLM制造過(guò)程中懸垂圓截面流道的一次性成形而無(wú)需后處理去除支撐，同時(shí)增加零件各部分連接的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于增材制造領(lǐng)域，并應(yīng)用于液壓領(lǐng)域中懸垂液壓流道的成形，尤其涉及一種懸垂圓截面流道的輕量化主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

增材制造(Additive Manufacturing,AM)技術(shù)即3D打印技術(shù)，區(qū)別于傳統(tǒng)的車銑刨磨等依賴多工序結(jié)合制造零件的“減材制造”加工方式，它基于離散-疊加成形原理，利用CAD三維模型生成STL格式文件后導(dǎo)入相關(guān)3D打印機(jī)軟件中，利用計(jì)算機(jī)控制打印材料逐層堆積，最終一次形成三維實(shí)體。選區(qū)激光熔化技術(shù)(SLM)是增材制造技術(shù)的一種，采用粉末為成形材料，激光為能量源，在掃描振鏡的控制下按照一定的路徑快速照射粉末對(duì)零件截面逐層進(jìn)行激光熔化，形成冶金熔覆層，SLM成形機(jī)工作時(shí)，在基板上用刮刀鋪一層金屬粉末，然后用激光束，使其熔化、凝固，形成冶金熔覆層，然后將基板下降與單層沉積厚度相同的高度，在鋪一層粉末進(jìn)行激光掃描加工，重復(fù)這樣的過(guò)程直至整個(gè)零件成形結(jié)束。

在SLM過(guò)程中，懸垂結(jié)構(gòu)的構(gòu)建需要添加支撐，它們通常起著連接和散熱的作用。支撐的作用主要是防止零件受到激光熔化過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力發(fā)生翹曲或塌陷。同時(shí)實(shí)體支撐具有比粉末更好的熱導(dǎo)性，可以將熱量從部件的熱隔離區(qū)域更快地傳遞出去，否則這些區(qū)域的冷卻速度會(huì)過(guò)慢，對(duì)零件表面光潔度和材料性能產(chǎn)生不良的后果。但大量使用支持會(huì)消耗更多的材料來(lái)制造零件，同時(shí)也花了更長(zhǎng)的時(shí)間。構(gòu)建完成后還要?jiǎng)h除附加的支持結(jié)構(gòu)并清理支持區(qū)域，這會(huì)增加更多不必要的成本。支撐通常又長(zhǎng)又薄，溫度梯度過(guò)大時(shí)容易發(fā)生熱翹曲，損傷鋪粉結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致鋪粉不平整，從而使得制造過(guò)程失敗。因此在模型構(gòu)建中，考慮結(jié)構(gòu)的自支撐性，即在尋找最優(yōu)結(jié)構(gòu)的同時(shí)滿足結(jié)構(gòu)無(wú)需添加額外支撐便可完好打印的要求，具有非常重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于去除SLM增材制造過(guò)程中的支撐結(jié)構(gòu)，提供了一種基于選區(qū)激光熔化(SLM)成形技術(shù)的液壓集成塊中懸垂圓截面流道的輕量化主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。由于SLM成形過(guò)程中懸垂結(jié)構(gòu)的特殊性，為使其能夠順利成形，通常制造過(guò)程中會(huì)用預(yù)處理軟件生成支撐結(jié)構(gòu)。該支撐結(jié)構(gòu)不美觀，且需要后續(xù)加工去除，增加零件制造成本和周期。因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是設(shè)計(jì)出一種懸垂圓截面流道的輕量化主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)SLM制造過(guò)程中懸垂圓截面流道的一次性成形而無(wú)需后處理去除支撐，同時(shí)增加零件各部分連接的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種懸垂圓截面流道的輕量化主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)，應(yīng)用對(duì)象是SLM增材制造的液壓集成塊中的懸垂圓截面流道。通過(guò)設(shè)計(jì)主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)將懸垂圓截面流道與安裝面相連接，實(shí)現(xiàn)懸垂圓截面流道的順利成形且無(wú)需后處理去除支撐，增加零件各部分連接的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，減少原材料的浪費(fèi)和生產(chǎn)周期。懸垂圓截面流道的輕量化主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)包括旋繞菱形主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)和拉伸孔板主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)，懸垂圓截面流道支撐在旋繞菱形主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)上，拉伸孔板主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)固定在旋繞菱形主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)下，拉伸孔板主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)與增材制造的安裝面相連接，且懸垂圓截面流道的成形方向垂直于安裝面，所述懸垂圓截面流道通過(guò)SLM快速成形技術(shù)制造成形。

進(jìn)一步的，所述旋繞菱形主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)包括截面為類等腰直角三角形的實(shí)體拉伸結(jié)構(gòu)，實(shí)體拉伸結(jié)構(gòu)的兩直角邊與懸垂圓截面流道外壁相切，實(shí)體拉伸結(jié)構(gòu)上具有繞懸垂圓截面流道軸線旋繞切除的第一孔洞。

進(jìn)一步的，形成第一孔洞的旋轉(zhuǎn)截面形狀為正方形，且正方形的一對(duì)角線垂直于懸垂圓截面流道的軸線。