[發明專利]一種基于SLM工藝的復雜零件輕量化優化設計方法

在審

• 申請號: 202011489789.3
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112597605A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 宋彬;夏建強
• 申請（專利權）人: 安徽恒利增材制造科技有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06Q10/06;G06F113/10;G06F119/14
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 范奇

本發明公開一種基于SLM工藝的復雜零件輕量化優化設計方法，包括對復雜零件進行數據采集，并對數據進行處理及模型特征擬合，對實體模型進行逆向重構，以得到復雜零件的三維數字模型，對SLM零件進行結構性能分析，以驗證其相關性能指標，對重構模型進行復雜零件內部結構再設計，生成STL模型，將所述STL模型進行復雜零件數據分層后生成SLI模型，將所述SLI模型導入SLM設備并設定相應的工藝參數進行遠擇性激光熔化成形技術加工后得到最終輕量化實體零件，利用生成的最終輕量化模型通過選擇性激光熔化成形技術加工出最終輕量化實體零件。本發明降低了零件整體制造時間，整體制造成本降低，滿足了零件各部分的不同性能要求。

技術領域

本發明涉及復雜零件輕量化設計技術領域，特別是涉及一種基于SLM工藝的復雜零件輕量化優化設計方法。

背景技術

產品輕量化具有減輕重量、節約材料、提高產品性能、降低能源消耗及廢氣排放等優點，在航空航天、汽車、軌道交通、機器人等領域具有迫切需求。在航天領域，每增加1千克負載，火箭及燃料重量需要額外增加30～100千克。在航空領域，1倍的結構重量增加將引起動力、燃油等各種附加重量增加約4倍以上。汽車行業是目前輕量化需求最大的產業，實驗證明，若汽車整車重量降低10％，燃油效率可提高6％-8％。綜上所述，開展產品輕量化優化設計研究意義重大。輕量化技術主要分為三大類：新材料應用、新型結構設計的應用及特種加工工藝的應用。選區激光熔化(SLM，Selective Laser Melting)是一種基于粉末床的激光增材制造技術，通過高能束激光逐點逐層快速熔化凝固金屬粉末直接成形金屬零件，在新材料應用、新型結構設計及成形工藝方面均可為產品輕量化提供新的空間。

現有技術中的復雜零件輕量化優化設計方法通常存在零件整體制造時間增加、整體制造成本增加，很難滿足零件各部分的不同性能要求。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于SLM工藝的復雜零件輕量化優化設計方法，用于解決現有技術中的零件整體制造時間增加、整體制造成本增加，很難滿足零件各部分的不同性能要求的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種基于SLM工藝的復雜零件輕量化優化設計方法，包括：

S1、通過數據采集模塊對復雜零件進行數據采集，并對數據進行處理及模型特征擬合；

S2、通過逆向重構模塊對實體模型進行逆向重構，以得到復雜零件的三維數字模型；

S3、通過結構性能分析模塊對SLM零件進行結構性能分析，以驗證其相關性能指標；

S4、通過設計模塊對重構模型進行復雜零件內部結構再設計；

S5、通過STL模型生成模塊生成STL模型，將所述STL模型進行復雜零件數據分層后生成SLI模型，將所述SLI模型導入SLM設備并設定相應的工藝參數進行遠擇性激光熔化成形技術加工后得到最終輕量化實體零件；

S6、通過加工模塊利用生成的最終輕量化模型通過選擇性激光熔化成形技術加工出最終輕量化實體零件。

在本發明的一實施例中，步驟S1中的對復雜零件進行數據采集包括對復雜零件的強度性能需求、耐磨性性能需求、抗空蝕性能需求、以及工藝參數的采集。

在本發明的一實施例中，步驟S3中的對SLM零件進行結構性能分析包括對試件結構進行拉伸破壞試驗、對試件結構進行壓載試驗。

在本發明的一實施例中，步驟S4中的通過設計模塊對重構模型進行復雜零件內部結構再設計包括：

選擇對受力影響不敏感的薄壁厚度作為復雜零件的蒙皮最佳厚度對復雜零件實體進行抽殼處理。

在本發明的一實施例中，步驟S4中的通過設計模塊對重構模型進行復雜零件內部結構再設計還包括：