CN108500274B - 一种一体成型的串联连接的微型环状零件及3d打印方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种一体成型的串联连接的微型环状零件及制备方法，属于快速成型技术领域。包括若干环状零件，所述相邻的环状零件之间可活动连接，所述环状零件的上端面与相邻的环状零件的下端面之间设置有第一间隙，所述第一间隙处通过若干小圆柱支撑结构连接。采用本发明所述一体成型的串联连接的微型环状零件，既节省了装配时间，又减少了零件的损耗，具有积极的有益效果。

Description

一种一体成型的串联连接的微型环状零件及3D打印方法
技术领域
本发明涉及一种一体成型的串联连接的微型环状零件，属于快速成型技术领域。
背景技术
对于尺寸接近3D打印成型的极限成型尺寸的环状零件来说，使用时，需要将多个该环状零件装配起来使用，而由于环状零件的尺寸较小，导致环状零件的装配位置的尺寸更小，装配时，一方面由于环状零件的装配位置的尺寸极小，强度低，很容易在装配过程中造成零件损坏，另一方面由于需要装配的环状零件数量较多，需要耗费大量的人力成本和时间成本。
如何设置一定3D打印结构，使环形零件可以通过3D打印直接将多个环形零件一体成型，这样既可以节省时间材料等成本，又可以节省后期装配的时间，还免去了装配位置尺寸极小，强度低，容易损坏的问题，是本申请要解决的技术问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种一体成型的串联连接的微型环状零件。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种一体成型的串联连接的微型环状零件，包括若干环状零件，所述相邻的环状零件之间可活动连接，所述环状零件的上端面与相邻的环状零件的下端面之间设置有第一间隙，所述第一间隙处通过若干小圆柱支撑结构连接。
进一步地，所述环状零件的一端面为水平设置，所述环状零件的另一端面为规则的或不规则的弧形设置，所述环状零件的水平设置的端面与相邻的环状零件的弧形结构的端面之间形成第一间隙，所述第一间隙处通过若干小圆柱支撑结构连接。
进一步地，所述环状零件的弧形结构的端面的凸出处设置有卡孔，所述环状零件的水平端面上在与其相邻的环状零件的卡孔相对应位置处设置有卡轴，所述相邻的环状零件之间通过卡孔与卡轴相配合可活动连接。
进一步地，所述卡孔与卡轴配合连接后，所述卡孔与所述卡轴之间设置有第二间隙，所述第二间隙的间距为0.175~0.2mm。
进一步地，所述卡孔为带有凸台结构的卡孔，所述卡轴包括与凸台结构相配合的卡片和卡片上设置的L型卡轴，所述L型卡轴与所述卡孔卡接后，卡片卡接于凸台结构内并与环状零件的外侧壁形成光滑平面。
进一步地，所述小圆柱支撑结构的直径为0.4mm~0.6 mm。。
进一步地，所述小圆柱支撑结构与环状零件的连接处为倒圆角设置，所述倒圆角的半径为0.1mm。
进一步地，本发明还提供了所述一体成型的串联连接的微型环状零件的3D打印方法，包括如下步骤：
S1：建立具有串联连接的微型环状零件的三维模型和小圆柱支撑结构的三维模型，所述三维模型与水平面垂直建立；
S2：利用切片软件对三维模型进行切片，并规划激光扫描路径，制定激光选区熔化成型的制造方案；
S3：按照设定的制造方案，采用选区激光熔化成型的工艺条件垂直成串打印环状零件；
S4：将成串打印的环状零件连同基板一同进行热处理；
S5：将热处理后的环状零件从基板切割分离，同时去除成串打印的环状零件上的支撑结构；
S6：将经步骤S5处理后的环状零件进行表面处理，获得最终成品。
进一步地，所述步骤S3中，激光选区熔化成型的工艺条件如下：
所述步骤S3中，激光选区熔化成型的工艺条件如下：激光光斑直径为0.07 mm~0.2mm，激光功率为200w~350w，激光扫描速度1000 m/s~1400m/s，激光扫描搭接率为0.5 %~1.5%，切片层厚为0.02mm~0.04mm。
进一步地，所述步骤S4中，热处理工艺条件如下：热处理工艺条件如下：零件随炉升温，加热到400℃~500℃,保温0.5h~1h,继续加热到700℃~900℃, 保温3h~5h，氩气冷却至80℃，出炉空冷至室温。
进一步地，所述步骤S6中，采用钳工打磨处理方法进行表面处理。
进一步地，本发明所述环状零件为直径为10.2mm~13.2mm的微型圆环状零件。
本发明由于采用以上技术方案，其达到的技术效果为：
（1）本发明所述一体成型的串联连接的微型环状零件，若干环状零件串联后，相邻的环状零件之间通过可活动式的连接方式连接，同时相邻的环状零件之间设置第一间隙，在第一间隙处设置小圆柱支撑结构，这种结构的设定使得能够采用3D打印的方式，一体成型多个微型环状零件，打印结束后，小圆柱支撑结构可以很方便的去除，这样一体成型，即节省了装配时间，又减少了零件的损耗，具有积极的有益效果。
（2）本发明所述一体成型的串联连接的微型环状零件，进一步优选所述小圆柱支撑结构与环状零件的连接处为倒圆角设置，通过设置倒圆角结构，使一体成型的串联连接的微型环状零件上的小圆柱支撑结构可以更加方便的去除，采用本发明所述一体成型的串联连接的微型环状零件，不仅可以大大节省装配时间，又减少了零件的损耗，具有积极的有益效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明的整体结构示意图一；
图2是本发明的整体结构示意图的主视图；
图3是本发明的整体结构示意图的俯视图；
图4是图3的A-A剖视图；
附图标记：1.环状零件；2.第一间隙；3.小圆柱支撑结构；4.卡孔；5.卡轴；6.第二间隙。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1~图3所示，根据本发明提供了一种一体成型的串联连接的微型环状零件，包括若干环状零件1，需要进一步说明的是，本发明中所述环状零件1的尺寸均为接近3D打印极限成形尺寸的环状零件，所述3D打印极限成形尺寸的环状零件为直径为10.2mm~13.2mm的微型圆环状零件，所述相邻的环状零件1之间可活动连接，即相邻的环状零件1之间连接后，相邻的环状零件之间去除3D打印成型时所需的支撑结构后还可以相对活动，所述环状零件的上端面与相邻的环状零件的下端面之间设置有第一间隙2，所述第一间隙处2通过若干小圆柱支撑结构3连接，所述小圆柱支撑结构3为3D打印时，在间隙位置设置的实体支撑。
具体地，结合上述方案，本实施方式中，如图1所示，所述环状零件1的直径优选为10.2mm；所述环状零件1的一端面为水平设置，所述环状零件的另一端面可以为规则的或不规则的弧形设置，本实施方式中优选为对称的弧形设置；所述环状零件的水平设置的端面与相邻的环状零件的弧形结构的端面之间形成第一间隙2，所述第一间隙2处优选可以通过22~26个小圆柱支撑结构3连接，本实施例中进一步优选为在第一间隙处2均匀分布22个小圆柱支撑结构3进行连接，所述小圆柱支撑结构3的直径可以为0.4mm~0.6mm，本实施方式中优选直径为0.4mm；进一步地，本实施例还优选为20个环状零件1采用本发明所述串联结构通过3D打印一体成型。
作为上述实施方式的进一步优选，结合上述实施方式，本实施方式中，如图1~3所示，所述环状零件1的弧形结构的端面的凸出处设置有卡孔4，所述环状零件的水平设置的端面上在与其相邻的环状零件的卡孔的相对应位置处，与卡孔相配合设置有卡轴5，所述相邻的环状零件之间通过卡孔4与卡轴5相配合可活动连接。优选地，所述卡孔4与卡轴5配合连接后，所述卡孔4与所述卡轴5之间设置有第二间隙6，第二间隙6的间距可以为0.175mm~0.2mm，本实施方式中优选为0.175mm，这样可以保证相邻的环状零件之间连接后，相邻的环状零件之间去除3D打印成型时所需的支撑结构后还可以相对活动。
作为上述实施方式的进一步优选，结合上述实施方式，本实施方式中，如图1所示，所述卡孔4为带有凸台结构的卡孔，所述卡轴5包括与凸台结构相配合的卡片和卡片上设置的L型卡轴，所述L型卡轴与所述卡孔卡接后，卡片卡接于凸台结构内并与环状零件的外侧壁形成光滑平面。通过该结构的设计，使得成串打印的串联连接的微型环状零件结构设计更加合理，方便后期使用。该结构无需在成形中添加其他支撑，对后期去除支撑减少难度，既能够保证顺利成形，又能满足后期使用。
作为上述实施方式的进一步优选，结合上述实施方式，本实施方式中，进一步地，所述小圆柱支撑结构3与环状零件1的连接处为倒圆角设置，优选所述小圆柱支撑结构3的倒圆角的半径为0.1mm。通过设置倒圆角结构，目的是既能保证实体支撑的强度，又方便后期钳工去除支撑。成形后支撑位置无明显缺量，支撑方便去除。
进一步地，本发明还提供了上述所有实施方式中所述环状零件的3D打印方法，具体包括如下步骤：
S1：建立具有串联连接的微型环状零件的三维模型和小圆柱支撑结构的三维模型，所述三维模型与水平面垂直建立；
S2：利用切片软件对三维模型进行切片，并规划激光扫描路径，制定激光选区熔化成型的制造方案；
S3：按照设定的制造方案，采用选区激光熔化成型的工艺条件垂直成串打印环状零件，其中所述激光选区熔化成型的工艺条件如下：激光光斑直径为0.07 mm~0.2 mm，激光功率为200w~350w，激光扫描速度1000 m/s~1400m/s，激光扫描搭接率为0.5 %~1.5 %，切片层厚为0.02mm~0.04mm；
S4：将成串打印的环状零件连同基板一同进行热处理, 其中所述热处理工艺条件如下：零件随炉升温，加热到400℃~500℃,保温0.5h~1h,继续加热到700℃~900℃, 保温3h~5h，氩气冷却至80℃，出炉空冷至室温；
S5：将热处理后的环状零件从基板切割分离，同时去除成串打印的环状零件上的支撑结构；
S6：将经步骤S5处理后的环状零件进行表面处理，获得最终成品，其中所述表面处理是采用钳工打磨的方法进行表面处理。
上述3D打印方法中，采用的3D打印原料为TC4。
采用上述3D打印方法打印制备得到的该一体成型的串联连接的微型环状零件具有支撑方便去除的优点，去除后，零件之间可相对活动，且相互之间的装配位置牢固稳定，大大提高了串联连接的微型环状零件的成品率，缩短了装配时间，提高了装配效率。
上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种一体成型的串联连接的微型环状零件，其特征在于：包括若干环状零件（1），相邻的环状零件（1）之间可活动连接，所述环状零件（1）为直径为10.2mm~13.2mm的微型圆环状零件，所述环状零件（1）的上端面与相邻的环状零件（1）的下端面之间设置有第一间隙（2），所述第一间隙（2）处通过若干小圆柱支撑结构（3）连接；所述环状零件（1）的一端面为水平设置，所述环状零件（1）的另一端面为规则的或不规则的弧形设置；所述环状零件（1）的水平设置的端面与相邻的环状零件（1）的弧形结构的端面之间形成第一间隙（2），所述第一间隙（2）处通过若干小圆柱支撑结构（3）连接；
所述环状零件（1）的弧形结构的端面的凸出处设置有卡孔（4），所述环状零件（1）的水平设置的端面上在与其相邻的环状零件的卡孔（4）相对应位置处设置有卡轴（5），所述相邻的环状零件（1）之间通过卡孔（4）与卡轴（5）相配合可活动连接；
所述卡孔（4）为带有凸台结构的卡孔，所述卡轴（5）包括与凸台结构相配合的卡片和卡片上设置的L型卡轴，所述L型卡轴与所述卡孔卡接后，卡片卡接于凸台结构内并与环状零件的外侧壁形成光滑平面。
2.如权利要求1所述的一体成型的串联连接的微型环状零件，其特征在于：所述卡孔（4）与卡轴（5）配合连接后，所述卡孔与所述卡轴之间设置有第二间隙（6），所述第二间隙（6）的间距为0.175~0.2mm。
3.如权利要求1所述的一体成型的串联连接的微型环状零件，其特征在于：所述小圆柱支撑结构（3）的直径为0.4mm~0.6 mm；所述小圆柱支撑结构（3）与环状零件（1）的连接处为倒圆角设置，所述倒圆角的半径为0.1mm。
4.权利要求1~3任一所述一体成型的串联连接的微型环状零件的3D打印方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：建立具有串联连接的微型环状零件的三维模型和小圆柱支撑结构的三维模型，所述三维模型与水平面垂直建立；
S2：利用切片软件对三维模型进行切片，并规划激光扫描路径，制定激光选区熔化成型的制造方案；
S3：按照设定的制造方案，采用选区激光熔化成型的工艺条件垂直成串打印环状零件；
S4：将成串打印的环状零件连同基板一同进行热处理；
S5：将热处理后的环状零件从基板切割分离，同时去除成串打印的环状零件上的支撑结构；
S6：将经步骤S5处理后的环状零件进行表面处理，获得最终成品。
5.如权利要求4所述的3D打印方法，其特征在于，步骤S3中，激光选区熔化成型的工艺条件如下：激光光斑直径为0.7mm~0.2 mm，激光功率为200w~350w，激光扫描速度1000m/s~1400m/s，激光扫描搭接率为0.5 %~1.5%，切片层厚为0.02mm~0.04mm。
6.如权利要求4所述的3D打印方法，其特征在于，步骤S4中，热处理工艺条件如下：零件随炉升温，加热到400℃~500℃，保温0.5h~1h，继续加热到700℃~900℃，保温3h~5h，氩气冷却至80℃，出炉空冷至室温。
7.如权利要求4所述的3D打印方法，其特征在于，步骤S6中，采用钳工打磨方法进行表面处理。
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