CN109622963B - Slm工艺条件下薄壁零件的制造方法 - Google Patents

Slm工艺条件下薄壁零件的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种SLM工艺条件下薄壁零件的制造方法，方法步骤如下：(1)首先设计三维模型，该模型由两部分构成，产品上需要较厚实体的地方为实体模型，产品上需要较薄实体的地方为片体模型；(2)然后对三维模型进行Z向切片，所有实体模型均切片为封闭轮廓，所有片体模型定义为支撑类型线条；(3)最后交给设备进行选择性激光熔融并逐层累加而成型。本发明的优点是：(1)最小薄壁能够客户需求；(2)不会忽略某些薄壁，不会导致最终产品缺失；(3)不会使得某些薄壁生产周期加长；(4)不会使得某些薄壁零件制造费用高。

Description

SLM工艺条件下薄壁零件的制造方法
技术领域
本发明涉及一种三维实体的快速成型技术，具体为一种SLM工艺条件下薄壁零件的制造方法。
背景技术
SLM技术是利用金属粉末在激光束的热作用下完全熔化、经冷却凝固而成型的一种技术。为了完全熔化金属粉末，要求激光能量密度超过106W/Cm2。目前用SLM技术的激光器主要有Nd-YAG激光器、Co2激光器、光纤激光器。这些激光器产生的激光波长分别为1064nm、10640nm、1090nm。金属粉末对1064nm等较短波长激光的吸收率比较高，而对10640nm等较长波长激光的吸收率较低。因此在成型金属零件过程中具有较短波长激光器的激光能量利用率高，但是采用较长波长的Co2激光器，其激光能量利用率低。在高激光能量密度作用下，金属粉末完全熔化，经散热冷却后可实现与固体金属冶金焊合成型。SLM技术正是通过此过程，层层累积成型出三维实体的快速成型技术。
现有的使用SLM工艺制造零部件的过程，首先设计实体三维模型，模型外表面必须是封闭壳体(如图图1所示)；然后对三维模型进行Z向切片，每一个切片由一个或者多个封闭轮廓线构成(如图图2所示)；最后交给设备进行选择性激光熔融并逐层累加而成型。
现有工艺存在的缺陷:由振镜系统聚集以后的光斑是一个近圆形的形状(这个圆形有一个直径。不同厂家的的设备的直径不完全相同)。为保证最终生产零件的尺寸精度，在切片的过程中会人为的将理论轮廓稍向内偏移。就是这个偏移的过程导致如下一些问题：(1)最小薄壁达不到客户需求；(2)某些薄壁会被忽略，导致最终产品缺少一部分；(3)某些薄壁生产周期长；(4)某些薄壁零件制造费用高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种SLM工艺条件下薄壁零件的制造方法，该制造方法能够解决上述问题的缺陷，在某型散热器上实际运用，能够降低生产费用，降低生产壁厚，缩短生产周期。
本发明的技术方案是：一种SLM工艺条件下薄壁零件的制造方法，其特征在于方法步骤如下：
(1)在三维建模软件中设计三维模型，三维模型由两部分构成，一部分为传统建模方法创建的三维实体，一部分为片体，产品上需要较厚实体的地方为实体模型，产品上需要较薄实体的地方为片体模型；
(2)将上述三维模型的两个部分，分别输出为3D打印行业通用stl文件；
(3)在通用支撑设计软件中为实体stl文件编辑支撑，支撑编辑好后将刚才导出的片体stl文件定义为附加支撑；
(4)在通用支撑设计软件导出实体stl文件，支撑slc文件；
(5)将上述两个文件导入SLM工艺生产设备进行切片并生产；然后对三维模型进行Z向切片，所有实体模型均切片为封闭轮廓，所有片体模型定义为支撑类型线条；
(6)最后交给设备进行选择性激光熔融并逐层累加而成型。
创新点在于；1、设计时增加片体的设计，2、支撑编辑好后将片体stl文件定义为附加支撑。
其中步骤(1)中三维实体为点、线、面、体层次中的体，片体为点、线、面、体层次中的面。
其中步骤(5)中进行切片时实体实变为面、片体变为线。
本发明的优点是：(1)设计与生产出厚度小于0.1mm的薄壁结构；(2)提高薄壁设计在零件生产中使用率及成功率(3)缩短薄壁零件生产周期；(4)减少薄壁零件生产成本。
附图说明
图1为本发明背景技术中的实体三维模型。
图2为本发明背景技术中对三维模型进行Z向切片的封闭轮廓图。
图3为本发明的实体三维模型，其中(a)为实体模型和(b)为片体模型。
图4为本发明三维模型进行Z向切片的封闭轮廓图，其中(c)为封闭轮廓和(d)为线条。
图5为本发明在某型散热器上实际运用图。
图6为本发明在某工艺品上实际运用图。
具体实施方式
本发明是这样来工作和实施的，一种SLM工艺条件下薄壁零件的制造方法，其特征在于方法步骤如下：
(1)如图3所示，首先设计三维模型，该模型由两部分构成，产品上需要较厚实体的地方为实体模型，产品上需要较薄实体的地方为片体模型；
(2)如图4所示，然后对三维模型进行Z向切片，所有实体模型均切片为封闭轮廓，所有片体模型定义为支撑类型线条；
(3)最后交给设备进行选择性激光熔融并逐层累加而成型。
在三维建模软件中设计三维模型，需要较厚实体地方用实体来表达，需要较薄实体的地方用片体来表达。
在通用支撑设计软件中导入刚才设计好的三维模型，将片体导出为stl文件。
在通用支撑设计软件中为实体编辑支撑，支撑编辑好后将刚才导出的stl文件作为支撑导入。
在通用支撑设计软件导出实体stl文件，支撑slc文件。
将上述两个文件导入SLM工艺生产设备进行生产。
实施例1
如图5所示，本发明在某型散热器上实际运用，运用后其优点在于：
(1)实际生产费用由30余万将至不足16万。
(2)最小生产壁厚由0.3mm降至0.2mm。
(3)生产周期由600余小时缩短至不足264小时。
实施例2
本发明在某型散热杯上实际运用，运用后其优点在于：
(1)最小壁厚由0.3mm降至0.2mm。
(2)实际散热面积提升9倍。
实施例3
如图6所示，本发明在某工艺品上实际运用，运用后其优点在于：
(1)实现实际了传统工艺达不到的最小壁厚。
(2)在有限的尺寸范围内实现了更多的细节。

Claims (1)

1.一种SLM工艺条件下薄壁零件的制造方法，其特征在于方法步骤如下：
（1）在三维建模软件中设计三维模型，三维模型由两部分构成，一部分为传统建模方法创建的三维实体，一部分为片体，产品上需要较厚实体的地方为实体模型，产品上需要较薄实体的地方为片体模型；
（2）将上述三维模型的两个部分，分别输出为3D打印行业通用stl文件；
（3）在通用支撑设计软件中为实体stl文件编辑支撑，支撑编辑好后将刚才导出的片体stl文件定义为附加支撑；
（4）在通用支撑设计软件导出实体stl文件，支撑slc文件；
（5）将上述两个文件导入SLM工艺生产设备进行切片并生产；然后对三维模型进行Z向切片，所有实体模型均切片为封闭轮廓，所有片体模型定义为支撑类型线条；
（6）最后交给设备进行选择性激光熔融并逐层累加而成型；
其中步骤（1）中三维实体为点、线、面、体层次中的体，片体为点、线、面、体层次中的面；其中步骤（5）中进行切片时实体实变为面、片体变为线。
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