CN112455715A - 将提高部件精度并减少对后处理的需要的针对增材制造（am）设计部件的方法 - Google Patents

将提高部件精度并减少对后处理的需要的针对增材制造（am）设计部件的方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及将提高部件精度并减少对后处理的需要的针对增材制造(AM)设计部件的方法，并提供一种制造具有用于接收插入件的开口的部件的方法，该方法包括形成具有内表面的开口，其中内表面具有包括多个侧面的多边形横截面。多边形横截面包括面积比插入件的横截面大的多边形，并且当插入件插入开口中时，侧面约束插入件以将插入件定位在开口中。

Description

将提高部件精度并减少对后处理的需要的针对增材制造(AM) 设计部件的方法
技术领域
本公开涉及制造用于插入件的开口的方法。
背景技术
许多结构(如飞行器结构)由利用诸如销或铆钉的紧固件固定在一起的结构部件组装而成。目前的做法通常包括首先将部件夹在一起，使穿过两个部件的孔对准。然后将紧固件插入每个孔中，其中紧固件的头部位于结构件的一侧，并且紧固件的尾部从结构部件的相对侧伸出。
飞行器通常包括数千个这样的结构部件，并且因此大量的带孔部件需要以高精度和严格公差要求制造。用于定位所述部件的工具(例如定位夹具)和用于制造所述孔的工具(例如钻夹具)需要高精度，并且具有更严格的公差要求。目前，增材制造用于制造此类部件和工具，打印部件和工具，以使孔没有内部特征或使孔具有尺寸过小的内部特征(即孔的直径过小，无法接收紧固件)。然后在打印后加工过程(例如，手动或计算机数控(CNC)铣削过程)期间，对内部特征或孔进行精加工或将其合并到部件中。然而，打印后加工增加了成本和交付周期，并且可能损害部件的打印公差。立体光刻(STL)计算机辅助设计(CAD)文件用于控制部件的CNC铣削或增材制造过程。然而，STL文件的分辨率是导致部件不精确的另一个因素。提高STL文件的精度的现有解决方案是增加用于表示部件表面的三角形细分的数量(即，使网格三角形更小)。然而，这导致部件的STL文件大小呈指数级增长。此外，这种方法不能解决部件建造过程期间由打印机导致的任何不精确性。
需要的是制造用于接收紧固件的孔的更高效和更精确的方法。本公开满足该需要。
发明内容
本公开描述了一种制造具有用于接收插入件的开口的部件(产品或工具)的方法，该方法包括形成具有内表面的开口，该内表面包括多个切面(facets)，该开口的横截面面积具有第一横截面面积，其大于该插入件的第二横截面面积，该插入件包括外接触表面，切面各自包括在切点处与外接触表面相切的平面，当将插入件插入开口中时，该切面约束插入件以便将插入件定位在开口中，并且其中切点是内表面和外接触表面之间仅有的接触点。
该方法可以以多种方式呈现，包括但不限于以下方式。
1.一种方法，其中内表面具有包括多个侧面的多边形横截面。该多边形横截面包括面积比插入件的横截面大的多边形，并且当将插入件插入开口中时，侧面约束插入件以便将插入件定位在开口中。该侧面在离散点处与插入件的外接触表面相切，并且切点是内表面和外表面之间仅有的接触点。
2.该方法还包括使用增材制造来制造部件和开口(例如，根据三维模型数据将材料接合以制作物体，将材料逐层沉积以构建物体的过程)。
3.根据以上示例中的任一项所述的方法，还包括生成数据文件，该数据文件包括多边形横截面或开口的尺寸和形状；并且其中制造包括形成具有从数据文件获得的形状和尺寸的开口。
4.根据示例1-3中的任一项所述的方法，其中制造该部件的设备使用通过在从数据文件确定的位置逐层(1006)沉积、融合或固化材料来增材制造部件的方法，以便形成包含材料的部件。
5.根据示例1-4所述的方法，还包括使用增材制造来制造部件，其中(1)内表面包括平面切面，无论数据文件的大小如何，该平面切面均由数据文件完全精确地表示，(2)该平面切面在切点处接触插入件，使得仅将切点处的制造公差转移到插入件，而不是将整个全部的部件的公差转移到插入件，以及(3)转移到插入件的公差使得“如打印的”部件能够在很少或没有平面切面的后处理的情况下满足“如设计的”公差要求。
6.根据示例1-4中的任一项所述的方法，其中每个开口的平面切面的数量在3与16之间。
7.根据示例1-6中的任一项所述的方法，其中，与具有圆形横截面的开口相比，多边形横截面减少了用以修改开口的尺寸所需的后处理步骤的数量。
本公开进一步描述了使用本文所描述的方法制造的部件。该部件可以以多种方式呈现，包括但不限于以下方式。
8.一种部件，其包括用于接收插入件的开口，该开口包括多个切面，该开口具有为第一横截面面积的横截面面积，其大于该插入件的第二横截面面积，该插入件包括外接触表面，切面各自包括在切点处与外接触表面相切的平面，当将插入件插入开口中时，切面约束插入件以便将插入件定位在开口中，并且其中切点是内表面和外接触表面之间仅有的接触点。
9.根据示例8所述的部件，其中内表面包括具有半径的弯曲表面，并且该切面包括由弯曲表面连接的至少两个相邻切面。
10.一种部件，其包括用于接收插入件的开口，该开口包括内表面，该内表面具有包括多个侧面的多边形横截面，其中该多边形横截面包括面积比插入件横截面大的多边形，并且当将插入件插入开口中时，该边约束插入件以便将插入件定位在开口中。
11.根据示例7、8、9或10所述的部件，其中插入件包括定位器或紧固件。
12.根据示例7-11所述的部件，其中插入件包括衬套。
13.根据示例7-12所述的部件，其中该部件是钻夹具。
14.一种飞行器，其包括根据示例7-13所述的部件。
15.根据示例7-14所述的部件，其中该部件包括选自面板、蒙皮、框架和框架段的至少一个结构元件。
16.一种空气动力学整流罩，其包括根据示例7-15所述的部件。
17.一种用于软管或布线的壳体、软管组装件或布线组装件，其包括根据示例7-16所述的部件。
18.根据示例7-17所述的部件，包括增材制造的部件。
19.根据示例18所述的部件，其中多边形横截面的侧面基本上由通过增材制造沉积的材料的表面组成，和/或侧面不包括铰孔表面或未进行用以修改开口的直径或表面积的后处理(在使用增材制造来接合材料之后)。
本公开进一步描述了一种用于制造部件的计算机实现的系统，该系统包括一个或多个处理器；一个或多个储存器；以及存储在一个或多个存储器中的程序，其中由一个或多个处理器执行的程序生成数据文件，该数据文件用于控制制造具有用于接收插入件的开口的部件的设备，该数据文件包括开口的内表面的尺寸和形状，尺寸和形状限定具有切面和/或包括多个侧面的多边形横截面的内表面，如示例1-18中所述，其中切面或多边形横截面包括面积比插入件的横截面大的多边形，并且当将插入件插入开口中时，侧面或切面约束插入件以便将插入件定位在开口中。在一个示例中，该数据文件包括网格，该网格包括细化的三角形，这些三角形被设计成在三角形的每个边的一个点处与插入件的接触表面相切。
附图说明
图1A是用于建造用于接收插入件的孔的标准设计和制造过程的俯视图，并且图1B是图1A的特写视图。
图2示出了根据本文所述的另一个示例的用于制造开口的过程，该过程使用受控的切面来表示内部部件特征，而不是如图1A所示的连续表面。
图3A示出了包括衬套、紧固件(销)或定位器的示例插入件。
图3B示出了根据本文所述的示例的包括用于接收插入件的示例开口的示例部件。
图3C示出了根据本文所述的一个或多个示例的常规开口和切面开口的后处理。
图4A、图4B和图4C是被制造用于比较使用传统方法(图4A)制造的和根据本文描述的示例(图4B和图4C)制造的定位滑动配合衬套的孔的公差结果，其中图4B示出了用于定位滑动配合衬套的开口，并且图4C示出了用于定位压配合(即过盈配合)衬套的开口。
图5示出了包括可以根据本文所述的示例制造的面板的飞行器。
图6示出了用于布线或软管组装件的框架或外壳，其包括根据本文所述的示例制造的部件。
图7示出了包括空气动力学整流罩的飞行器，该空气动力学整流罩是使用根据本文所述的示例制造的部件制造的。
图8A示出了软管组装件，并且图8B示出了包括根据本文所述的示例制造的部件的布线组装件。
图9是示出了根据本文所述的一个或多个示例的制造部件的方法的流程图。
图10示出了根据本文所述的一个或多个示例的用于使用熔丝建造来制造部件的增材制造机器或三维打印机。
图11A示出了根据本文所述的一个或多个示例的用于制造部件的硬件环境。
图11B示出了根据本文所述的一个或多个示例的包括使用数据文件生成的细化三角形的网格。
具体实施方式
在下面的描述中，参考附图，该附图形成以下描述的一部分，并且通过图示的方式示出了几个示例。应该理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他示例并且可以进行结构改变。
技术描述
图1A示出了用于建造用于接收插入件的孔100的标准设计和制造过程，示出了孔的内部特征100a的标称设计、STL文件中用于控制制造内部特征的工具的STL多边形化100b，以及得到的内部特征100c，其具有由工具根据STL文件制造的连续表面102。得到的孔的直径104尺寸过小(即，小于标称设计中孔的直径106)，并且需要进行后处理铰孔，以便孔可以容纳插入件或紧固件。图1B是图1A的特写视图，该图示出了突出显示的距离108是内弯曲表面的STL处理的函数，并且与孔中心的未对准成比例(除了标称目的，也称为“位置公差精度”)。
图2示出了根据本文所示的一个或多个示例的制造部件的方法，其使用受控的切面200来表示内部部件特征而不是连续表面。切面200被有意地设计成与插入件的期望外接触表面202相切，同时仅在切点处接触期望接触表面。与图1A中的孔不同，图2中的开口206(例如，孔)的标称设计204与STL文件中表示的STL多边形化208以及与插入件的外接触表面202的切点一致。图2中还示出了开口的直径250。
图3A示出了包括衬套302、紧固件304(销)和定位器306的插入件300。图3B示出了包括用于接收插入件300的开口310的部件308，开口310包括具有多边形横截面314的内表面312，多边形横截面314具有多个侧面316。多边形横截面314包括多边形318，其第一横截面面积320大于插入件的第二横截面面积322，但当插入件插入开口中时，侧面316仍约束插入件300以便将插入件定位在开口310中。侧面(例如，切面)的数量可由设计者根据应用来确定。为了比较，图3B进一步示出了具有零切面的常规圆形开口或孔324。
图3C示出了将衬套302插入“如打印的”测试块的结果。图3C示出了具有零切面的常规圆形孔324需要后处理加工以实现与衬套的“如设计的”滑动配合，而具有3、4、6或8个切面的开口(例如孔)不需要后处理以约束衬套。具有16个切面的孔需要较少量的后处理，来形成与衬套的预期滑动配合，然而，这可能是由于使用的AM过程的不精确而不是来自STL文件的不精确所致。
图3B和图3C进一步示出了开口310或内表面312包括棱柱326(空心棱柱)、具有棱柱形状或具有棱柱侧壁。如本文所用，棱柱被限定为多面体，其中两个多边形面位于平行平面上，并且其他面包含平行四边形(例如，矩形)。换言之，棱柱被限定为的多面体，其包括第一基底(n边的多边形基底)和包括第一基底的平移的第二基底，其中n个其它面是连接两个基底的对应边的平行四边形(例如，矩形)。面或切面在彼此之间可以包括也可以不包括半径328。半径可以用于帮助促进打印，具体取决于AM过程。该半径也可用于最小化应力集中。平行于基底的所有横截面都是基底的平移。棱柱是根据基底上的边的数量命名的(例如，具有五边形横截面的棱柱是五面体棱柱，并且具有六边形横截面的棱柱是六面体棱柱)。当插入件在开口中时，棱柱的侧面或切面与插入件的外接触表面202相切。
图4A示出了具有使用常规方法制造的孔的部件；圆形孔特征需要后处理铰孔，以实现与衬套的预期滑动配合。在铰孔后，达到了0.043英寸的直径位置公差，表明孔位置因后处理铰孔而受损(即，在孔的后处理期间必须去除大量材料。开口的角度和位置从“如打印的”状态改变，从而创建了标称设计孔位置的具有0.043英寸的直径的公差带)。图4B示出了用于定位滑动配合衬套并且包括内部特征(8个切面)的开口310(例如孔)，其在最小的后处理铰孔的情况下(去除的材料比用于图4A中的孔的材料少，产生的增加的精度)实现了0.020英寸的直径位置公差。图4C还示出了用于定位压配合衬套并且包括内部特征(6个切面)的开口310(例如孔)，其在没有后处理铰孔的情况下实现了0.015英寸的直径位置公差。在图4A、图4B和图4C中，所描述的公差是在垂直于打印取向的孔上实现的。如本文所示，由一个或多个处理器执行的程序可用于生成用于控制制造部件(308)的设备(1000a)的数据文件，该数据文件包括开口的内表面的尺寸450和形状452，该尺寸和形状限定具有多个切面或多边形横截面的内表面。
示例部件
根据本文描述的示例制造的部件可以用于各种应用。例如，图3B、图3C、图4B和图4C所示的部件可以用作钻夹具。
图5示出了飞行器段500，其包括结构，该结构包括部件502、308，该部件包括根据本文所述的示例制造的具有多边形横截面314的开口310，其中该部件包括选自面板506、蒙皮508、框架510和框架段512的至少一个结构元件504。使用穿过开口310的销将结构部件保持在一起或保持到框架。
图6示出了用于软管602和/或布线604的壳体600，其中壳体600包括部件606、308，该部件包括根据本文所述的示例制造的具有多边形横截面314的开口310。该软管或布线穿过开口。
图7示出了飞行器700，其包括根据本文描述的示例制造的部件702、308。在所示的示例中，空气动力学整流罩704(例如，短舱)包括部件702、308，该部件包括具有多边形横截面314的开口310。空气动力学整流罩使用穿过空气动力学整流罩中的开口的销或紧固件固定到机身。
图8A示出了软管组装件800，其包括根据本文描述的示例的包括开口310的部件802，并且图8B示出了布线组装件804，其包括具有开口310的部件806。在这些示例中，开口310可以用于与另一软管或导线匹配。
处理步骤
图9是示出制造具有用于接收插入件的开口的部件的方法的流程图。
框900表示生成或获得具有包括内表面的开口的部件的数字模型。如本文所述，内表面具有包括多个侧面的多边形横截面，该多边形横截面包括面积比插入件的横截面大的多边形，并且这些侧面被设计成当将插入件插入开口中时，约束插入件以便将插入件定位在开口中。
框902表示将数字模型转换为数据文件，或生成数据文件，该数据文件包括或表示开口以及内部特征和侧面的三维几何形状或表面几何形状，包括多边形横截面的尺寸和形状。数据文件的示例包括STL文件。
框904表示将数据文件传输到制造工具(例如3D打印机)。
框906表示制造部件，包括使用制造工具形成开口。在一个或多个示例中，使用数据文件控制来自工具的移动和/或沉积，使得开口具有数据文件中表示的数字模型的几何形状(例如，形状和尺寸)。
制造的示例包括但不限于使用CNC铣削来制造部件或使用增材制造来制造部件和开口。图10示出了包含设备1000a的熔丝建造(FFF)制造工具的示例，该设备1000a包括包含打印头1002的三维打印机1000，其中该制造进一步包括移动打印头和/或基板，并且在从数据文件确定的位置处从打印头以增材方式沉积材料(例如，成层)，从而形成包括材料的部件。其他AM打印方法包括但不限于还原光聚合、材料挤出、粉末床熔融、粘合剂喷射、材料喷射、定向能量沉积、粘合剂喷射。用于部件或插入件的材料的示例包括适合与增材制造一起使用的至少一种材料，例如聚合物长丝或金属粉末。示例性聚合物包括但不限于热塑性塑料，诸如聚酰胺、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚酰亚胺(PI)、聚醚酰亚胺(PEI)、ULTMETM，或如先前提及的热塑性塑料与改性剂和/或包含物的混合形式，该改性剂和/或包含物诸如(一种或多种)碳纳米管、石墨烯、(一种或多种)粘土改性剂、(一种或多种)不连续纤维、(一种或多种)表面活性剂、(一种或多种)稳定剂、(一种或多种)粉末和(一种或多种)颗粒。金属粉末的示例包括但不限于铝合金粉末、钢合金粉末或钛合金粉末。
框908表示必要时可选的后处理。在一个或多个示例中，与具有圆形横截面的开口相比，多边形横截面减少了用以修改开口的尺寸所需的后处理的量(例如，减少后处理步骤的数量，例如，铰孔)。在另一示例中，该方法不包括改变开口的尺寸和/或形状的开口的进一步后处理(例如，铰孔)。
框910表示最终结果，是包括开口(例如，孔)的部件。
该部件或方法可以以多种方式呈现，包括但不限于以下方式。
1.一种部件，包括用于接收插入件的开口，该开口包括具有多边形横截面的内表面，多边形横截面各自包括多个侧面。因此，内表面包括由多边形横截面的侧面限定的切面。多边形横截面各自包括面积比插入件的横截面大的多边形，并且当插入件插入开口中时，侧面或切面约束插入件以便将插入件定位在开口中。
2.一种部件(308、502、606、702、802、806)，其包括用于接收插入件(300)的开口(206、310)，该开口(206、310)包括具有多个切面(200)的内表面(312)，其中该开口(206、310)具有的第一横截面面积(320)大于插入件(300)的第二横截面面积(322)，该插入件(300)包括外接触表面(202)，
切面(200)各自包括在切点(360)处与外接触表面(202)相切的平面(340)，当插入件(300)插入开口(206、310)中时，该切面(200)约束插入件(300)以便将该插入件(300)定位在开口(206、310)中，并且切点(360)是内表面(312)和外接触表面(202)之间仅有的接触点(360b)。
3.根据示例2所述的部件，其中内表面(312)包括具有半径(328)的弯曲表面(330)，并且切面(200)包括由弯曲表面连接的至少两个相邻的切面(200)。
4.根据示例1或2所述的部件，其中该侧面或切面在切点处摩擦地接触该插入件，以便将插入件牢固地紧固在开口中。
5.根据示例1所述的部件，其中侧面或切面中的一个或多个(或所有侧面或切面)与插入件的外接触表面相切(在一个或多个切点处)，并且该切点是内表面和插入件的外接触表面之间仅有的接触点(例如，多边形横截面大于与所有侧面相切的圆，使得侧面是内表面和插入件的外接触表面之间仅有的接触点)。
6.根据示例1所述的部件，其中该开口关于开口的中心对称，并且该接触点包括侧面和插入件之间的切点，使得从中心到切点的长度(并且垂直于该侧面)基本上等于插入件的半径。
7.根据上述示例1-5中的任一项所述的部件，其中开口或内表面包括棱柱或棱柱的侧壁或面，具有棱柱的形状，使得棱柱的侧面或面包括当插入件在开口中时与插入件的外表面相切的切面，从而约束了插入件。
8.根据上述示例1-6中的任一项所述的部件，其中插入件(300)包括(例如，滑动配合)衬套(302)、定位器(306)或紧固件(304)(例如，销)。
9.根据示例1-7中的任一项所述的部件，其中部件是钻夹具470(例如，如图4C所示)。
10.一种飞行器(700)，其包括根据示例1-9中的一项所述的部件。
11.根据示例1-9和10中的任一项所述的部件，该部件包括选自面板(506)、蒙皮(508)、框架(510)和框架(510)段的至少一个的结构元件(504)。
12.一种空气动力学整流罩(704)，其包括根据示例1-7和9中的任一项所述的部件。
13.一种用于软管或布线(604)的装配壳体(600)或框架，软管组装件(800)或布线组装件(804)，其包括根据示例1-9和10中的任一项的部件。
14.根据示例1-13所述的部件，其包括增材制造或三维(3D)打印的部件。
15.根据示例1-14中的任一项所述的部件，其中侧面或切面的数量在3和16之间。
16.根据示例1-15中的任一项所述的部件，其中多边形横截面的侧面基本上由通过增材制造来建造的材料(1004)的表面(390)组成，和/或侧面或切面不包括后处理表面(例如，铰孔表面392)或侧面或切面未进行用以便修改开口的直径(250)或表面积的后处理(在使用增材制造沉积材料之后)。
17.一种建造具有(一个或多个)内部特征的高精度增材制造(AM)部件的过程，该内部特征具有严格的公差(例如，取向或位置要求)，该过程不需要打印后加工过程，该过程包括使用受控切面来表示内部部件特征，每个切面被设计成仅接触与插入件的切点，以便仅将控制切点的公差传递到所定位的插入件，而不是使整个打印线公差传递到插入件，其中无论文件大小如何，AM部件上的切面特征可以由STL文件生成完全且精确地表示，这是因为切面是平面表面。切面的数量可以由设计者确定。
18.一种使用从3D模型转换的STL文件来制作AM部件的过程，其中STL文件使用直边而不是曲边来细化最终部件几何形状。
19.一种制作AM部件的过程，其中AM制造工具打印带有孔的部件，该孔具有多边形内部特征而不是连续的圆形表面，从而允许在没有附加后处理步骤(例如，加工、铰孔等)的情况下进行精确的部件制造，由此减少生产时间和成本。多边形特征的切面可以取决于期望的精度，并且切面接触插入件以便与插入件的期望直径相切。
20.根据上述示例中的任一项所述的过程或部件，其中内表面包括具有侧面的切面特征，并且切面特征至少沿着包括开口的侧壁的两个不同平面，使得至少一个切面特征被设计用于部件精度的目的，而不是作为用于增材制造的支撑结构。
21.根据上述示例中的任一项所述的过程或部件，其中侧面中的一个或多个不包含支撑结构的表面，该支撑结构用于支撑随后使用3D打印/增材制造沉积以成型的层和倾斜壁，并且其中支撑结构支撑随后沉积的层的倾斜表面。
22.根据上述示例中的任一项所述的过程或部件，还包括使用增材制造来制造该部件，其中内表面包括平面切面，无论文件大小如何，该平面切面都完全地且精确地由数据文件表示，平面切面在切点处接触插入件，使得仅在该切点处的制造公差被转移到插入件，而不是将整个部件的公差都转移到插入件，并且转移到插入件的公差使得“如打印的”部件能够在很少或没有平面切面的后处理的情况下满足“如设计的”公差要求。
23.根据上述示例中的任一项所述的过程或部件，其中开口不包括用于消除用于打印过程的支撑材料的泪滴形状。
硬件环境示例
图11A示出了可以用于实现用以生成数据文件或控制制造工具所需的处理元件的示例性计算机或系统1100。计算机1102包括处理器1104(通用处理器1104A和专用处理器1104B)和存储器，诸如随机存取存储器(RAM)1106。通常，计算机1102在存储在存储器1106中的操作系统1108的控制下操作，并且与用户/其他计算机接合以接受输入和命令(例如，模拟或数字信号)，并且通过输入/输出(I/O)模块1110呈现结果。计算机程序应用1112访问和操纵存储在计算机1102的存储器1106中的数据。操作系统1108和计算机程序1112包括指令，当由计算机1102读取和执行时，该指令使得计算机1102执行本文描述的操作。在一个示例中，实现操作系统1108和计算机程序1112的指令被有形地呈现在存储器1106中，从而制成计算机程序产品或制品。因此，本文使用的术语“制品”、“程序存储装置”和“计算机程序产品”旨在涵盖可从任何计算机可读装置或介质访问的计算机程序。图11进一步示出了用于向系统1100提供电力的电源1116。
因此，图11A进一步示出了用于制造部件(例如，如本文所述的或如上所述的示例1-16中的)的计算机实现的系统，其包括一个或多个处理器(1104)；一个或多个存储器(1106)；以及存储在所述一个或多个存储器中的程序(1112)，其中由一个或多个处理器执行的程序生成用于控制制造部件(308)的设备(1000a)的数据文件(1118)，该部件具有用于接收插入件(300)的开口，该数据文件包括开口的内表面的尺寸(450)和形状(452)，该尺寸和形状限定具有多边形横截面(包括多个侧面)的内表面，并且其中当插入件插入开口中时，侧面约束插入件以便将插入件定位在开口中。三维打印机或CNC铣削工具可以包括或耦合到处理器和存储器。
在常规方法中，STL文件采用三维模型的几何形状，并用多个三角形和法向量对其进行细分，以生成要打印的期望AM部件的图。该方法需要大的存储空间以便生成所有三角形。由于得到的直径小于标称设计，因此当前过程还需要后处理步骤来完成孔。另一方面，在本文描述的一个或多个示例中，软件程序创建精确且完全地表示开口的切面(侧面)的数据文件(无论数据文件的大小如何)，这是因为切面是平面表面。因此，数据文件可以生成具有严格公差的开口，而不需要减小细分网格大小。在一个或多个示例中，程序或软件使得设计者能够在数据文件创建期间控制细分，例如以便制作包括细分三角形(1152)的网格(1150)，该细分三角形在每个细分三角形边缘(1154)的一个点处与插入件的期望接触表面相切(如图2和图11B中所示)，由此实现严格公差而无需减小细分网格大小。
本领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对该配置进行许多修改。例如，本领域技术人员将认识到，可以使用上述组件的任何组合，或任意数量的不同组件、外围设备和其他设备。
优点和改进
尽管当前增材制造设计方法已经使用了切面特征以最小化某些打印取向上的支撑结构，但是本发明涉及使用数量增加的切面特征来提高产品精度，而无论打印取向如何。因此，本文描述的设计方法的示例解决了需要严格公差的增材制造部件的制造成本增加的问题。具有严格公差要求的内部部件特征通常用于精确定位插入件。将每个切面设计为仅接触与插入件的切点是更精确的，因为仅将控制切面点处的公差转移到所定位的插入件，而不是将整个打印线公差转移到插入件。此外，本文所示的方法还允许将打印方法的不精确性集中到没有转移到插入件的区域。在一个或多个示例中，使用本文所述的示例方法获得的最终打印公差可与使用CNC加工获得的公差相媲美。这可以进一步减少AM部件的部件成本，因为可以减少加工或从后处理步骤中消除加工。
结论
到此结束对本公开的优选示例的描述。为了说明和描述的目的，给出了优选示例的上述描述。并不旨在穷举或将本公开限制为所公开的精确形式。根据上述教导，许多修改和变化是可能的。意图是，权利范围不受此详细描述限制，而是受所附权利要求书限制。

Claims (10)

1.一种制造部件(308、502、606、702、802、806)的方法，包括：
制造具有用于接收插入件(300)的开口(206、310)的部件(308、502、606、702、802、806)，包括：
形成具有内表面(312)的开口(206、310)，所述内表面(312)具有多个切面(200)，其中：
所述开口(206、310)具有的第一横截面面积(320)大于所述插入件(300)的第二横截面面积(322)，
所述插入件(300)包括外接触表面(202)，
所述切面(200)各自包括在切点(360)处与所述外接触表面(202)相切的平面(340)，
当将所述插入件(300)插入所述开口(206、310)中时，所述切面(200)约束所述插入件(300)以便将所述插入件(300)定位在所述开口(206、310)中，并且
所述切点(360)是所述内表面(312)和所述外接触表面(202)之间仅有的接触点(360b)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述内表面(312)包括具有半径(328)的弯曲表面(330)，并且
所述切面(200)包括由所述弯曲表面(330)连接的至少两个相邻的切面(200)。
3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括使用增材制造来制造所述部件(308、502、606、702、802、806)和所述开口(206、310)。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：
生成包括所述开口(206、310)的多个尺寸(450)和形状(452)的数据文件(1118)；并且其中所述制造包括形成具有从所述数据文件(1118)获得的所述形状(452)和尺寸(450)的所述开口(206、310)；以及
使用增材制造来制造部件(308、502、606、702、802、806)，其中：
所述内表面(312)包括多个切面(200)，并且无论所述数据文件的大小如何，所述切面(200)都由所述数据文件(1118)完全和精确地表示；
所述切面(200)在切点(360)处接触所述插入件(300)，使得仅在所述切点(360)处的制造公差转移到所述插入件(300)，而不是使整个所述部件(308、502、606、702、802、806)的公差转移到所述插入件(300)，以及
转移到所述插入件(300)的所述公差使包含包括“如打印的”部件(308、502、606、702、802、806)的部件(308、502、606、702、802、806)的部件(308、502、606、702、802、806)在很少或没有所述切面(200)的后处理的情况下满足“如设计的”公差要求。
5.根据权利要求4所述的方法，其中制造所述部件(308、502、606、702、802、806)的设备(1000a)使用通过在从所述数据文件(1004)确定的位置处逐层(1006)沉积、熔合或固化材料(1004)来增材制造所述部件(308、502、606、702、802、806)的方法，以便形成包括所述材料(1004)的所述部件(308、502、606、702、802、806)。
6.根据权利要求1所述的方法，其中与用于定位所述插入件的具有圆形横截面的孔相比，所述切面(200)减少了用以完成所述开口(206、310)的一个或多个尺寸(450)所需的后处理步骤的数量。
7.一种部件(308、502、606、702、802、806)，包括：
用于接收插入件(300)的开口(206、310)，所述开口(206、310)包括具有多个切面(200)的内表面(312)，其中：
所述开口(206、310)具有的第一横截面面积(320)大于所述插入件(300)的第二横截面面积(320)，
所述插入件(300)包括外接触表面202，
所述切面(200)各自包括在切点(360)处与所述外接触表面(202)相切的平面(340)，
当将所述插入件(300)插入所述开口(206、310)中时，所述切面(200)约束所述插入件(300)，以便将所述插入件(300)定位在所述开口(206、310)中，以及
所述切点(360)是所述内表面(312)和所述外接触表面(202)之间仅有的接触点(360b)。
8.根据权利要求8所述的部件(308、502、606、702、802、806)，其中所述部件(308、502、606、702、802、806)是钻夹具(470)。
9.一种飞行器(700)，其包括根据权利要求8所述的部件(308、502、606、702、802、806)，其中所述部件(308、502、606、702、802、806)包括选自面板(506)、蒙皮(508)、框架(510)、框架(510)段和空气动力学整流罩(704)的至少一个结构元件(504)。
10.权利要求8所述的部件(308、502、606、702、802、806)，其包括增材制造的部件(308、502、606、702、802、806)，其中：
所述切面(200)基本上由通过增材制造沉积的材料(1004)的表面(390)组成，和/或
所述切面(200)不包括铰孔表面(392)或未进行用以修改所述开口(206、310)的直径(250)或所述第一横截面表面积(320)的后处理(在使用增材制造来接合所述材料(1004)之后)。
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