CN116079077A - 一种复杂薄壁件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属增材制造技术领域，具体公开了一种复杂薄壁件的制造方法，具体包括步骤一：将待打印零件模型导入设计软件，并设置打印条件和仿真计算的过程控制条件；步骤二：根据打印条件和仿真计算的过程控制条件进行仿真计算；步骤三：将仿真计算得到的计算结果以向量场表示并生成翘曲模型；步骤四：将翘曲模型以变换向量的方式转化成反变形补偿模型；步骤五：以反变形补偿模型为初始的待打印零件模型，重复完成步骤一到步骤二，若仿真计算结果在设定的偏差允许范围内则以所述反变形补偿模型进行打印。本发明提出将增材制造过程的反变形补偿设计和高性能打印成型结合，在克服传统加工不足的同时，解决了SLM成型薄壁件的翘曲变形问题。
Description
技术领域
本发明属于金属增材制造技术领域，特别涉及一种复杂薄壁件的制造方法。
背景技术
通常外形复杂且壁厚较薄的低刚度结构在传统加工过程中受夹具、刀具以及振动等因素的影响极其容易发生变形，从而影响最终的质量和尺寸精度。随着激光选区熔化技术(SLM)的问世，给航空航天等领域带来了巨大的变化。微型涡喷发动机作为航空发动机的一种，在军用和民用领域都有非常广泛的应用。而燃烧室火焰筒是发动机的核心关键部件之一，对于这种薄壁件来说，利用SLM技术一方面可以大大节省材料，缩短加工周期，降低微型燃烧室的制造成本，另一方面可以将设计思想从“为了制造而设计”而转变为“为了功能而设计”，有望在燃烧稳定性、燃烧效率、结构重量、空间尺寸等各个方面突破性能瓶颈。
但SLM是一个极其复杂的物理变化过程，极热极冷的快速变化会在熔融部位形成较大的温度梯度，导致零件内部不同区域间膨胀和收缩趋势不一致，从而产生瞬态热应力，随着成型过程的进行，零件内部的热应力不断累积最终演变为残余应力，使零件发生翘曲变形，而薄壁件抵抗变形的能力更弱。针对上述问题，现有技术中，公开号为CN111347040A的专利提出了一种高精度、高效率的双光束复合激光选区熔化成形方法及装置，通过不同激光功率、不同光斑大小的光束复合对增材制造零件成形精度、成形效率以及成形质量予以提升。但该专利主要是在成型过程中进行控制，而不能做到成型前的提前预判以达到更好的成型效果。因此，亟需开发一种适用于激光选区熔化技术的集设计和加工为一体的方法来制造薄壁件。
发明内容
针对上述问题，本发明公开了一种复杂薄壁件的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：
步骤一：将待打印零件模型导入设计软件，并设置打印条件和仿真计算的过程控制条件；
步骤二：根据所述打印条件和仿真计算的过程控制条件进行仿真计算；
步骤三：将仿真计算得到的计算结果以向量场表示并生成翘曲模型；
步骤四：将所述翘曲模型以变换向量的方式转化成反变形补偿模型；
步骤五：以所述反变形补偿模型为初始的待打印零件模型，重复完成步骤一到步骤二，若仿真计算结果在设定的偏差允许范围内则以所述反变形补偿模型进行打印。
进一步地，若仿真计算结果在设定的偏差允许范围之外，则重复步骤三到步骤五，直至所述仿真计算结果在设定的偏差允许范围内。
进一步地，所述零件模型包括单独的零件模型或零件和支撑组成的复合模型。
进一步地，设置打印条件和仿真计算的过程控制条件包括以下步骤：
根据待打印零件设置打印机的属性；
根据待打印零件形状确定所述零件的摆放位置；
根据所述零件特征和使用需求划分扫描路径和扫描顺序；
根据所述零件的几何特征选择特定的划分方式进行网格划分，并设定零件、支撑和基板的网格尺寸和材料属性；
建立零件、支撑和基板三者间的装配关系，定义初始温度、移动热源、热导率等参数，规定好仿真计算的过程控制条件。
进一步地，所述打印机属性包括打印机的空间尺寸、基板厚度及固定方式、气体流场方向及流量、光斑大小及跳转速度、刮刀移动速度和打印工艺参数。
进一步地，所述摆放位置包括零件的摆放方向及在基板上的空间位置。
进一步地，所述方法还包括在划分扫描路径和扫描顺序完成后检查Z轴截面方向上的路径形状是否正确。
进一步地，将所述翘曲模型以变换向量的方式转化成反变形补偿模型包括以下步骤：
将初始计算后的翘曲变形模型在新的窗口下打开；
在反变形补偿设计界面将提取出的向量场赋予到所述翘曲模型上；
在所述翘曲模型上施加位移因子以映射变形从而得到反变形补偿模型。
进一步地，根据所述打印条件和仿真计算的过程控制条件进行仿真计算后初步判断零件的变形位置及大小是否存在明显错误，若无明显错误则直接进行步骤四，若存在明显错误，则重新检查步骤一到步骤二的设置是否有误。
进一步地，以所述反变形补偿模型进行打印包括以下步骤：
将所述反变形补偿模型按照仿真计算中的设置导入3D打印机，并设置好打印工艺参数开始打印；
将打印完的零件进行去应力退火后将零件从基板上分离，若所述零件模型中还有支撑，则在零件和基板分离后将零件上的支撑去除，最后对零件喷砂及打磨抛光。
本发明的有益效果：
本发明通过在制造复杂薄壁件的过程中提出了将增材制造过程的反变形补偿设计和高性能打印成型结合，在克服传统加工不足的同时，解决了SLM成型薄壁件的翘曲变形问题，拥有加工周期短、成本低、产品质量稳定等特点，与现有传统方法相比优势显著。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例提出的一种复杂薄壁件的制造方法的流程图；
图2示出了本发明实施例中所要制造的燃烧室火焰筒简易模型图；
图3示出了本发明实施例中燃烧室的SLM成型过程位移模拟结果示意图；
图4示出了本发明实施例中一次反变形补偿模型图；
图5示出了本发明实施例中反向补偿模型的SLM成型过程位移模拟结果示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例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。
本发明的目的在于提供一种高效、准确的复杂薄壁件设计及加工方法来制造复杂的薄壁件，以实现此类零件的低成本、短周期、高稳定开发应用。基于激光选区熔化技术(SLM)技术本发明提出了一种复杂薄壁件的制造方法，如图1所示，具体包括以下步骤：
步骤一：将待打印零件模型导入设计软件，并设置打印条件和仿真计算的过程控制条件；
步骤二：根据所述打印条件和仿真计算的过程控制条件进行仿真计算；
步骤三：将仿真计算得到的计算结果以向量场表示并生成翘曲模型；
步骤四：将所述翘曲模型以变换向量的方式转化成反变形补偿模型；
步骤五：以所述反变形补偿模型为初始的待打印零件模型，重复完成步骤一到步骤二，若仿真计算结果在设定的偏差允许范围内则以所述反变形补偿模型进行打印。
步骤一中，所述零件模型的导入形式可以是ACIS、CATIA(V4&V5)、IGES、SolidWorks、STEP、STL等格式中的一种；
所采用的设计软件包括3DExperience；
需要说明的是，若零件加工过程中需添加支撑以保证打印成功完成，则要将支撑模型和零件模型一起导入；若零件为自支撑结构，则只需导入零件模型即可。
步骤一中设置打印条件和仿真计算的过程控制条件具体包括以下步骤：
S1.1创建机器属性：在设计软件中设置好打印机的打印参数，包括空间尺寸、基板厚度及固定方式、气体流场方向及流量、光斑大小及跳转速度、刮刀移动速度、打印工艺参数等数据；
具体的，为了保证计算结果的准确性，所设置的打印参数应尽可能接近实际情况，例如基板的厚度应在每次仿真计算前测量，基板的固定方式、螺栓孔的位置及大小也要一一对应。
S1.2设置摆放位置：根据零件形状，选择合适的摆放方向及在基板上的空间位置。
S1.3划分扫描路径：根据零件特征及使用需求制定合理的扫描路径及零件和支撑的扫描顺序，并在划分完毕后检查Z轴截面方向上的路径形状是否正确无误。
S1.4划分网格、设置材料属性：在四面体、六面体及自动划分等方式中选择合适的一种对几何特征进行网格划分，同时分别对零件、支撑和基板设定特定的网格尺寸，然后对基板和零件、支撑赋予材料属性。
S1.5设置边界条件：建立零件、支撑、基板三者间的装配关系，然后定义好初始温度、移动热源、热导率等参数，规定好仿真计算的过程控制条件。
步骤二中根据所述打印条件和仿真计算的过程控制条件进行仿真计算具体包括以下步骤：
S2.1：设置好需要获得的结果内容后开始仿真计算，在本发明中主要关注的是零件的位移结果；
S2.2：在计算完成后初步判断零件的变形位置及大小有无明显错误，如没有明显错误则可继续完成后续步骤，如有明显错误则要检查前期步骤中有无设置有误的情况。
步骤三中将仿真计算得到的计算结果以向量场表示并生成翘曲模型具体包括采用以下方法：
提取向量场结果：基于热力耦合算法，零件在加工过程中受到热应力的作用会在一定方向上产生翘曲变形，而变形的角度和大小在结构分析的位移界面可以由向量场表示，在步骤二中得到计算结果后需将向量场以CSV格式文件导出并保存；
优选地，SLM成型过程的模拟仿真方法为热力耦合算法，相较于固有应变算法，虽然会降低计算速度，但能保证计算结果的准确性和计算完之后变形模型曲面的光滑性，有利于后续反变形补偿设计的实施。
步骤四中，将初始位移计算结果中得到的翘曲模型以变换向量的方式实现反变形设计模型的转化的具体方法是：
1)找到初始计算后的翘曲变形模型并在新的窗口下打开；
2)在反变形补偿设计界面将提取出的向量场赋予到翘曲模型上；
3)在翘曲模型上施加位移因子以映射变形从而得到一次反变形补偿模型，在翘曲模型上所施加的位移因子通常为-1。
步骤五中对反变形补偿模型进行迭代计算：以第一次反变形补偿模型
为初始模型，重复完成步骤一到步骤二，若计算结果的尺寸偏差在设定的5偏差允许范围内则完成设计部分内容，若计算结果的尺寸偏差在设定的偏
差允许范围外则要重复步骤三到五，直到满足要求为止。一般地，每迭代设计一次，其尺寸偏差将减小一次。
完成上述步骤后对零件进行打印，具体包括打印加工和打印后处理两
个步骤，具体如下：
0打印加工：将满足要求的零件模型及支撑按照仿真计算中的设计导入3D打印机，并设置好相关打印参数开始打印。
打印件后处理：将打印完的零件放入热处理炉中进行去应力退火，然后利用线切割机将零件从基板上分离，分离后人工将零件上的支撑去除掉，最后对零件喷砂及打磨抛光；
5需要注意的是，去应力退火过程中，缓慢升温，可以防止零件发生变
形，具体参数视材料特性而定，降温时一般选择随炉冷却。
以下结合实施例和附图对上述方法进行详细说明。所用示例零件为某型号微型涡喷发动机燃烧室火焰筒简易模型，如图2所示，图中最大直径为160mm，最大高度为130mm，火焰筒统一壁厚0.8mm。该零件直径和高度方0向上的数值较厚度相差较大，属于标准的薄壁件。该零件不用添加支撑结
构，仅将零件模型直接导入软件即可，本实施例中零件模型以.stp格式呈现，所用软件为3DExperience软件。
具体的步骤如下：
S1：导入打印模型：把零件以.stp格式导入3DExperience软件；由于该零件不用添加支撑结构，本实施例只在零件底部增加了0.5mm的加工余量，直接在基板上打印成型；
S2：创建机器属性：以EOSM290为打印机型，设置成型空间尺寸为250×250×325mm，基板厚度为30mm，并以螺栓固定、在基板四个角落开设孔槽，气体自-Y→+Y方向流动、气流速度3×10-3m3/s，光斑直径0.1mm、跳转速度3m/s，刮刀移动速度0.1m/s～0.5m/s，激光功率260W、扫描速度900mm/s、扫描间距0.1mm、层厚40μm、预热温度80℃；
S3：设置摆放位置：为了保证打印成功，同时避免添加支撑，所以直接将零件底部大平面贴合基板、放置在平台中心成型；
S4：划分扫描路径：选择条带状扫描方式，条带长度10mm、宽度5mm，由于零件没有支撑，所以不用考虑零件和支撑的扫描顺序，然后预览划分的扫描路径，没有问题后开始下一步；
S5：划分网格、设置材料属性：基于热力耦合算法，自动划分零件网格，最小网格尺寸0.4mm，基板由于形状规则，设定最小网格10mm，零件和基板的材料均为GH3625；
S6：设置边界条件：将零件与基板之间采取自动连接，位置连接公差设为0.5mm，此时软件将会自动将所有误差范围0.5mm内的零件和基板连接起来。初始温度80℃、熔融温度1300℃、移动热源为集中式、热导率为12.1w/(m.k)，然后设置好仿真计算的时间步进值1000s、计算结果输出内容为位移、应力；
S7：计算并分析结果：调出位移计算结果如图3所示，可见，火焰筒外壁直径较大，在熔化后冷却过程中由于没有XY平面方向上的约束用以抵抗向内收缩的趋势，因此外壁最大变形量达3.93mm，火焰筒底部直接和基板相连，其变形量最小，符合此类零件的变形特征；
S8：提取向量场结果：在菜单<场>模块中选择<向量场>，以法向位移为模板，以计算后变形模型为对象，将向量场以CSV格式导出并保存；
S9：数字化反变形设计：在新窗口中将计算后翘曲变形模型打开，利用<向量场转化>工具以变形模型为对象，以步骤S8中导出的CSV格式文件为向量场对变形模型进行反变形设计转化，同时施加-1倍的位移因子，这样便得到一次反变形补偿模型并导出，一次反变形补偿模型如图4所示，可见反变形补偿后，原本外壁向内收缩的趋势改为了向外凸出，这样有利于对SLM成型过程中原变形趋势进行抵消，从而获得高质量成形件；
S10：反变形补偿模型迭代计算：以一次反变形补偿模型为初始模型，重复完成步骤S1到步骤S7，进行新一轮SLM成型过程仿真计算，得到新的位移结果如图5所示，可以看出，此次计算后，模型整体较接近理想状态，外壁变形量在3mm左右，与步骤S7中原模型向内收缩量基本接近，说明反变形补偿模型迭代计算对原变形趋势起到了较好的抵消作用；
S11：打印加工：以步骤S9中得到的一次反变形补偿模型为打印模型导入EOSM290打印机自带的前处理软件EOSPRINT中，模型摆放位置及打印工艺与仿真计算相同，然后将加工文件导入打印机中开始打印；
S12：打印件后处理：将打印完的零件放入热处理炉中进行去应力退火，然后利用线切割机将零件从基板上分离，分离后人工将零件上的支撑去除掉，最后对零件喷砂及打磨抛光，即得最终的燃烧室火焰筒。
从上述实施例可以看出，利用本发明提出的方法可以制造出高质量的薄壁件，同时还可解决SLM成型薄壁件的翘曲变形问题。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种复杂薄壁件的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：
步骤一：将待打印零件模型导入设计软件，并设置打印条件和仿真计算的过程控制条件；
步骤二：根据所述打印条件和仿真计算的过程控制条件进行仿真计算；
步骤三：将仿真计算得到的计算结果以向量场表示并生成翘曲模型；
步骤四：将所述翘曲模型以变换向量的方式转化成反变形补偿模型；
步骤五：以所述反变形补偿模型为初始的待打印零件模型，重复完成步骤一到步骤二，若仿真计算结果在设定的偏差允许范围内则以所述反变形补偿模型进行打印。
2.根据权利要求1所述的复杂薄壁件的制造方法，其特征在于，
若仿真计算结果在设定的偏差允许范围之外，则重复步骤三到步骤五，直至所述仿真计算结果在设定的偏差允许范围内。
3.根据权利要求1所述的复杂薄壁件的制造方法，其特征在于，
所述零件模型包括单独的零件模型或零件和支撑组成的复合模型。
4.根据权利要求1所述的复杂薄壁件的制造方法，其特征在于，
设置打印条件和仿真计算的过程控制条件包括以下步骤：
根据待打印零件设置打印机的属性；
根据待打印零件形状确定所述零件的摆放位置；
根据所述零件特征和使用需求划分扫描路径和扫描顺序；
根据所述零件的几何特征选择特定的划分方式进行网格划分，并设定零件、支撑和基板的网格尺寸和材料属性；
建立零件、支撑和基板三者间的装配关系，定义初始温度、移动热源、热导率等参数，规定好仿真计算的过程控制条件。
5.根据权利要求4所述的复杂薄壁件的制造方法，其特征在于，
所述打印机属性包括打印机的空间尺寸、基板厚度及固定方式、气体流场方向及流量、光斑大小及跳转速度、刮刀移动速度和打印工艺参数。
6.根据权利要求4所述的复杂薄壁件的制造方法，其特征在于，
所述摆放位置包括零件的摆放方向及在基板上的空间位置。
7.根据权利要求4所述的复杂薄壁件的制造方法，其特征在于，
所述方法还包括在划分扫描路径和扫描顺序完成后检查Z轴截面方向上的路径形状是否正确。
8.根据权利要求1所述的复杂薄壁件的制造方法，其特征在于，
将所述翘曲模型以变换向量的方式转化成反变形补偿模型包括以下步骤：
将初始计算后的翘曲变形模型在新的窗口下打开；
在反变形补偿设计界面将提取出的向量场赋予到所述翘曲模型上；
在所述翘曲模型上施加位移因子以映射变形从而得到反变形补偿模型。
9.根据权利要求1所述的复杂薄壁件的制造方法，其特征在于，
根据所述打印条件和仿真计算的过程控制条件进行仿真计算后初步判断零件的变形位置及大小是否存在明显错误，若无明显错误则直接进行步骤四，若存在明显错误，则重新检查步骤一到步骤二的设置是否有误。
10.根据权利要求1-9任一项所述的复杂薄壁件的制造方法，其特征在于，
以所述反变形补偿模型进行打印包括以下步骤：
将所述反变形补偿模型按照仿真计算中的设置导入3D打印机，并设置好打印工艺参数开始打印；
将打印完的零件进行去应力退火后将零件从基板上分离，若所述零件模型中还有支撑，则在零件和基板分离后将零件上的支撑去除，最后对零件喷砂及打磨抛光。
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| CN202211685729.8A CN116079077A (zh) | 2022-12-27 | 2022-12-27 | 一种复杂薄壁件的制造方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116689781A (zh) * | 2023-06-15 | 2023-09-05 | 常州工学院 | 一种反变形补偿的增材制造成形精度控制方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110666170A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-01-10 | 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 | 用于复杂零件slm成型的支撑结构设计方法 |
| CN113158368A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-23 | 西安交通大学 | 一种增减材复合制造零件变形的预测及控制方法与设备 |
| CN114226641A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-03-25 | 上海交通大学 | 一种基于节点位移传递的熔模精密铸件反变形设计方法 |
| CN114444361A (zh) * | 2022-01-29 | 2022-05-06 | 杭州电子科技大学 | 基于热应力仿真-ann几何补偿的模型边沿打印精度提升方法 |
| CN114919181A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-08-19 | 北京航空航天大学 | 连续纤维3d打印过程动态模拟及打印件翘曲变形的预测方法 |
-
2022
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110666170A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-01-10 | 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 | 用于复杂零件slm成型的支撑结构设计方法 |
| CN113158368A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-23 | 西安交通大学 | 一种增减材复合制造零件变形的预测及控制方法与设备 |
| CN114226641A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-03-25 | 上海交通大学 | 一种基于节点位移传递的熔模精密铸件反变形设计方法 |
| CN114444361A (zh) * | 2022-01-29 | 2022-05-06 | 杭州电子科技大学 | 基于热应力仿真-ann几何补偿的模型边沿打印精度提升方法 |
| CN114919181A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-08-19 | 北京航空航天大学 | 连续纤维3d打印过程动态模拟及打印件翘曲变形的预测方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116689781A (zh) * | 2023-06-15 | 2023-09-05 | 常州工学院 | 一种反变形补偿的增材制造成形精度控制方法 |
| CN116689781B (zh) * | 2023-06-15 | 2024-02-02 | 常州工学院 | 一种反变形补偿的增材制造成形精度控制方法 |
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