一种基于轮廓特征的金属零件增材制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103350321A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103350321103350321A(43)申请公布日2013.10.16(21)申请号201310219476.X(22)申请日2013.06.04(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人张海鸥谢仰彭彦召王桂兰(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人曹葆青(51)Int.Cl.B23P15/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书5页说明书5页附图1页附图1页(54)发明名称一种基于轮廓特征的金属零件增材制造方法(57)摘要本发明公开了一种基于轮廓特征的金属零件增材制造方法，包括以下步骤：①建立金属零件CAD几何模型，并提取STL模型；②根据零件轮廓特征及复杂程度确定其制造方向，并进行零件增材制造的路径规划；③利用分层切片软件对STL模型进行合理切片，由计算机根据这些轮廓信息生成控制指令；④板料送料机构在控制指令的控制下送出设定宽度及厚度的板料并剪断；⑤在电阻焊或摩擦搅拌焊产生的热量及辊压作用下完成层与层之间的焊合，同时复合同工位铣削完成轮廓毛刺的去除；重复上述④至⑤过程，直至完成整个零件的成形加工，如未达到零件精度要求，可最后增加零件精加工步骤。本发明与现有技术相比，具有工序少、成型质量高、加工周期短、成本低等优点。CN103350321ACN10352ACN103350321A权利要求书1/1页1.一种基于轮廓特征的金属零件增材制造方法，包括以下步骤：(1)根据金属零件的形状与尺寸选择板料的宽度与厚度，建立金属零件CAD几何模型，提取零件的STL模型；(2)根据STL模型以及原料的宽度和厚度，由分层切片软件提取STL模型的轮廓点集并填充，由计算机根据这些轮廓信息生成控制指令；(3)板料送料机构根据控制指令按照金属零件的轮廓轨迹移动，或送料机构不动，工作台根据控制指令按金属零件的轮廓轨迹移动，送出与设定的轨迹宽度及厚度相同的金属板料；(4)边送料边焊合，完成当前层与上一层的焊合，之后剪断板料；(5)祛除零件轮廓毛刺，在焊合工位上同步完成铣削加工；(6)工作台下降零件制造所需的一个层厚，重复上述步骤(3)至(5)的过程，直至完成整个零件的成形。2.根据权利要求1所述的一种基于轮廓特征的金属零件增材制造方法，其特征在于，步骤(4)中，利用电阻焊或摩擦搅拌焊产生的热量及辊压作用完成当前层与上一层的焊合。3.根据权利要求1所述的一种基于轮廓特征的金属零件增材制造方法，其特征在于，所述板料的厚度和宽度为电阻焊及摩擦搅拌焊可焊合的厚度和宽度。4.根据权利要求1或2或3所述的基于轮廓特征的金属零件增材制造快速成形方法，其特征在于：所述金属零件材料包括低碳钢、低合金钢、铝合金或者高温合金钢在内的所有适合电阻焊及摩擦搅拌焊的材料。2CN103350321A说明书1/5页一种基于轮廓特征的金属零件增材制造方法技术领域[0001]本发明属于金属零件成形制造技术，具体为一种基于轮廓特征的金属零件增材制造方法。背景技术[0002]快速原型制造技术(RapidPrototypingandManufacturing，简称RPM)起源于20世纪80年代末，由于其原理的独特之处和工艺上的优势，快速原型制造技术从初试时功能验证的塑料、石蜡、纸等非金属原型快速成形技术，到直接或间接制备各种模具的快速制造技术，再到目前的快速金属零件快速制造技术，快速原型制造技术取得了快速的发展和实际的应用。在现阶段金属零件的快速制造技术大约有30多种，按照热源特点进行分类主要有激光快速成型技术，如选区激光熔融(SelectiveLaserMelting，SLM)、直接金属激光烧结(DirectMetalLaserSintering，DMLS)和激光近形制造(LaserEngineeringNetShaping，LENS)；电子束快速成形技术，如电子束熔融(ElectronBeamMelting，EBM)和电子束实体自由成形(ElectronBeamFreeformFabrication，EBF3)；等离子熔积快速成形技术，如等离子熔积直接制造(PlasmaPowderDepositionManufacturing，PPDM)；电弧熔积快速成形技术，如电弧直接制造技术(ArcDirectRapidPrototypingManufacturing，ADRPM)。[0003]不同的快速成形制造技术各有优劣，如：激光熔覆快速成形技术，由于全部材料都要经过固-液-固相变过程，导致体积变化大，残余应力和变形大且需要大功率激光器设备，成本较高，熔积效率低；电子束快速成形技术，由于电子