[发明专利]分层块体金属增材制造方法

权利要求书

1.分层块体金属增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据零件的结构设计出零件三维模型，确定零件三维模型成形生长方向；

步骤2：利用切分软件将经步骤1获得的零件三维模型在成形生长方向上进行分层块处理，将最下层层块记为1号层块，次层记为2号层块，依次排序，直至最顶层，得到多层块，并生成多层块信息；

步骤3：利用切分软件将步骤2获得的每层层块切分为多个厚度相同的基础单块和与基础单块形状互补的互补单块，分别对每层的基础单块和互补单块进行排序，并生成各层单块信息；

所述单块排序的具体方法为：

步骤3.1：对基础单块排序：随机选取任意基础单块，定义为1号单块，然后以1号单块为基准，距离1号单块最远的基础单块定义为2号单块；在剩余基础单块中与1号单块、2号单块距离之和最大的基础单块定义为3号单块；距离前三号单块距离之和最大的基础单块定义为4号单块；距离前四号单块距离之和最大的基础单块定义为5号单块；依次排序，第n个单块为与n-1、n-2、n-3、n-4、n-5号单块距离之和最大的基础单块，按上述方法排序，直至最后一个基础单块，定义为m号单块；

步骤3.2：对互补单块排序：利用步骤3.1中与基础单块相同的排序方法对互补单块排序，互补单块起始序号为m+1号，直至最后一个互补单块；

步骤4：利用切分软件将步骤3已排序的每个单块进行切片分层，得到多层切片，并生成多层切片信息；

步骤5：将经步骤2生成的多层块信息、经步骤3生成的单块信息和经步骤4生成的多层切片信息传输到金属增材制造设备中；

步骤6：启动金属增材制造设备，按顺序逐单块、逐层块进行零件增材制造，最终获得成形零件。

2.根据权利要求1所述的分层块体金属增材制造方法，其特征在于，所述基础单块和互补单块为带有坡度的凸台式单块。

3.根据权利要求1所述的分层块体金属增材制造方法，其特征在于，所述基础单块的横截面形状为正方形、正六边形、圆形或正三角形。

4.根据权利要求1所述的分层块体金属增材制造方法，其特征在于，所述步骤2中，所述多层块的每层厚度h的范围为：10mm≤h≤100mm。

5.根据权利要求1所述的分层块体金属增材制造方法，其特征在于，所述步骤4中，所述多层切片的每层高度Δh的范围为：0.5mm≤Δh≤3mm。

6.根据权利要求1所述的分层块体金属增材制造方法，其特征在于，所述步骤6中，零件增材制造过程包括以下步骤：

步骤6.1：根据零件结构特征规划零件切片扫描轨迹；

步骤6.2：从1号层块的1号单块开始，利用金属增材制造设备逐单块、逐层块成形，直至成形完最后一个单块。

7.根据权利要求6所述的分层块体金属增材制造方法，其特征在于，所述步骤6.1中，零件切片扫描轨迹的规划方法为：在零件单层切片的轮廓线处随机选取一点作为起始点，以该点切线为基准，在零件单层切片轮廓范围内形成平行线系，每条平行线为单层切片增材制造成形熔池扫描运动轨迹中轴线，相邻平行线首尾相连形成单层切片成形熔池扫描运动轨迹，相邻平行线间距为光斑或熔池的运行单道间距，记为d，光斑半径或熔池半径≤d＜光斑直径或熔池直径。

8.根据权利要求1所述的分层块体金属增材制造方法，其特征在于：所述金属增材制造设备为激光立体成形设备、氩弧焊立体成形设备或电子束立体成形设备。

9.根据权利要求8所述的分层块体金属增材制造方法，其特征在于，所述步骤6中，采用激光立体成形设备的加工参数为：激光功率500～8000W，光斑直径0.5～8mm，光斑运行单道间距0.25～4mm，光斑移动速度10～30mm/min。