[发明专利]一种悬垂圆截面流道的轻量化主动支撑结构

说明书

本发明公开了一种悬垂圆截面流道的轻量化主动支撑结构，包括旋绕菱形主动支撑结构和拉伸孔板主动支撑结构，悬垂圆截面流道支撑在旋绕菱形主动支撑结构上，拉伸孔板主动支撑结构固定在旋绕菱形主动支撑结构下，拉伸孔板主动支撑结构与增材制造的安装面相连接，且悬垂圆截面流道的成形方向垂直于安装面，所述悬垂圆截面流道通过SLM快速成形技术制造成形。实现SLM制造过程中悬垂圆截面流道的一次性成形而无需后处理去除支撑，同时增加零件各部分连接的强度和稳定性。

技术领域

本发明属于增材制造领域，并应用于液压领域中悬垂液压流道的成形，尤其涉及一种悬垂圆截面流道的轻量化主动支撑结构。

背景技术

增材制造(Additive Manufacturing,AM)技术即3D打印技术，区别于传统的车铣刨磨等依赖多工序结合制造零件的“减材制造”加工方式，它基于离散-叠加成形原理，利用CAD三维模型生成STL格式文件后导入相关3D打印机软件中，利用计算机控制打印材料逐层堆积，最终一次形成三维实体。选区激光熔化技术(SLM)是增材制造技术的一种，采用粉末为成形材料，激光为能量源，在扫描振镜的控制下按照一定的路径快速照射粉末对零件截面逐层进行激光熔化，形成冶金熔覆层，SLM成形机工作时，在基板上用刮刀铺一层金属粉末，然后用激光束，使其熔化、凝固，形成冶金熔覆层，然后将基板下降与单层沉积厚度相同的高度，在铺一层粉末进行激光扫描加工，重复这样的过程直至整个零件成形结束。

在SLM过程中，悬垂结构的构建需要添加支撑，它们通常起着连接和散热的作用。支撑的作用主要是防止零件受到激光熔化过程中产生的残余应力发生翘曲或塌陷。同时实体支撑具有比粉末更好的热导性，可以将热量从部件的热隔离区域更快地传递出去，否则这些区域的冷却速度会过慢，对零件表面光洁度和材料性能产生不良的后果。但大量使用支持会消耗更多的材料来制造零件，同时也花了更长的时间。构建完成后还要删除附加的支持结构并清理支持区域，这会增加更多不必要的成本。支撑通常又长又薄，温度梯度过大时容易发生热翘曲，损伤铺粉结构，导致铺粉不平整，从而使得制造过程失败。因此在模型构建中，考虑结构的自支撑性，即在寻找最优结构的同时满足结构无需添加额外支撑便可完好打印的要求，具有非常重要的工程应用价值。

发明内容

本发明的目的在于去除SLM增材制造过程中的支撑结构，提供了一种基于选区激光熔化(SLM)成形技术的液压集成块中悬垂圆截面流道的轻量化主动支撑结构设计方法。由于SLM成形过程中悬垂结构的特殊性，为使其能够顺利成形，通常制造过程中会用预处理软件生成支撑结构。该支撑结构不美观，且需要后续加工去除，增加零件制造成本和周期。因此，本发明所要解决的技术问题是设计出一种悬垂圆截面流道的轻量化主动支撑结构，实现SLM制造过程中悬垂圆截面流道的一次性成形而无需后处理去除支撑，同时增加零件各部分连接的强度和稳定性。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：一种悬垂圆截面流道的轻量化主动支撑结构，应用对象是SLM增材制造的液压集成块中的悬垂圆截面流道。通过设计主动支撑结构将悬垂圆截面流道与安装面相连接，实现悬垂圆截面流道的顺利成形且无需后处理去除支撑，增加零件各部分连接的强度和稳定性，减少原材料的浪费和生产周期。悬垂圆截面流道的轻量化主动支撑结构包括旋绕菱形主动支撑结构和拉伸孔板主动支撑结构，悬垂圆截面流道支撑在旋绕菱形主动支撑结构上，拉伸孔板主动支撑结构固定在旋绕菱形主动支撑结构下，拉伸孔板主动支撑结构与增材制造的安装面相连接，且悬垂圆截面流道的成形方向垂直于安装面，所述悬垂圆截面流道通过SLM快速成形技术制造成形。

进一步的，所述旋绕菱形主动支撑结构包括截面为类等腰直角三角形的实体拉伸结构，实体拉伸结构的两直角边与悬垂圆截面流道外壁相切，实体拉伸结构上具有绕悬垂圆截面流道轴线旋绕切除的第一孔洞。

进一步的，形成第一孔洞的旋转截面形状为正方形，且正方形的一对角线垂直于悬垂圆截面流道的轴线。