[发明专利]基于选区激光熔化的液压阀块轻量化设计方法

权利要求书

1.一种基于选区激光熔化的液压阀块轻量化设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)选用液压阀块的加工用原料；

(2)进行液压阀块单根流道的试制，从而确定流道的壁厚与截面形状；

(3)进行边界约束条件设置，包括空间约束条件、制造约束条件以及加工约束条件；

(4)对各个液压元件之间的连接关系、功能原理及流线进行提取，从而对主要工作流道和非主要工作流道进行区分；

(5)进行主要工作流道的建模及优化设计，包括主要工作流道的建模、液压元件接口的排布设计及基于减小压损的流道路径规划；

(6)进行局部结构建模及优化设计，包括局部结构的建模、非主要工作流道优化设计、支撑结构设计；

(7)对选区激光熔化成形工艺参数进行调控；

(8)对液压阀块模型进行建模、成形制造及后处理操作；

(9)成形制造及后处理结束后，进行成形质量检验以及成形阀块的性能试验。

2.根据权利要求1所述的一种基于选区激光熔化的液压阀块轻量化设计方法，其特征在于，所述加工用原料为采用气雾化生产的粉末材料；所述粉末材料选自316L不锈钢粉末、钛合金粉末、铝合金粉末、模具钢粉末。

3.根据权利要求1所述的一种基于选区激光熔化的液压阀块轻量化设计方法，其特征在于，所述单根流道试制时，首先采用圆截面流道进行成形，单根流道试制结束后进行检测及试验，进而确定合理的壁厚以保证流道可以承受预定载荷工况下的压力；若圆形截面流道的内表面粗糙度超过所设定Sa阈值，则考虑设计其他非圆截面流道。

4.根据权利要求3所述的一种基于选区激光熔化的液压阀块轻量化设计方法，其特征在于，所述检测及试验包括内表面粗糙度的测量、截面轮廓测量以及耐压试验。

5.根据权利要求3所述的一种基于选区激光熔化的液压阀块轻量化设计方法，其特征在于，所述其他非圆截面流道采用菱形、水滴形、三角形。

6.根据权利要求1所述的一种基于选区激光熔化的液压阀块轻量化设计方法，其特征在于，所述步骤(3)中，空间约束条件包括液压阀块的空间尺寸约束、液压元件拆装所需的扳手空间约束；

制造约束条件包括增材制造时的构建方方向、支撑结构的设计、刮刀与零件摆放位置之间的夹角；

加工约束条件包括连接接口的加工、安装平面的加工以及加工余量的合理设置。

7.根据权利要求1所述的一种基于选区激光熔化的液压阀块轻量化设计方法，其特征在于，在步骤(5)中，如果流道路径规划后的流道压损降低不超过设定的压损阈值时，则重新进行液压元件接口的排布。

在步骤(6)中，在局部结构建模中发现有通过后处理难以去除的外部支撑，则重新调整液压元件接口的排布；

在步骤(9)中，如果成形质量检验后发现流道内表面粗糙度超过所设定Sa阈值，则重新返回步骤(7)进行工艺参数的调整。

8.根据权利要求1所述的一种基于选区激光熔化的液压阀块轻量化设计方法，其特征在于，步骤(8)中成形采用选区激光熔化设备成形，后处理包括电火花线切割、表面处理及接口加工。

9.根据权利要求8所述的一种基于选区激光熔化的液压阀块轻量化设计方法，其特征在于，所述激光选区熔化成形设备的输出功率为180-220w，光斑直径为70um，曝光时间为70-90us，扫描间距为90-110um，层厚为40-60um，扫描速度为750-800mm/s。

10.根据权利要求1所述的一种基于选区激光熔化的液压阀块轻量化设计方法，其特征在于，在步骤(9)中成形质量检验采用工业CT扫描，成形阀块的性能试验采用压损实验。