[发明专利]将提高部件精度并减少对后处理的需要的针对增材制造（AM）设计部件的方法

说明书

本申请涉及将提高部件精度并减少对后处理的需要的针对增材制造(AM)设计部件的方法，并提供一种制造具有用于接收插入件的开口的部件的方法，该方法包括形成具有内表面的开口，其中内表面具有包括多个侧面的多边形横截面。多边形横截面包括面积比插入件的横截面大的多边形，并且当插入件插入开口中时，侧面约束插入件以将插入件定位在开口中。

技术领域

本公开涉及制造用于插入件的开口的方法。

背景技术

许多结构(如飞行器结构)由利用诸如销或铆钉的紧固件固定在一起的结构部件组装而成。目前的做法通常包括首先将部件夹在一起，使穿过两个部件的孔对准。然后将紧固件插入每个孔中，其中紧固件的头部位于结构件的一侧，并且紧固件的尾部从结构部件的相对侧伸出。

飞行器通常包括数千个这样的结构部件，并且因此大量的带孔部件需要以高精度和严格公差要求制造。用于定位所述部件的工具(例如定位夹具)和用于制造所述孔的工具(例如钻夹具)需要高精度，并且具有更严格的公差要求。目前，增材制造用于制造此类部件和工具，打印部件和工具，以使孔没有内部特征或使孔具有尺寸过小的内部特征(即孔的直径过小，无法接收紧固件)。然后在打印后加工过程(例如，手动或计算机数控(CNC)铣削过程)期间，对内部特征或孔进行精加工或将其合并到部件中。然而，打印后加工增加了成本和交付周期，并且可能损害部件的打印公差。立体光刻(STL)计算机辅助设计(CAD)文件用于控制部件的CNC铣削或增材制造过程。然而，STL文件的分辨率是导致部件不精确的另一个因素。提高STL文件的精度的现有解决方案是增加用于表示部件表面的三角形细分的数量(即，使网格三角形更小)。然而，这导致部件的STL文件大小呈指数级增长。此外，这种方法不能解决部件建造过程期间由打印机导致的任何不精确性。

需要的是制造用于接收紧固件的孔的更高效和更精确的方法。本公开满足该需要。

发明内容

本公开描述了一种制造具有用于接收插入件的开口的部件(产品或工具)的方法，该方法包括形成具有内表面的开口，该内表面包括多个切面(facets)，该开口的横截面面积具有第一横截面面积，其大于该插入件的第二横截面面积，该插入件包括外接触表面，切面各自包括在切点处与外接触表面相切的平面，当将插入件插入开口中时，该切面约束插入件以便将插入件定位在开口中，并且其中切点是内表面和外接触表面之间仅有的接触点。

该方法可以以多种方式呈现，包括但不限于以下方式。

1.一种方法，其中内表面具有包括多个侧面的多边形横截面。该多边形横截面包括面积比插入件的横截面大的多边形，并且当将插入件插入开口中时，侧面约束插入件以便将插入件定位在开口中。该侧面在离散点处与插入件的外接触表面相切，并且切点是内表面和外表面之间仅有的接触点。

2.该方法还包括使用增材制造来制造部件和开口(例如，根据三维模型数据将材料接合以制作物体，将材料逐层沉积以构建物体的过程)。

3.根据以上示例中的任一项所述的方法，还包括生成数据文件，该数据文件包括多边形横截面或开口的尺寸和形状；并且其中制造包括形成具有从数据文件获得的形状和尺寸的开口。

4.根据示例1-3中的任一项所述的方法，其中制造该部件的设备使用通过在从数据文件确定的位置逐层(1006)沉积、融合或固化材料来增材制造部件的方法，以便形成包含材料的部件。

5.根据示例1-4所述的方法，还包括使用增材制造来制造部件，其中(1)内表面包括平面切面，无论数据文件的大小如何，该平面切面均由数据文件完全精确地表示，(2)该平面切面在切点处接触插入件，使得仅将切点处的制造公差转移到插入件，而不是将整个全部的部件的公差转移到插入件，以及(3)转移到插入件的公差使得“如打印的”部件能够在很少或没有平面切面的后处理的情况下满足“如设计的”公差要求。

6.根据示例1-4中的任一项所述的方法，其中每个开口的平面切面的数量在3与16之间。