[发明专利]一种嵌入预制件的金属工件加工方法

权利要求书

1.一种嵌入预制件的金属工件加工方法，其特征在于，该工件为具有随形冷却水道的模具，该方法包括以下步骤：

(a)三维模型的建立及分区

针对待加工的工件建立对应的三维模型，根据模型设计合适的内部管道，并将所述内部管道及复杂局部区域定义为预制件区，同时将其余的区域定义为打印区；该打印区进一步地被划分为小于所述预制件所在平面高度的前打印区和大于所述预制件所在平面高度的后打印区，并在所述前打印区模型上设计出用于定位所述预制件的凹槽，从而得到目标前打印区；

(b)不同区域的加工及嵌入处理

首先，采用传统方式加工所述内部管道和所述复杂局部区域；然后采用3D打印技术加工所述目标前打印区，并将所述预制件嵌入所述定位凹槽内并通过焊接进一步固定；接着继续采用3D打印技术加工所述后打印区；最后对得到的3D打印成型件进行微量的机械加工和表面处理，由此获得最终的具有复杂内部管道及复杂局部区域的工件。

2.如权利要求1所述的嵌入预制件的金属工件加工方法，其特征在于，所述预制件区和所述打印区所使用的材料根据工件性能要求选择，并且这两块区域的材料为相同材料或者不同材料。

3.如权利要求1或2所述的嵌入预制件的金属工件加工方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述内部管道的横截面被设计为圆形、椭圆形、三角形或矩形；所述内部管道被设计为圆形时，采用弯管的方式进行制造。

4.如权利要求3所述的嵌入预制件的金属工件加工方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述复杂局部区域采用锻造联合机加工或铸造联合机加工的方式进行制造。

5.如权利要求3所述的嵌入预制件的金属工件加工方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述复杂局部区域采用热处理方式进行制造。

6.如权利要求1所述的嵌入预制件的金属工件加工方法，其特征在，在步骤(b)中，所述3D打印方法包括电弧熔丝增材制造，选区激光熔化3D打印，电子束选区熔化3D打印或激光熔覆快速成型技术，并根据不同的3D打印方法选择不同的3D打印成型系统。

7.一种嵌入预制件的金属工件加工方法，其特征在于，该工件为具有随形冷却水道的模具，该方法包括以下步骤：

(i)三维模型的建立及分区

针对待加工的工件建立对应的三维模型，根据模型设计合适的内部管道，将所述内部管道及复杂局部区域定义为预制件区，同时将基座区域定义为基体区，并在所述基体区设计出用于固定预制件的定位孔或定位槽，最后其余的区域定义为打印区；

(ⅱ)不同区域的加工及嵌入处理

首先，采用传统方式加工所述内部管道和所述复杂局部区域；然后采用铸造与机加工联合或锻造与机加工联合的方式制备所述基体区，并将所述预制件固定在所述基体上；接着采用3D打印技术加工所述打印区；最后对得到的3D打印成型件进行微量的机械加工和表面处理，由此获得最终的具有复杂内部管道及复杂局部区域的工件。

8.如权利要求7所述的嵌入预制件的金属工件加工方法，其特征在于，所述预制件区、所述基体区和所述打印区所使用的材料根据工件性能要求选择，并且这三块区域的材料为相同材料或者不同材料。

9.如权利要求7或8所述的嵌入预制件的金属工件加工方法，其特征在于，在步骤(ⅱ)中，所述内部管道的横截面被设计为圆形、椭圆形、三角形或矩形；所述内部管道被设计为圆形时，采用弯管的方式进行制造。

10.如权利要求9所述的一种嵌入预制件的金属工件加工方法，其特征在于，在步骤(ⅱ)中，所述复杂局部区域采用锻造联合机加工或铸造联合机加工的方式进行制造。

11.如权利要求9所述的一种嵌入预制件的金属工件加工方法，其特征在于，在步骤(ⅱ)中，所述复杂局部区域采用热处理方式进行制造。

12.如权利要求7所述的嵌入预制件的金属工件加工方法，其特征在于，在步骤(ⅱ)中，所述3D打印方法包括电弧熔丝增材制造，选区激光熔化3D打印，电子束选区熔化3D打印或激光熔覆快速成型技术，并根据不同的3D打印方法选择不同的3D打印成型系统。