[发明专利]一种基板作为零件一部分的激光选区熔化成形方法

说明书

本发明涉及一种基板作为零件一部分的激光选区熔化成形方法，该成形方法首先对需要激光成形的零件进行三维建模，当模型高度高于本设备中Z轴方向最大成形尺寸时，将模型中多出来的且小于成形基板厚度的尺寸考虑到成形基板中；然后将该部分从原模型中切除掉，重新建模；对重新建模的零件进行前处理分析，并将数据传送至激光选区熔化设备，进行激光成形；成形完后，将带成形基板的成形零件取出，通过数控机床切削掉成形基板上非零件结构部分，从而得到大于激光选区熔化设备最大Z轴成形尺寸的零件。本发明可在不更换大型成形设备情况下，实现成形Z轴方向最大尺寸略高于设备Z轴方向最大尺寸的零件的激光成形，经济有效。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，特别是涉及一种基板作为零件一部分的激光选区熔化成形方法。

背景技术

激光选区熔化(又称作增材制造或金属3D打印)技术，是近些年来出现的一种新型加工方法，该技术采用的原材料均为几十到几百微米的粉末，在成型过程中，通过供粉机构与铺粉机构将粉末均匀平摊在成形基板上，再利用激光等能量源将表面特定几何形状区域的粉末熔化，产生冶金结合，最终使零件逐层长出从而实现立体成型的过程。该种设备在成形加工过程中，设备成形轴的实际尺寸限制了零件的最终成形尺寸。随着该项技术的普及应用，对于成形尺寸较大的设备需求越来越旺盛，然而，大型设备的研发需要大量资金与技术能力的投入，目前能做出大型幅面的该类设备只有国际上少数几个公司，且该设备极其昂贵，动辄上千万元。

在零件立体成形的过程中，设备Z轴方向的成形尺寸限制了零件的成形高度，目前市面上现有设备Z轴方向最大成形尺寸为420mm，在设备成形轴结构设计中，由于Z轴方向最大成形尺寸每增加一定高度，则成形轴需要至少增加2倍以上高度。继续增大Z轴方向成形尺寸，则设备的整体结构与操作方式将要进行较大的改动，需要重新进行设备的研发与试制或者直接采购超大型相关设备，造成极大的成本投入。此外，零件成形过程中需要在成形基板上逐层长出，而成形基板为了多次重复利用，一般尺寸在30mm-50mm之间。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基板作为零件一部分的激光选区熔化成形方法，采用该成形方法在不更换大型设备情况下，当成形零件与成型基板材料完全相同，且成形零件Z轴方向最大尺寸略高于设备Z轴方向最大尺寸时，可以将成形基板的厚度考虑到成形零件设计过程中，直接在成形基板上进行成形零件中部以上结构成形；待成形结束后，再将成形基板上零件部分通过机床机械加工出来，从而实现超过设备Z轴方向最大成形尺寸的零件成形。

本发明是这样实现的，一种基板作为零件一部分的激光选区熔化成形方法，包括如下步骤：

1)首先对需要激光成形的零件进行三维建模，当模型高度高于本设备中Z轴方向最大成形尺寸时，将模型中多出来的且小于成形基板厚度的尺寸考虑到成形基板中；

2)然后将该部分从原模型中切除掉，重新建模；

3)对重新建模的零件进行前处理分析，并将数据传送至激光选区熔化设备，进行激光成形；

4)成形完后，将带成形基板的成形零件取出，通过数控机床切削掉成形基板上非零件结构部分，从而得到大于激光选区熔化设备最大Z轴成形尺寸的零件。

在上述技术方案中，优选的，所述步骤1)中，需要激光成形的零件在CAD软件中进行建模，并在建模时考虑零件的最大高度H，若零件的最大高度H高出激光选区熔化设备Z轴方向的最大尺寸H0，则将零件底部H-H0部分高度设计并没入到成形基板中，并以高度H0将零件分割为A、B两部分。

在上述技术方案中，优选的，所述分割后的零件A部分高度为H0，B部分高度为H-H0。

在上述技术方案中，进一步优选的，所述分割后的零件B部分高度H-H0小于成形基板厚度H1。