[发明专利]确定在水力侵蚀研磨方法中成型以形成成品零件的毛坯零件的几何形状的方法

说明书

本发明涉及一种确定在水力侵蚀研磨方法中成型以形成成品零件的毛坯零件的几何形状的方法，其包括以下步骤：(a)创建待制造的成品零件的结构模型，所述待制造的成品零件的结构模型用作下一步骤(b)的第一次执行的初始模型；(b)对水力侵蚀研磨方法进行数学仿真，利用该数学仿真，从初始模型开始产生具有修正的几何形状的中间模型；(c)将步骤(b)中产生的中间模型与成品零件的结构模型进行比较，并确定待制造的成品零件的结构模型与中间模型之间在结构模型的每个节点处与成品零件的结构模型的表面正交的距离，并将该正交距离与预定极限值进行比较；(d)通过在步骤(b)中用作初始模型的模型的表面上的每个节点处，以相反的符号与该表面正交地加上在步骤(c)中确定的距离的5‑99％，并且重复步骤(b)至(d)，从而创建所述部件的修正模型，如果在步骤(c)中确定的正交距离在至少一个节点处大于预定极限值，则将在步骤(d)中创建的修正模型在步骤(b)中用作新的初始模型；(e)当在步骤(c)中在每个节点处确定的成品零件的结构模型和中间模型之间的正交距离降至低于预定极限值时，终止仿真，最后执行的步骤(b)的初始模型对应于待确定的毛坯零件几何形状。

技术领域本发明涉及一种确定在水力侵蚀研磨方法中成型以形成成品零件的毛坯零件的几何形状的方法。

背景

水力侵蚀研磨方法是其中包含研磨颗粒的液体在待加工的表面上流动的加工方法。在流动期间，包含在液体中的研磨颗粒撞击待加工部件的表面，使得相应的表面在冲击期间从部件上被研磨颗粒侵蚀性材料侵蚀性地研磨。在这种情况下，取决于研磨颗粒的几何形状、特别是形状和尺寸分布，可以进行非常精细的表面加工，特别是也可以处理非常精细的结构。水力侵蚀研磨方法可以例如用于处理由金属、陶瓷和/或塑料制成的3D打印部件的表面，其具有50-500μm之间表面粗糙度。当使用相应的部件时，这些表面粗糙度导致不希望的效果，例如结垢或压力损失增加。为了在研磨方法之后能够在误差公差内与精确的几何形状相符，部件的几何形状必须任选地在制造方法期间，特别是在通过3D打印方法制造的情况下已经需要改变，并且必须能够精确地且以受控的方式调节研磨方法。

例如由WO 2014/000954A1已知，通过水力侵蚀方法在内燃机的喷射阀中的喷嘴上倒孔，从而使得以此方式可以在非常小的孔上研磨和倒圆具有尖锐边缘的过渡部，燃料通过所述非常小的孔在高压下喷入内燃机中。对于该方法，包含研磨颗粒的液体流过注射喷嘴。为了使通过喷嘴的孔的流动均匀并因此使边缘均匀地倒圆，将空心体引入喷射阀中，并且将包含研磨颗粒的液体引导通过在空心体中形成的内部流动通道和在空心体与喷射阀的内壁之间形成的外部流动通道。在这种情况下，为了均匀的结果，可以使用不同的包含研磨颗粒的液体，所述液体流过内部和外部流动通道，和/或包含研磨颗粒的液体可以以不同的流速或压力通过内部和外部流动通道输送。

例如，P.A.Rizkalla，Development of a Hydroerosion Model using a Semi-Empirical Method Coupled with an Euler-Euler Approach，Dissertation，RoyalMelbourne Institute of Technology，University of Melbourne，2007年11月，第36-44页描述了水力侵蚀研磨的数学仿真。尽管这描述了通过研磨来改变表面的方式，但是，不可能由此推导出必须对毛坯零件进行成型，以便在研磨之后由毛坯零件形成具有所需尺寸的成品零件的方式。

文献JP H06 315849A公开了一种提供高精度抛光的方法，包括测量待抛光物体的形状，由测量结果计算抛光面的各个点处的必需抛光量，计算所需的抛光次数，并判断假定在最佳抛光轨迹中进行抛光的物体的表面形状。该方法旨在减少传统抛光工艺中所需的工作，该工作是由于重复抛光物体和测量抛光步骤的结果直至获得抛光物体的最终所需形状的步骤产生的。然而，该文献提出的方法受到待抛光物体的给定原始形式以及所选抛光装置和工具的工艺参数的限制。

发明内容