一种基于3D打印复合制造精细结构工装的制作方法

本发明涉及3d打印设备技术领域，具体涉及一种基于3d打印复合制造精细结构工装。

背景技术：

3d打印技术是一种基于离散-堆积原理，综合计算机图形处理、数字化信息和控制、机电控制技术和材料技术，采用材料逐层累加的方法实现零件快速自由成形制造的技术。3d打印技术能够很大程度上降低产品制造的复杂程度，扩大了生产制造的范围，然而针对航空航天等领域的一些关键结构件采用激光选区熔化成形效率以及成本仍然满足不了型号产品的研制需求。采用3d打印与传统制造相结合，在传统铸、锻、机加件上复合制造复杂精细结构已成为趋势。利用传统加工方法制造厚大基体部位，采用3d打印成形局部精细结构，能够综合发挥传统方法制造简单特征和3d打印制造精细特征的效率和成本优势，是解决3d打印增材制造难以兼顾高效率低成本瓶颈的有效措施。采用激光选区熔化复合制造精细结构属于高精度加工，后续可不再进行机加工，因此对基体部位与成形精细结构连接定位精度要求较高，需针对产品特征设计专用或通用工装。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何对现有型号产品外套螺母激光选区熔化成形方法进行优化与改进，提供一种激光选区熔化复合成形精细结构工装设计，提高基体与复合制造精细结构定位精度。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于3d打印复合制造精细结构工装，包括：成形基板1，台阶孔2，中心定位孔3，边缘定位孔4，四个螺钉孔5，成形基体6和固定螺钉7；成形基板1上均匀分布多个尺寸为φ22.5mm台阶孔2，数量由激光选区熔化成形程序确定；成形基体6底部加工内螺纹，成形基体6放入台阶孔2中，成形基体6底端采用固定螺钉7固定；成形基板1中心位置以及边缘位置分别加工一个中心定位孔3和一个边缘定位孔4，分别起定位作用；成形基板1四个角位置分布四个螺钉孔5，通过四个螺钉孔5与设备成形平台连接固定，整个工装安装完成后可在成形基体6上采用激光选区熔化成形程序制造外套螺母8，外套螺母8直径与台阶孔2、成形基体6直径相同，且具有内外双层螺纹。

优选地，所述台阶孔2尺寸为φ22.5mm。

优选地，所述成形基体6尺寸为φ22.5mm，长度为50mm

优选地，所述成形基体6底部加工直径φ8mm，深10mm的内螺纹。

优选地，所述成形基板1中心位置以及边缘位置加工一个φ8mm的中心定位孔3。

优选地，所述成形基板1边缘位置加工一个φ8mm的边缘定位孔4。

(三)有益效果

本发明是采用在传统结构件上激光选区熔化复合制造精细结构的思路，对制造平台工装进行设计，实现工装的快速装卡与定位。原始加工方案需要将基体同步打印出来，以满足后续机加装卡，成形效率较低的要求，平均单个产品打印时间约为2小时；采用复合制造思路，提前将机加卡头加工到位，安装在专用工装上，这样避免了机加卡头的打印，极大的降低打印时间，提高效率，并且卡头基体可重复使用，极大程度上节约制造成本。

附图说明

图1是本发明的各个方向视图；

图2是可采用本发明的工装制造的外套螺母的各个方向视图

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明的一种基于3d打印复合制造精细结构工装，该工装结构图俯视图、底视图、前视图、正等测视图、剖视图以及局部放大图如图1所示。工装尺寸为252mm×252mm×30mm，工装包含成形基板1，台阶孔2，中心定位孔3，边缘定位孔4，四个螺钉孔5，成形基体6，固定螺钉7。成形基板1上均匀分布尺寸为φ22.5mm台阶孔2，用来安装成形基体6打印零件，数量由生成打印程序定，没有具体数量限制；成形基体6尺寸为φ22.5mm，长度为50mm，底部加工直径φ8mm，深10mm的内螺纹，成形基体6放入台阶孔2中，成形基体6底端采用固定螺钉7固定；成形基板1中心位置以及靠近边缘位置分别加工一个φ8mm中心定位孔3和一个边缘定位孔4，起定位作用；成形基板1四个角位置分布四个螺钉孔5，起固定作用，通过螺钉与设备成形平台连接固定。整个工装安装完成后可在成形基体6上采用激光选区熔化复合制造外套螺母8，外套螺母8尺寸为φ22.5mm×12mm，内外双层螺纹，其主视图、俯视图、正等测视图、剖视图如图2所示。

上述工装的制备、成形基准定位以及采用上述工装制造外套螺母8方法为：

将一块四个角位置分别设有一个螺钉孔5的成形基板1在中心位置以及边缘位置分别加工一个φ8mm中心定位孔3和边缘定位孔4；

通过中心定位孔3和边缘定位孔4定位，将成形基板1通过螺钉孔5用螺钉安装固定在设备成形平台上；

对外套螺母8排版，确定外套螺母8的数量以及在设备成形平台上的排版位置，得到外套螺母8的激光选区熔化成形程序；

将步骤3)得到的激光选区熔化成形程序传输至3d打印设备，并且仅进行第一层打印；

首层打印完成后拆下四个螺钉孔5位置的螺钉，取出成形基板1，按照首层打印轮廓进行机械加工，在成形基板1上制备多个φ22.5mm台阶孔2；

加工φ22.5mm×50mm成形基体6，一端加工直径φ8mm，深10mm的内螺纹；

将底端有直径φ8mm，深10mm内螺纹的φ22.5mm×50mm成形基体6放入步骤5)制备的台阶孔2内，成形基体6底端内螺纹位置采用固定螺钉7拧紧固定，完成工装制备；

8)将步骤7)制备完成的工装通过所述中心定位孔3和边缘定位孔4定位，并通过所述四个螺钉孔5采用螺钉固定在设备成形平台上，完成工装的安装与固定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种基于3D打印复合制造精细结构工装，涉及3D打印设备技术领域。本发明是采用在传统结构件上激光选区熔化复合制造精细结构的思路，对制造平台工装进行设计，实现工装的快速装卡与定位。原始加工方案需要将基体同步打印出来，以满足后续机加装卡，成形效率较低的要求，平均单个产品打印时间约为2小时；采用复合制造思路，提前将机加卡头加工到位，安装在专用工装上，这样避免了机加卡头的打印，极大的降低打印时间，提高效率，并且卡头基体可重复使用，极大程度上节约制造成本。

技术研发人员：钱远宏;李明亮;刘莹莹;刘岭;武珂
受保护的技术使用者：北京星航机电装备有限公司
技术研发日：2017.12.05
技术公布日：2018.04.13