舱体构件镂空晶胞结构及其制造方法与流程

1.本发明涉及舱体设计制造技术领域，具体涉及一种舱体构件镂空 晶胞结构及其制造方法。


背景技术：

2.在汽车、航天、航空工业的舱体设计制造中，随着节能减排的要 求日益严苛，对舱体轻量化要求也越来越高，单独采用镁合金材料生 产零件的措施，已经不能满足轻量化要求。因此，还需要在结构上对 产品进行轻量化设计。传统的轻量化设计方法是对结构件表面进行减 薄，内部采用骨架支撑，以达到轻量化的目的。此类零件多采用铸造 的方式生产，但在制造镁合金零件时，不仅铸造模型复杂，铸造薄壁 零件的成品率低，而且，当零件表面过薄时，骨架对零件的作用力不 均匀，易产生集中受力，会影响零件强度。因此，零件的强度、重量 性能无法兼顾。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明提供了一种舱体构件镂空晶胞结构 及其制造方法。
4.本发明通过以下技术方案得以实现。
5.本发明提供了一种舱体构件镂空晶胞结构，包括外壳、镂空晶胞 骨架，所述外壳为封闭的腔体结构，外壳的相对的两端面分别设有漏 粉孔，所述镂空晶胞骨架外形与外壳的空腔相同，镂空晶胞骨架的外 表面与外壳一体连接，镂空晶胞骨架由数个微小密集的镂空晶胞元组 成。
6.所述镂空晶胞元为包括四棱锥形单元体，四棱锥形单元体的棱边 为连接杆，连接杆两端各连接一个结点，四棱锥形单元体的其余部分 镂空，相邻四棱锥形单元体的三角形侧面相互重合形成体心立方结 构。
7.所述镂空晶胞元之间通过体心立方结构的侧面相互重合，形成三 维立体网架结构。
8.所述体心立方结构的边长为4～8mm。
9.所述连接杆的直径占四棱锥形单元体底面边长的1/10～1/6。
10.所述漏粉孔的直径为8～14mm，漏粉孔在外壳的相对的两端面相 互错开。
11.所述漏粉孔边缘与外壳的内壁接触。
12.所述外壳上还设有安装部，安装部对应部分的外壳厚度为镂空晶 胞元的1.5～2倍，其余部分外壳厚度为镂空晶胞元的0.8～1.2倍。
13.本发明还提供了上述舱体构件镂空晶胞结构的制造方法，包括如 下步骤：
14.a、在三维绘图软件中分别绘制成外壳和芯部，转换为外壳stl 格式文件与芯部stl格式文件并导出；
15.b、将上一步骤得到的芯部stl格式文件导入3d打印专用前处理 软件materialise magics中，进行结构设置，选择无外壳模式，再选择 晶胞类型，然后选择好结构尺寸，软件
自动生成晶胞；
16.c、将外壳stl格式文件导入materialise magics中，将晶胞芯部与 舱体外壳合并成为一个零件；
17.d、将上一步骤得到的零件导入到商用3d打印设备中进行打印， 得到一次整体成形的舱体构件镂空晶胞结构。
18.本发明的有益效果在于：
19.采用本发明，通过数个微小密集的镂空晶胞元组成镂空晶胞骨 架，骨架与外壳的连接结点之间仅有微小间隔，使得骨架与外壳之间 的作用力均匀，产品不易损坏；各向力学性能一致，通用性好；另外， 微小密集的镂空晶胞大大减小了零件重量，与实体组焊骨架的零件相 比，外壳厚度、骨架重量、受力均匀性均明显提高。
附图说明
20.图1是本发明的结构示意图。图2是本发明的透视图。
21.图中：1
‑
外壳；2
‑
镂空晶胞骨架；3
‑
安装部；4
‑
漏粉孔。
具体实施方式
22.下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限 于所述。
23.如图1～2所示为本发明的结构示意图：
24.本发明提供了一种舱体构件镂空晶胞结构，包括外壳1、镂空晶 胞骨架2，所述外壳1为封闭的腔体结构，外壳1的相对的两端面分别 设有漏粉孔4，所述镂空晶胞骨架2外形与外壳1的空腔相同，镂空晶 胞骨架2的外表面与外壳1一体连接，镂空晶胞骨架2由数个微小密集 的镂空晶胞元组成。
25.采用本发明，通过数个微小密集的镂空晶胞元组成镂空晶胞骨架 2，骨架与外壳1的连接结点之间仅有微小间隔，使得骨架与外壳1之 间的作用力均匀，产品不易损坏；各向力学性能一致，通用性好；另 外，微小密集的镂空晶胞大大减小了零件重量，与实体组焊骨架的零 件相比，外壳1厚度、骨架重量、受力均匀性均明显提高。
26.所述镂空晶胞元为包括四棱锥形单元体，四棱锥形单元体的棱边 为连接杆，连接杆两端各连接一个结点，四棱锥形单元体的其余部分 镂空，相邻四棱锥形单元体的三角形侧面相互重合形成体心立方结 构。单元结构简单，便于设计制造，通过相邻四棱锥形单元体的三角 形侧面相互重合，使得连接杆之间对称受力，来自各方向的作用力相 互抵消，提高了结构受力均匀性；而且该结构空隙率大，连接杆之间 相互错开，3d打印制造后易于使粉体排净。
27.所述镂空晶胞元之间通过体心立方结构的侧面相互重合，形成三 维立体网架结构。通过该设置，每两个相邻的镂空晶胞元共用一个侧 面的四根连接杆，便于减轻重量，且镂空晶胞元之间的镂空部分相互 连通，提高了粉体的通过性，便于排粉，减小粉体滞留。
28.所述体心立方结构的边长为4～8mm。保证镂空晶胞元的致密性， 防止镂空晶胞元之间错层或突变。
29.所述连接杆的直径占四棱锥形单元体底面边长的1/10～1/6。便于 留有足够的间
隙保证粉体排出，同时保证镂空晶胞骨架2的强度。
30.所述漏粉孔4的直径为8～14mm，漏粉孔4在外壳1的相对的两端面 相互错开。便于从两端分别排除粉末，防止死区。
31.所述漏粉孔4边缘与外壳1的内壁接触。减小粉体排除时的死区。
32.所述外壳1上还设有安装部3，安装部3对应部分的外壳1厚度为镂 空晶胞元的1.5～2倍，其余部分外壳1厚度为镂空晶胞元的0.8～1.2倍。 便于将构件与其他构件连接，防止焊接缺陷出现。
33.本发明还提供了上述舱体构件镂空晶胞结构的制造方法，包括如 下步骤：
34.a、在三维绘图软件中分别绘制成外壳1和芯部，转换为外壳1stl 格式文件与芯部stl格式文件并导出；
35.b、将上一步骤得到的芯部stl格式文件导入3d打印专用前处理 软件materialise magics中，进行结构设置，选择无外壳1模式，再选 择晶胞类型，然后选择好结构尺寸，软件自动生成晶胞；
36.c、将外壳1stl格式文件导入materialise magics中，将晶胞芯部 与舱体外壳1合并成为一个零件；
37.d、将上一步骤得到的零件导入到商用3d打印设备中进行打印， 得到一次整体成形的舱体构件镂空晶胞结构。