復雜內腔零件的數字化設計與3D打??！

1. 復雜內腔零件的數字化設計

具有內腔結構域的零件，其某些結構特殊是從外面看不到的。給零件設計內腔結構，通常是為了減輕零件重量、節(jié)約材料，或者是利用內腔結構實現某些功能。具有復雜內腔結構的零件在工業(yè)中廣泛存在，最常見的是冷卻零件，比如模具的冷卻鑲嵌塊。

（1）復雜內腔零件的結構元素分析

   如果對具有復雜內腔結構的零件進行抽象概括，暫且不考慮各種具體的形狀和結構,單單考慮其內腔特點，那么此類零件結構可以分為兩大部分:內腔結構和基體結構。內腔結構是零件內部的結構，基體結構是用于構建內腔結構的結構。如下圖所示為復雜內腔零件的設計框架。

（2）復雜內腔零件的設計準則

雖然3D打印工藝眾多，但所依據的設計準則差別不大。復雜內腔零件主要有兩個設計準則：

①內腔中的粉末可以清除

在SLM成形過程中，激光使選擇性地掃描粉末，實體區(qū)域的粉末受到激光掃描而熔化并凝固成形，無實體區(qū)域的粉末沒有受到激光掃描。在每一層完成掃描后，成形缸下降，未收到激光掃描的粉末也跟著實體下降。從這個過程中可以看出，內腔結構所對應的粉末不受激光掃描的影響。所以，在成形之后，粉末還殘留在內腔結構中。

②內腔結構中的支撐不能影響功能的實現

根據自由設計的原理約束，內腔結構中的懸垂結構也需要增加支撐。與基體結構不同，內腔結構的支撐在零部件內部，因此去除難度大，在很多情況下甚至沒有辦法去除，只能作為基體結構的一部分殘留在零件中。由于增加了支撐結構，就有必要考慮支撐是否會影響內腔結構的功能實現。

1. 內腔復雜零件的設計在新型噴嘴開發(fā)中的應用

在激光加工技術應用中，激光噴嘴是最為關鍵的要素之一，而且噴嘴鎖噴射出來的粉末的均勻度很大程度上決定了設備加工質量。在激光熔覆成形領域，激光噴嘴的作用為：將粉末送入熔池中，使粉末熔融后與基材相融合，形成熔覆層。在同軸送粉激光熔覆成形設備中使用的孔式噴嘴，可以進行大角度的傾斜送粉，并且具有粉末利用高等優(yōu)點而越來越受到關注。

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在我們進行設計新型噴嘴時，需要注意送入粉末內腔的問題，也要注意內腔中的支撐問題，這樣才不會影響噴嘴的功能。