复杂形状几何体的覆膜粉体激光选区失效整体成型方法

摘要

本发明属于激光加工快速成型技术领域；该方法的特征为将整个砂箱的几何模型分化为成型目标实体和待破碎体两部分；并将待破碎体分解为一系列的剥离体，形状为长方体或近似长方体。在分层处理过程时候，根据目标实体生成二维轮廓线，根据破碎体生成辅助分隔线，共同构成激光加工轨迹线；激光加工后对整体进行加热，覆膜粉体受热固结后，目标实体固结为一个完整实体；破碎体固结成一系列小剥离体，在振动和外力的作用下逐步剥离；最终获得由覆膜粉体一次固结形成的完整成型目标实体；本发明的效果和益处是引入了破碎体和小剥离体，利用小剥离体依次脱落方法解决了传统因几何结构限制无法一次性整体成型获得复杂形状几何体的难题。

主权项

1.一种复杂形状几何体的覆膜粉体激光选区失效整体成型方法，其特征步骤如下：步骤一在计算机上完成待成形零件的三维实体造型和砂箱的实体造型，并通过CAD软件系统的集成运算功能，在砂箱实体模型上减去待成形零件，生成砂型三维几何模型，此时在计算机系统中同时存在零件和砂型两个实体模型，这两个实体的并集就是整个砂箱；步骤二根据最终的成形需要和目的，在步骤一的两个实体模型中选择一个作为快速整体成形的目标实体，另一个定义为待破碎体；步骤三可根据整体成形目标实体的几何结构特点，将待破碎体有规律地破碎成一系列的小块的剥离体，形状为小的长方体或近似长方体，这些剥离体在与整体成形目标实体相交界处，这些剥离体的并集即为待破碎体；步骤四在Z向进行自动分层切片；Z向切片剖切目标实体时生成的边界二维轮廓线，以及Z向切片与步骤三的剥离体相剖切生成的一系列轮廓线，共称为辅助分隔线，这些辅助分割线共同组成该切片层的激光加工轨迹线；步骤五激光系统根据每一切片层激光加工轨迹线的信息，控制激光光束对覆膜粉体材料进行扫描，使其失去热固结性能，形成该切片层的二维轮廓失效线；步骤六工作台的活塞在计算机分层厚度的控制下，下降一个层厚，重新进行铺粉，重复步骤五，直至每个切片层的激光加工轨迹线全部扫描完毕；步骤七此时，成型目标实体对应的覆膜粉体是一个被一系列二维轮廓失效线衔接而成的边界曲面所包围的三维整体。而破碎体所对应的覆膜粉体则被辅助分隔线分隔并包围形成一系列与步骤三对应的剥离体，形状为长方体或近似长方体；步骤八当把整个覆膜粉体材料按加热规范加热固化后，成型目标实体对应的覆膜粉体固结为一个整体，而待破碎体热固结后，则被辅助分隔线破碎为一系列独立的剥离体，形状为长方体或近似长方体；步骤九利用震动和适当的外力作用，可使构成待破碎体的剥离体依次脱落并与目标成型体相剥离，最终得到由覆膜粉体整体固结制成的成形目标体。