[发明专利]一种3D打印筒形件的尺寸误差补偿方法

说明书

本发明公开了一种3D打印筒形件的尺寸误差补偿方法，具体为：给筒形件的结构参数内径、壁厚和填充率分别选取n个试验水平值做全因子试验设计，将每个全因子试验设计得到的筒形件均进行3D打印成型试验；用数显式游标卡尺对每组试样的壁厚、内径尺寸进行多次测量，取平均值；计算内径和壁厚尺寸收缩相对误差值；对内径或壁厚尺寸收缩相对误差值进行多元拟合，得到尺寸收缩误差补偿模型；将待打印筒形件的设计尺寸输入到尺寸误差补偿模型中，预测误差值，然后误差值对待打印筒形件的设计尺寸进行补偿，然后用补偿后的筒形件尺寸进行3D打印成型。本发明的目的是提供一种3D打印筒形件的尺寸误差补偿方法，有效提高3D打印筒形件尺寸精度。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，涉及一种3D打印筒形件的尺寸误差补偿方法。

背景技术

近些年，3D打印技术在模具设计、产品原型设计验证、检验装配等方面的应用已经越来越多，但由于受到成型原理及成型工艺等影响，即使制件在较为合适的工艺参数下进行3D打印成型，最终的成型尺寸或多或少都会与设计尺寸存在误差。筒形件作为常见的装配工件，其尺寸精度的高低对于精确的配合关系就显得尤为重要，当筒形件的结构参数(内径、壁厚、填充率)不同时，进行3D打印成型后的尺寸误差也存在较大差异。因此对不同结构参数下的3D打印筒形件进行尺寸误差补偿，对于提高其尺寸精度具有重要意义。

目前已有的3D打印制件尺寸误差补偿建模研究成果主要考虑成型工艺参数为影响因素，采用的试验方法主要是正交试验设计方法，对于和成型件尺寸相关的结构参数影响因素鲜有研究，且正交试验方法所获得的数据仅仅是在具有代表性的影响因素组合下得到的，以此进行数学建模，数据量较少，建模精度有待提高。全因子试验设计，就是将试验中所涉及到的全部试验因素的各水平全面组合形成不同的试验条件，最大的优点是可以获取的信息量很多。它的特点就是可以将试验时全部因素同时施加，即每次做试验都将涉及到每个因素的特定水平；其次，因素对定量观测结果的影响是同等的，即在专业上没有充分的证据认为哪些因素对定量观测结果的影响大、哪些因素影响小。在对不同结构参数下的3D打印筒形件进行尺寸误差补偿建模时，获得的数据越多，建模效果越好。

现有的3D打印零件尺寸补偿方法多针对的是固定尺寸参数下的零件，以工艺参数为影响因素，通过正交试验或者遗传算法结合神经网络等手段，建立的补偿模型为工艺参数和零件尺寸误差之间的关系。正交试验法，仅考虑了具有代表性的因素组合，所得数据量较少，建模精度不高。遗传算法结合神经网络方法需要大量的训练数据样本，模型适应性不好。

发明内容

本发明的目的是提供一种3D打印筒形件的尺寸误差补偿方法，有效提高3D打印筒形件尺寸精度。

本发明所采用的技术方案是，一种3D打印筒形件的尺寸误差补偿方法，具体按照如下步骤实施：

步骤1，给筒形件的结构参数内径、壁厚和填充率分别选取n个试验水平值做全因子试验设计，将每个全因子试验设计得到的筒形件均进行3D打印成型试验；

步骤2，对步骤1经3D打印成型试验所得试样进行标号，用数显式游标卡尺对每组试样的壁厚、内径尺寸进行多次测量，并分别计算每组试样的壁厚、内径尺寸的平均值；

步骤3，根据步骤2计算的试样的壁厚、内径尺寸的平均值分别计算每组试样的内径和壁厚尺寸收缩相对误差值；

步骤4，根据步骤3计算的每组试样的内径和壁厚尺寸收缩相对误差值，应用数据处理软件分别对内径和壁厚尺寸收缩相对误差值进行多元拟合并检验，得到尺寸收缩误差补偿模型；

步骤5，将待打印筒形件的设计尺寸的内径、壁厚、填充率输入步骤4得到的尺寸误差补偿模型中，预测内径或壁厚尺寸收缩相对误差值，然后根据预测内径或壁厚尺寸收缩相对误差值对待打印筒形件的设计尺寸的内径、壁厚进行补偿，得到补偿后的筒形件尺寸，然后用补偿后的筒形件尺寸进行3D打印成型。

本发明的特征还在于，