[发明专利]一种用于金属增材制造的高可靠性柱状支撑结构成型方法

说明书

本发明涉及一种用于金属增材制造的高可靠性柱状支撑结构成型方法，属于快速成形领域；步骤一、沿竖直方向成型3个一阶主体杆；步骤二、成型3个二阶主体杆；成型4个第一分支结构；步骤三、在轴向最顶端第一分支结构上成型第二分支结构；步骤四、成型第三分支结构；成型第四分支结构；第三分支结构和第四分支结构的交点定义为相交点；步骤五、在3个二阶主体杆的顶部和2个相交点的顶部成型支撑细杆；步骤六、将n个柱状支撑结构依次排列，支撑细杆成5×n的形式分布，通过支撑细杆实现对外部零件的支撑；本发明具有成形过程不易变形、材料消耗少、易去除等优点。

技术领域

本发明属于快速成形领域，涉及一种用于金属增材制造的高可靠性柱状支撑结构成型方法。

背景技术

金属增材制造成形金属零件时，往往需要添加支撑结构。目前常用的支撑样式有实体支撑、网格支撑和柱状支撑。实体支撑在激光选区熔化成形过程中，往往需要从基板面整体大面积向上生长，才能保证支撑底部的牢固性，由于与零件的接触面过大，导致这类支撑去除困难，从而影响零件的表面质量。而且，采用实体支撑还存在浪费材料和加工时间长等缺点。网格支撑由于强度弱，在成形过程中容易出现塌陷和刮刀作用下破损等缺陷，在实际使用时存在风险。对于传统的柱状支撑而言，由于柱子之间相互独立，随着成形高度的增加，当支撑受到刮刀干涉时，容易造成柱子变形或断裂，失去支撑功能，影响零件的最终成形。在实际成形过程中，更多时候采用柱状支撑和块状支撑的复合支撑，由于在网格支撑中引入了柱状支撑，复合支撑的强度得到了提升，支撑的可靠性也大大提高。但是这类支撑也存在不足之处：1、支撑中的粉末很难清理回收，容易造成原材料的浪费；2、支撑的去除性差，零件成形后支撑不易去除，造成后处理的难度增加。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种用于金属增材制造的高可靠性柱状支撑结构成型方法，具有成形过程不易变形、材料消耗少、易去除等优点，而且高可靠性柱状支撑结构使用UG参数化设计建模方法，因此支撑的设计、添加、修改更为灵活，缩短了支撑的设计时间。

本发明解决技术的方案是：

一种用于金属增材制造的高可靠性柱状支撑结构成型方法，包括如下步骤：

步骤一、沿竖直方向成型3个一阶主体杆；

步骤二、沿3个一阶主体杆的轴向继续竖直向上成型3个二阶主体杆；同时，以中间的二阶主体杆为基准杆，与相邻二阶主体杆之间成型4个第一分支结构；

步骤三、在轴向最顶端第一分支结构上成型第二分支结构；

步骤四、在轴向最顶端第一分支结构上成型第三分支结构；同时在第二分支结构上成型第四分支结构；第三分支结构和第四分支结构的交点定义为相交点；

步骤五、在3个二阶主体杆的顶部和2个相交点的顶部成型支撑细杆；

步骤六、重复步骤一至步骤五共n次，制作n个柱状支撑结构；将n个柱状支撑结构依次排列，支撑细杆成5×n的形式分布，通过支撑细杆实现对外部零件的支撑。

在上述的一种用于金属增材制造的高可靠性柱状支撑结构成型方法，所述步骤一中，一阶主体杆为轴向竖直放置的杆状结构；一阶主体杆轴向长度为6mm，直径为1.5-3mm；3个一阶主体杆等间距放置；相邻2个一阶主体杆的间距为1.5-4mm。

在上述的一种用于金属增材制造的高可靠性柱状支撑结构成型方法，所述步骤二中，二阶主体杆与一阶主体杆一一对应，且二阶主体杆的直径与一阶主体杆直径相同；二阶主体杆的轴向长度为40mm；第一分支结构为V形结构；4个第一分支结构沿竖直方向均匀分布在二阶主体杆上；每个第一分支结构的高度L1为10mm；相邻2个第一分支结构的间距L2为8mm。

在上述的一种用于金属增材制造的高可靠性柱状支撑结构成型方法，所述步骤二中，第一分支结构的成型方法为：