[发明专利]一种发动机气缸体的增减材复合制造方法

说明书

本发明公开了一种发动机气缸体的增减材复合制造方法，采用旋转工件方向的方法，进行不同方向直线流道的发动机气缸体主体部分的增减材复合制造；采用预先打印支撑结构的方法，进行复杂结构流道的发动机气缸体主体部分的增减材复合制造；若发动机气缸体主体部分的内部结构需要加工侧壁板，先采用独立增减材复合制造的工艺将侧壁板加工成型，再在发动机气缸体主体上进行一体化复合制造；采用减材精加工的方法，对发动机气缸体主体外部的配合面进行加工；增材制造采用熔丝工艺。本发明采用不同的方法加工不同形状结构的发动机气缸体流道结构，以及发动机气缸体主体部分和配合面，本发明能够完成的复杂结构气缸体成型，支撑去除方便，材料利用率更高。

技术领域

本发明属于智能制造领域，具体涉及一种发动机气缸体的增减材复合制造方法。

背景技术

针对发动机气缸体而言，最普遍的制造技术为开模铸造。开模铸造存在的问题在于，材料利用率低，且迭代改进的成本过高。

近年来，随着增材制造技术的不断发展，有人尝试使用增材制造技术来制造包括发动机气缸体在内的航天航空大型零部件。其中，最适合的技术就是电弧熔丝增材制造技术。电弧熔丝增材制造技术就是将金属零件的三维模型按照焊接工艺的要求切分为一组平行的二维层片，再根据不同层片的轮廓信息规划焊枪的运动轨迹，之后由焊接电弧将金属材料熔化，按成形路径逐个堆积层片，最后在系统的控制下将金属层片堆积起来得到预期的金属零件。

电弧熔丝增材制造技术沉积效率高、制造成本低，对金属材质不敏感，可以成形铝合金和铜合金等对激光反射率高的材料，而且制造过程不受设备成型缸和真空炉体尺寸限制，所以在成形结构复杂的大尺寸零件时优势显著。

电弧熔丝增减材复合制造，由于涉及到热变形、支撑结构去除、干涉等问题，对于加工方案规划有着较高的要求，对于发动机气缸体这种结构尺寸大、结构复杂的零部件，目前尚无成熟的加工方案。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种发动机气缸体的增减材复合制造方法，本发明能够完成的复杂结构气缸体成型，支撑去除方便，材料利用率更高。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种发动机气缸体的增减材复合制造方法，包括以下过程：

采用旋转工件方向的方法，进行不同方向直线流道的发动机气缸体主体部分的增减材复合制造；

在加工复杂结构流道时，采用预先打印支撑结构的方法，进行复杂结构流道的发动机气缸体主体部分的增减材复合制造；

若发动机气缸体主体部分的内部结构需要加工侧壁板，则先采用独立增减材复合制造的工艺将侧壁板加工成型，再在发动机气缸体主体上进行一体化复合制造；

采用减材精加工的方法，对发动机气缸体主体外部的配合面进行加工；

上述增材制造的过程采用熔丝工艺。

支撑结构采用石膏支撑或陶瓷支撑。

采用石膏支撑进行复杂结构流道的发动机气缸体主体部分的增减材复合制造的具体方法如下：

第一步，根据发动机气缸体的流道形状建立支撑模型，采用光固化技术成形树脂支撑；

第二步，利用完成的树脂支撑制造相应的模具，使用模具浇灌石膏作为石膏支撑；

第三步，对下半流道进行增材制造，下半流道完成后，在下半流道上放入石膏支撑，在石膏支撑上继续进行增材制造，直至流道成形；

第四步，去除石膏支撑，完成发动机气缸体主体部分的流道成型。

石膏支撑通过3D打印技术制造而成。