[发明专利]一种适用于熔融沉积成型的分层厚度设计方法

说明书

本发明公开了一种适用于熔融沉积成型的分层厚度设计方法，具体包括如下步骤：步骤1，设定设计参数，步骤2，确定各面的高度范围；步骤3，确定高度区间的长度值l_j和最小倾角θ_j，步骤4，求第j个高度区间内的分层厚度h_j；步骤5，求第j个高度区间内的分层范围；步骤6，求第j个高度区间内的最小周数z_min·j；步骤7，求第j个高度区间内分层厚度计算间隔系数k_j；步骤8，对第j个高度区间内的最小周数z_min·j和间隔系数k_j进行修正；步骤9，求第j个高度区间要填充内圈的所在层号Y、填充周数Z及不用填充内圈的层周数Z’。本发明能够相对减少打印时间，提高成型效率。

技术领域

本发明属于成型制造技术领域，涉及一种适用于熔融沉积成型的分层厚度设计方法。

背景技术

随着增材制造技术的发展，熔融沉积成型技术被视作为一种快速成型和净成成型的新型加工方式，对于零件的成型质量和成型效率关注逐渐增加。从加工工艺上分析，零件成型质量和成型效率在很大程度上受到分层厚度的影响。目前，在快速成型工艺和成型系统中，分层厚度由操作者经验所得，缺少数理方法和理论支撑。

在《3D打印分层方向优化与分层算法研究》文中介绍了这样一种分层厚度设计方法。该方法通过计算分层平面法向量和成型零件表面法向量关系，并设置相应的阈值划分，计算加工零件个部位应采用的分层厚度大小。这样分层厚度设计方法能针对不同表面设置不同分层厚度，在一定程度上提高零件表面成型精度，但是还存在明显的不足：1.这种设计方法只相对区分的各表面分层厚度的大小，其具体数值仍为经验所得；2.这种设计方法只适用于同一高度区间内各表面倾角相同的零件，适应性不足；3.只考虑减小分层厚度提高成型精度，却降低了成型效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于熔融沉积成型的分层厚度设计方法，采用本方法不仅可以针对零件表面特征设计合适的打印分层厚度提高成型精度，而且能够相对减少打印时间，提高成型效率。

本发明所采用的技术方案是，一种适用于熔融沉积成型的分层厚度设计方法，具体包括如下步骤：

步骤1，设定设计参数，具体为：

给定成型零件的最大台阶效应缺失面积S、成型设备打印熔丝宽度B、成型设备最大打印分层厚度h_max、成型设备最小打印分层厚度h_min、成型零件各截面母线为直线的面倾角φ_i，其中，i为成型零件各截面母线为直线的面的编号，且i为大于等于1的整数，φ_i为成型平面面法向量与打印台面法向量的夹角；

步骤2，确定成型零件的各面的高度范围；

步骤3，确定零件第j个零件高度区间的长度值l_j和最小倾角θ_j，其中，j为高度区间的编号且为大于0的整数，零件的高度区间采用阿拉伯数字依次从下往上进行编号；

步骤4，根据步骤3所得的第j个高度区间的最小倾角θ_j求第j个高度区间内的分层厚度h_j；

步骤5，根据步骤4所得的结果求第j个高度区间内的分层范围；

步骤6，求第j个高度区间内的最小周数z_min·j；

步骤7，求第j个高度区间内分层厚度计算间隔系数k_j；

步骤8，对第j个高度区间内的最小周数z_min·j和间隔系数k_j进行修正；

步骤9，确定成型零件第j个高度区间要填充内圈的所在层号Y、填充周数Z及不用填充内圈的层周数Z’。