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基于3D打印的工业创新设计

更新时间: 2020-01-09 14:36:38  查看次数: 263    

由于设备和成本的约束,增材制造技术在在工业制造领域还不算普及,未曾大规模产业化发展,更不曾做为主体加工制造方式存在于产业链中。增材制造目前的应用主要体现在新产品开发的设计验证、单件小批量和特殊复杂零件的制造以及快速模具制造几个方面。用3D打印来制造个性化需求高或难以传统加工的复杂零部件,不仅能够方便、快捷、高效、低成本地完成加工,还能够创新设计零部件,使得材料最省、性能最优、功能更完善。虽然3D打印技术尚在研究和发展阶段,但是以其发展的速度和目前世界先进制造的趋势,3D打印技术势必会成为未来加工制造的主体技术。基于3D打印加工制造技术,工业制造格局也在跟着改变,目前在汽车、航空航天等工业领域已经出现很多基于3D打印的工业创新设计,效果非常不错。


液压阀块传统加工制造及其难点
液压阀块在实际加工的过程中会经过若干阶段,需要进行预处理、机加工、去毛刺、清洗等过程。预处理主要是对加工阀块的材料进行加工前检查或探伤,保证加工材料内部组织较密,不存在沙眼、夹层的情况;预处理阶段过后是机加工,机加工是阀块大致成型的一个过程,先需要用铣、刨等对毛坯阀块进行粗加工,然后钳工划线,机加工过程中要控制好阀块表面的粗糙度,以防出现渗漏等情况;机加工之后要去毛刺,保证阀块的光滑度;在清洗的关键环节,采用防锈清洗液并在过程中应该形成一定的压力,通过压力把阀块的盲孔等部位清洗干净,避免留下污垢和杂物。


液压阀块在传统加工过程中会遇到装夹繁琐、形位公差控制困难、粗糙度要求较高等种种难题,孔道的加工会经过钻、扩、镗、铰等工艺,过程复杂而精细。液压集成块体积大,孔道交叉错杂,加工难度更大,而且传统加工完成的液压集成块有些区域会面临流量小的问题,而有些部位则会面临湍流现象。为了调整流形则需要进一步添加内部插头,但增加了复杂性,而且并没有改变流体必须通过急转弯的局面。


液压阀块3D打印加工制造优势
从流体力学的角度来看,传统方式加工的液压集成块设计存在许多有待改进的空间,只是当时我们没有3D打印技术这么灵活的手腕。对于3D打印加工方法,液压阀块的设计也应当满足安装约束、连通约束,不同的是,加工约束相对较少,倘若没有加工制造难度的制约,液压阀块可以在很多方面进行结构的改进,使其性能更优,成本更少。其加工优势有如下3点:

  1. 3D打印加工制造避免了形位公差控制困难等问题,在程序控制下的形位要求基本得到满足
  2. 逐层增材制造的过程也不需任何夹具,在工作台与粉末材料(或添加的支撑)的支撑下便可完成加工,解决了传统加工中的装夹问题
  3. 利用3D打印技术,一层一层叠加金属粉末成型,能够预先优化设计流体内部的流动路径,同时减少不必要的阀体重量



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