(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210755323.6 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 申请人 北京航星机 器制造有限公司 (72)发明人 余圣甫　禹润缜　王志敏　何智　 (74)专利代理 机构 武汉华之喻知识产权代理有 限公司 42 267 专利代理师 梁鹏　张彩锦 (51)Int.Cl. G06F 30/10(2020.01) G06T 17/00(2006.01) B23K 9/04(2006.01) B23K 9/32(2006.01) (54)发明名称 一种铝合金含纵内筋板薄壁壳体的电弧增 材制造方法 (57)摘要 本发明属于增材制造相关技术领域， 并公开 了一种铝合金含纵内筋板薄壁壳体的电弧增材 制造方法， 该方法包括： 建立构件三维模型并设 立基准坐标系； 将所有纵内筋板随同壳体一同进 行切片； 对每个切片轮廓路径进行初始化处理； 提取壳体及各个纵内筋板的主形状 路径； 对壳体 及各个纵内筋板的主形状 路径进行重排； 依照各 个纵内筋板的主形状路径进行堆积路径规划； 首 尾有序联接壳体与所有规划后的纵内筋板路径， 形成最终的闭环堆积路径； 以及 按照该闭环堆积 路径执行电弧增材制造。 通过本发明， 能够大幅 减少电弧增材制造过程中的断弧次数， 同时有效 避免了先成形壳体， 再在壳内堆积筋板时出现的 电弧枪干涉、 壳体易熔穿等问题， 显著提高构件 成形质量与效率。 权利要求书2页 说明书17页 附图11页 CN 115238328 A 2022.10.25 CN 115238328 A 1.一种铝合金含纵内筋板薄壁壳体的电弧增材制造方法， 其特征在于， 该方法包括下 列步骤： (a)建模及设立基准 坐标系步骤 在此步骤中， 针对待加工制造的铝合金含纵内筋板薄壁壳体， 建立对应的构件三维模 型， 同时设定包 含XYZ三轴的基准 坐标系； (b)纵内筋板随壳体的整体切片步骤 在此步骤中， 将所有纵内筋板连同壳体一同沿着Z轴方向也即平行于壳体轴向的方向 进行切片， 并获得由外轮廓与内轮廓共同组成的切片轮廓； (c)切片轮廓路径的初始化 步骤 在此步骤中， 针对所述外、 内轮廓各自所对应的外、 内轮廓路径， 对其所包含的位置点 集合分别进 行X轴坐标最小值的遍历排序， 同时依照顺时针方向排列， 由此获得初始化后的 外、 内轮廓路径； (d)主形状路径的提取步骤 在此步骤中， 对于 壳体， 将初始化后的外轮廓路径向内偏置一定距离， 提取出新外轮廓 即为壳体的主形状路径； 对于各个纵内筋板， 将初始化后的内轮廓路径向外偏置对应的距离， 同时将该内轮廓 延长至壳体的新外轮廓相交， 交点之间的非封闭区域即为各个纵内筋板的主形状路径； (e)主形状路径的重排 步骤 在此步骤中， 壳体的主形状路径被所述交点分割成多个部分， 将这多个部分依照顺时 针方向排列， 同时将各个纵内筋板的主形状路径分别依照顺时针方向进行封闭， 由此完成 主形状路径的重排处 理； (f)纵内筋板的填充路径规划步骤 在此步骤中， 沿着顺时针方向依次取出每个纵内筋板的主形状路径， 并依照这些主形 状路径进行堆积路径规划， 由此获得 各个纵内筋板的堆积路径； (g)形成闭环堆积路径及电弧增材制造步骤 在此步骤中， 将经过步骤(e)处理后的壳体的主形状路径， 与所有纵内筋板规划后的堆 积路径沿着顺时针方向首尾联接， 并获得最终的闭环堆积路径； 基于该最终的闭环堆积路径， 采用电弧增材制造工艺对每个堆积层环向一次成型， 直 至获得所需的铝合金含纵内筋板薄壁壳体。 2.如权利要求1所述的电弧增材制造方法， 其特征在于， 在步骤(b)中， 初始切片高度优 选设置为0.2mm～0.5mm； 从第二层切片开始， 切片高度优选设置为70％～90％单道堆积金 属高度。 3.如权利 要求1或2所述的电弧增材制造方法， 其特征在于， 在步骤(d)中， 对于壳体， 优 选将其初始 化后的外轮廓路径向内偏置1/2壳体厚度的距离； 对于各个纵 内筋板， 优选将其 初始化后的内轮廓路径向外偏置1/2壳体厚度的距离， 同时将该内轮廓延长至壳体的新外 轮廓相交。 4.如权利 要求1‑3任意一项所述的电弧增材制造方法， 其特征在于， 在步骤(f)中， 对于 每个纵内筋板的主形状路径， 优选同时进行 单道、 偏置与扫描协同的堆积路径规划。 5.如权利要求4所述的电弧增材制造方法， 其特征在于， 在步骤(f)中， 单道堆积金属宽权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115238328 A 2度优选采用下列公式进行设计： 壳体厚度+2*单边加工余 量。 6.如权利要求5所述的电弧增材制造方法， 其特征在于， 在步骤(f)中， 单边加工余量优 选为1.5m m～3mm， 搭接量优选为25％～42％单道堆积金属宽度。 7.如权利 要求1‑6任意一项所述的电弧增材制造方法， 其特征在于， 在步骤(g)中， 所述 电弧增材制 造工艺所采用的丝材和基板均为铝合金， 保护气类型为高纯Ar， 其流量优选为 20L/min～25L/min。 8.如权利要求7所述的电弧增材制造方法， 其特征在于， 在步骤(g)中， 优选采用以下的 多套工艺窗口进行制造： 工艺一： 堆积电流15 0A～183A、 堆积电压2 2V～24V、 堆积速度0.7m m/min～1.0mm/min； 工艺二： 堆积电流10 0A～136A、 堆积电压20V ～22V、 堆积速度0.5m m/min～0.8mm/min； 工艺三： 堆积电流180A ～210A、 堆积电压25V ～26V、 堆积速度0.6m m/min～0.9mm/min。 9.一种铝合金含纵内筋板薄壁壳体， 其特征在于， 其采取如权利要求1 ‑8任意一项所述 的方法而制得。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115238328 A 3