ICS 49.025 V 04
HB 8748-2023
航空零件选区熔化点阵结构建模
流程与要求
Process and requirements of selective melting lattice structure modeling
for aero parts
2023-12-29 发布 2024-07-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
前言
本文件按照 GB/T 1.1-2020《标准化工作导则第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国航空工业集团有限公司提出。
本文件由中国航空综合技术研究所归口。
本文件起草单位：中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所、北京空间飞行器总体设计部、无锡市检验检测认证研究院、中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所、航空工业第一飞机设计研究院、中国航发商用航空发动机有限责任公司、中国航空制造技术研究院、国营芜湖机械厂、中国航空综合技术研究所、华质卓越生产力促进(北京)有限公司。
本文件主要起草人：吉芬、张啸雨、柏林、廖宝华、高银涛、崔灿、朱小军、侯慧鹏、李怀学、单奕萌、于波、孙诗誉、栗晓飞。
航空零件选区熔化点阵结构建模流程与要求
1 范围
本文件规定了航空零件选区熔化点阵结构的术语定义、建模基本方法、点阵结构设计用数模的建模流程和要求，以及基本表达方式。
本文件适用于航空零件选区熔化点阵结构的设计用建模。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 35351 增材制造术语
HB 7833 数字化产品数据交换与传递要求
3 术语和定义
GB/T 35351 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
4 点阵结构概述
4.1 点阵标准单元
点阵标准单元是点阵结构的基本组成单位，是点阵结构中可重复排列的最小微元件，以毫米(mm)级为单位的全包络立方体来进行描述，含基点、在X、Y、Z 轴三个方向的尺寸，见图 1。
图 1 点阵标准单元示意图
点阵标准单元的基本参数包括：
0：标准单元基点;
a：标准单元在X 轴方向的尺寸;
b：标准单元在 Y 轴方向的尺寸;
c：标准单元在 Z 轴方向的尺寸。
点阵标准单元的具体形式用数模表示并单独发布，常用的点阵标准单元见图 2。
图 2 常用点阵标准单元示意图
4.2 点阵结构
由点阵标准单元按一定规则重复排列构成的周期性三维桁架结构。
4.3 点阵结构的排列方式
点阵结构以点阵标准单元的基点为起点、沿 X、Y、Z 三个方向按某种规律进行阵列或排列的点坐标序列，见图 3。
图 3 点阵结构的排列方式示意图
a) 排列值
相邻点阵标准单元基点的间隔值。
排列值按坐标轴方向分别表示：
Da：沿 X 方向的相邻标准单元基点的间隔值
Db：沿 Y 方向的相邻标准单元基点的间隔值
Dc：沿 Z 方向的相邻标准单元基点的间隔值
b) 基本阵列方式
点阵标准单元在X、Y、Z 三个方向无间隔整齐排列方式。注：即排列值 Da =a，Db =b，Dc =c 的排列方式。
c) 复杂排列方式
Da、Db、Dc 分别为某个常数或某函数表达式的排列方式。注：复杂排列方式中排列值 Da≠a 或 Db≠b 或Dc≠c。
4.4 点阵结构类型
4.4.1 标准点阵结构
点阵标准单元按基本阵列方式形成的结构，如图 4 所示。
图 4 标准点阵结构形成示意图
4.4.2 复杂排列点阵结构
点阵标准单元按复杂排列方式形成的结构，如图 5 所示。
图 5 复杂排列点阵结构形成示意图
4.4.3 点阵组合结构
实际应用中，点阵类零件都是由点阵和实体部分组合而成，称为点阵组合结构，常见的有封闭点阵组合结构等。封闭点阵组合结构是由周边面板将点阵结构封闭在内部形成的结构，如图 6 所示。
图 6 封闭点阵组合结构剖面示意图
5 设计原则
点阵结构的设计原则如下：
a) 应根据设计要求选择合理的点阵标准单元及点阵结构的排列方式;
注：点阵标准单元的种类有多种多样，不同的点阵标准单元和不同的排列方式带来的成形零件性能和重量有显著的不同。
b) 选区熔化点阵结构设计时，Da、Db、Dc 不应同时大于该方向的点阵标准单元的基本尺寸，即不应使 Da>a、Db>b、Dc>c 同时成立，以避免成为悬浮结构而无法成形;
c) 设计时，应尽量保证单个点阵标准单元的完整性，尤其是厚度方向，应该至少保证大于或等于一个点阵标准单元的高度。厚度过渡区域或外形变化区域除外;
d) 根据零件装配需求，设计并预留实心连接区域;
e) 应根据成形设备的成形范围合理设计成形零件的尺寸，当零件的尺寸大于成形范围时应考虑分段组合，但应同时考虑分段组合对最终零件性能的影响;
f) 封闭点阵组合结构数模中应设计有排(漏)粉孔，并应给出零件成形后排(漏)粉孔的填堵方式;
g) 设计时应考虑成形方向对零件最终性能的影响，设计模型宜明确零件的成形方向，未明确时默认允许工艺自行确定成形方向;
h) 必要时应在模型中明确包括工艺支撑位置和去除支撑，以及如粉末清除、表面处理、机加工、热处理等后处理方面的特殊要求;
i) 应给出零件完整的技术要求。
6 建模基本流程
点阵结构按图 7 所示基本流程进行建模。
a) 完成零件方案设计后，启动相应建模软件。
b) 按零件选定的材料，设置材料属性。
c) 确定应用的点阵标准单元形式，建立一个单独的点阵标准单元数模。
d) 确定零件中点阵结构的排列方式。
e) 按“7.4 坐标系”的规定建立点阵结构的排列坐标系和排列的起始点。
f) 按“8 数模表示方法”的规定对相应的点阵结构进行建模。
g) 创建零件组合实体，包含点阵结构和其他组合部分。
h) 创建制造数据并发给制造单位进行生产可行性检查。选区熔化工艺对点阵标准单元的形式、点阵结构排列方式、结构基本参数等有一定的要求，某些结构形式无法成形，如果制造数据不满足生产要求，需要修改点阵标准单元、点阵结构排列方式等相关参数，重新进行点阵结构建模。
i) 满足制造要求后，完成设计数模发放。
图 7 建模基本流程图
7 建模一般要求
7.1 数模格式
采用三维软件进行设计、修改和发放点阵结构三维模型。点阵结构中间排列过程可以采用其他软件进行分析和建模，但是输出结果应能用设计建模软件读取，且不会丢失模型数据信息。
7.2 文件命名
文件命名的构成及一般要求应按项目管理要求及所选用软件的相关规则执行。
7.3 材料属性
对选区熔化点阵结构所用材料建立并定义材料属性，一般包括材料牌号、状态、抗拉强度、屈服强度、延伸率等，可根据需求进行增减。
7.4 坐标系
7.4.1 建模坐标系的定义应符合建模软件关于坐标系的规定。
7.4.2 对点阵结构排列方式进行说明时应建立排列的局部坐标系，默认局部坐标系原点为排列起始点。
8 数模表示方法
8.1 通用要求
点阵结构通过定义点阵标准单元、点阵排列方式、排列坐标系以及数模进行表示。
8.2 标准点阵结构
零件数模中的标准点阵结构允许表示为一个与周边结构有区别的单独实心体结构，并标注出点阵区域边界，在零件注释中说明点阵结构排列方式，说明按排列值 Da =a，Db =b，Dc =c 的方式进行阵列。点阵标准单元应以三维数模的形式与零件数模一起配套发放。
8.3 复杂排列点阵结构
零件数模中的复杂排列点阵结构允许表示为一个与周边结构有区别的单独实心体结构，并标注出点阵区域边界，在零件注释中或者用文档、图样等方式说明点阵结构排列方式， 说明排列值 Da、Db、Dc或排列规律。点阵结构排列方式的说明文档或图样、点阵标准单元三维数模、零件数模一起配套发放。
8.4 点阵组合结构
点阵结构按规定简化或完整数据表示，其余实体结构应用完整数模表示。
8.5 工艺要求的说明
封闭的点阵组合结构模型中应设计有排(漏)粉孔，给出排(漏)粉孔的填堵方式。如果对支撑结构的位置有特殊要求的应在模型中明确。模型中没有说明成形方向的默认允许工艺自行决定零件成形方向，应考虑成形方向对零件的力学等性能的影响。
8.6 重量
数模中应给出零件理论重量。
注：用文档或图样描述排列方式的点阵结构无法在软件中测出零件理论重量，可以通过计算和分析后在数模中标注零件重量。
8.7 技术要求
制件的所有技术要求应在零件模型中说明或以文档形式明确。
8.8 数据交换
设计过程允许使用多个软件工具，产品全生命周期内数据交换与传递应该满足 HB 7833 的规定。
设计用数模和点阵标准单元及点阵结构排列方式的说明文档或图样发放前应和制造方充分协调，保证数据的唯一性和准确性。
8.9 比例和单位
在发放点阵标准单元模型时应给出比例和单位说明。
