摘要: 增材制造作为一种全新的制造方法，自其出现便深刻地改变着产品的设计制造方式。由于能够成型任意形状、且力学性能优良的功能性零件，面向金属材料的增材制造技术已成为国内外研究者的研究热点。目前，对金属增材制造的研究主要集中在成型设备、成型... 展开 增材制造作为一种全新的制造方法，自其出现便深刻地改变着产品的设计制造方式。由于能够成型任意形状、且力学性能优良的功能性零件，面向金属材料的增材制造技术已成为国内外研究者的研究热点。目前，对金属增材制造的研究主要集中在成型设备、成型工艺和成型材料等方面，而针对与传统设计方式相比，已经产生重大变化的面向增材制造的设计方法研究很少。为了更好地发挥直接金属增材制造的优势，对其设计方法进行深入研究有着很强的理论和应用价值。 本文主要从设计方法的理论研究和实验验证两方面，对面向增材制造的复杂金属构件设计方法进行了相关研究。文章分析了金属激光熔化增材制造的工艺特点，总结了主流面向增材制造的复杂金属构件设计工具的应用对象，采用设计制造一体化的思路，给出了面向增材制造的复杂金属构件的一般设计流程。以股骨头支架为例，研究了复杂金属构件创新设计方法，验证了复杂金属构件设计和增材制造一体化设计流程。以飞机接头和金属探针为例，研究了复杂金属构件优化设计方法，在不改变原有性能要求的前提下，结合多孔化结构和有限元分析实现金属构件面向增材制造的优化设计。并对增材制造后处理过程对零件设计性能的影响进行了实验研究。通过间隙实验件、空心圆球、圆孔、方孔、台阶零件等典型零件结构的成型实验，分析了成型能力，给出了典型结构面向增材制造的设计参数，为设计实践提供了数据支持。 本文通过对面向增材制造的复杂金属构件设计方法的研究，提出了一套较完整的设计方法，并且对增材制造技术的一些典型几何元素的成型能力进行了实验验证，总结出了一些比较通用的设计准则。经过实验室一年多的试用，发现设计和成型效果很好，说明理论设计和设计准则相结合的面向增材制造的复杂金属构件设计方法是具有实际意义的。 收起