金属3D打印技术强大的加工制造能力,及快速、轻量化的特点为武器装备的维修保障提供了新的思路,这项技术的推广应用将大大提高装备维修保障的效率。金属3D打印由于加工原理的制约,目前很难达到较高的加工精度,本质上得到的是相当于精密铸造的毛坯件,为了保证零件精度要求,3D打印件往往需要进行车、铣、磨等机加工后处理过程,这也是3D打印技术融入工业制造领域的一个重要技术环节。由于金属3D打印精度受多种因素制约,目前还没有有效的理论或工程方法对机加工后处理过程的工艺进行指导,对于传统机加工工艺应用于轻量化重构的3D打印零件的研究也比较少,同时也缺乏有效的3D打印后处理工艺余量的设计模型,因此在此领域展开深入研究有着重要的工程意义。针对上述问题,本文从3D打印与传统机加工相结合的角度出发,重点探究适用于3D打印到机加工工艺过程的3D打印后处理余量设计模型,与等强度轻量化重构的零件模型进行叠加之后,展开3D打印与机加工实验,验证余量设计模型的合理性及工艺过程的可行性。主要研究内容包括:1.实现零件的等强度轻量化重构。以带孔圆柱体零件为例,应用“基于3D可制造单元等强度重构方法”,在应力分析的基础上,通过建立模型、蒙皮设计、填充布局、参数优化的步骤得到零件重构模型,通过SLM成型实验,实现零件的等强度轻量化重构。2.构建从3D打印到机加工后处理过程的基准映射模型。首先,分析零件在两种加工方式下的加工及测量基准,并建立坐标系;然后,结合坐标系变换及矩阵运算的相关知识,分析得到各基准之间变换关系的矩阵表达式;最后,以测得的SLM成型带孔圆柱体零件的制造误差为依据,确定基准变换关系矩阵表达式中的各坐标偏量,进而建立基准映射模型,求得基准映射误差。3.构建3D打印后处理余量设计模型。根据待加工零件的形状特征及加工精度要求,制定机加工后处理工艺方案,确定工艺余量,然后结合SLM成型制造误差及基准映射误差对预留加工余量的影响,叠加得到3D打印后处理余量设计模型。4.以某型火炮炮栓机构曲臂零件为实验对象进行实验应用验证。在分析应用环境的基础上,通过等强度轻量化重构建模、3D打印后处理余量设计模型叠加、SLM成型实验、机加工后处理实验的步骤得到效果良好的实体曲臂零件,对圆柱孔直径进行测量,进而验证余量设计模型的合理性及工艺过程的可行性。