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增材制造-3D打印技术在实现液压元件轻量化、提高流动效率、无模具、可快速迭代等方面具有优势。
传统液压元件与3D打印液压元件在设计上有着显著的不同。以液压阀为例，传统液压阀块为规则的长方块状结构，而3D打印液压歧管带给人的*直观印象是不再是规则的阀块，而是一组具有不规则形状的“管道”。
本期，3D科学谷将分享一项增材制造液压歧管的设计与优化研究，与谷友共同了解3D打印液压歧管与传统液压阀块在设计和性能方面有哪些不同，并为广大液压元件制造企业在利用增材制造技术进行液压元件产品设计优化升级提供参考。
更轻、更小、更长寿
液压阀制造存在的挑战
采用传统方式制造液压阀时，首先要从一个金属块开始，通过传统制造方法将金属块修整为所需外形，然后钻出供液压流体流通的内部管路。而想要精确地钻出这些管路非常困难，管路需要在特定点准确交汇，但在一些“盲”钻位置上，管路时常无法精确对准。此外，钻洞时需要开工艺孔并在*后加以密封，这就导致组件有可能在工艺孔的位置发生泄漏。
液压歧管设计优化
l 目标
使用有限元方法分析液压歧管块；
使用面向增材制造的设计，优化结构元素布局以及几何参数，从而实现3D打印液压歧管的结构刚度*大化，质量*小化；
使用增材制造技术进行液压歧管制造并验证结果；
传统液压阀块与3D打印歧管比较。


传统液压阀块设计模型。来源：JETIR
图中显示的传统液压阀块是使用 Creo Parametric CAD 软件设计的。材料为球墨铸铁GGG40。零件加工程序在CNC 工作站中自动生成。阀块原材料为经过热处理的铸造件。
优化要求是在产生*小应力和随着结构刚度增加而产生的应变之处实现减重，并使设计*适合于增材制造。由于使用的制造工艺为增材制造，液压歧管的优化设计可以从头开始进行，也可以去除一些忽略应力的区域。
l 增材制造液压歧管优化过程



有限元分析
l 基本步骤
-预处理：定义问题*
（i）定义元素类型和材料/几何特性； （ii）所需的网格线/面积/体积。
-解决方案：分配负载、约束和解决方案**
-后处理：进一步处理和查看结果。
（i）*大当量应力（ii）总变形
l 传统液压阀块结构分析
-预处理：首先准备CAD 模型，检查几何的网格化
-为每个组件应用材料
-创建网格

-定义边界条件

传统阀块边界条件。来源：JETIR