随着科学技术的进步,增材制造技术得到了迅速发展,受到了国内外的广泛关注。选择性激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术是一种基于激光烧结金属的增材制造技术,其突出优点在于可成型复杂的零件结构、材料的利用率较高、对于产品结构设计的变化可作出快速响应。在本文中,将SLM和结构轻量化设计结合在一起,系统地分析了基于SLM技术的零件轻量化设计约束和设计规则;针对SLM技术成型过程研究了支撑结构添加问题,梳理了支撑添加需要考虑的因素,总结了现有的支撑添加方式以及支撑添加问题,实现了轻量化结构的高质量成型。本文的主要研究内容如下:(1)通过背景介绍引出项目的研究意义,介绍了SLM技术工作原理以及国内外研究现状;针对基于SLM的轻量化设计,分析了SLM的轻量化设计需求及国内外研究现状;应对轻量化结构的SLM成型缺陷,提出支撑添加的方法并分析了国内研究现状。(2)以SLM为基础研究零件轻量化设计。从SLM技术的工作原理入手,研究了零件结构轻量化设计的约束,针对设计约束提出结构轻量化设计规则及方法。(3)主要研究了基于SLM的支撑结构添加问题。介绍了支撑添加的作用和设计准则,提出支撑添加方法。针对手动添加支撑方法,以Magics软件为基础列出支撑的结构类型,分析了各支撑类型的特点。重点研究了以Magics为基础的块状支撑的支撑填充间距对零件成型质量的影响,分析了不同支撑填充间距各阶段零件的成型效果,给出了零件成型的最佳支撑填充间距。针对零件的SLM成型提出支撑添加规律。根据上述研究结果对典型零件进行支撑添加并仿真零件变形情况与自动添加的支撑方式得到的结果进行对比和分析,发现参数优化后设计的支撑方式成型的零件效果更佳。(4)以某型卫星散热器为设计对象,实现零件减重。在三维建模过程中保留了零件的特征结构,去掉影响有限元分析的元素,简化了零件模型。对模型进行有限元分析,分析零件的变形情况。利用拓扑优化软件优化零件结构,以整体刚度最大为优化目标,强度、刚度为约束条件,进行拓扑优化分析,得到的结构重量减少64%,优化结构主传力路径清晰,并通过软件做表面光顺处理。(5)实现某型卫星散热器轻量化结构的SLM成型。针对某型卫星散热器的轻量化结构SLM成型,选择材料、设备,并根据零件轻量化结果添加支撑结构,最后实现零件的SLM成型,验证结构优化的合理性和可加工性。