PDC钻头模具3D打印制作方法技术

本发明专利技术公开了一种PDC钻头模具3D打印制作方法，由如下步骤组成：建立PDC钻头模具的三维模型；将三维模型处理成3D打印机能识别的STL数据格式的三维模型；对STL数据格式的三维模型进行模型诊断，将诊断后的三维模型输入3D打印机；3D打印机对诊断后的三维模型进行分层处理；设置分层处理后的三维模型的指标，再进行PDC钻头模具的打印；将打印好的PDC钻头模具依次进行剥离支撑材料、打磨和几何尺寸检验，即完成PDC钻头模具3D打印制作。采用本发明专利技术制作模具为一次成型模具，成型模具可以直接烧结钻头成型，精度高，周期短，且生产出的钻头外观与设计完全重合，钻头结构设计不受加工设备能力的影响。

【技术实现步骤摘要】
PDC钻头模具3D打印制作方法
本专利技术涉及一种PDC钻头模具3D打印制作方法，用于PDC钻头模具的打印制作，属于石油天燃气、矿山工程、建筑基础工程施工、地质、水文等钻探设备

技术介绍
模具成型是胎体PDC钻头制造中的一个重要环节，也是准确实施钻头设计的关键，模具成型精度及质量直接影响成品PDC钻头的性能。在PDC钻头新产品开发过程中，需要反复修改验证钻头各设计参数，而模具多次成型的时间直接影响新产品的开发周期。为解决PDC钻头模具成型困难，精度要求高的难题，一直在寻求有效地解决办法。目前，常用的模成型工艺主要有2种：①传统的机械加工与手工相结合；②数控加工。传统机械加工是采用铣齿、修补、组合等方法进行模具加工，加工过程工人手工操作量大，精度与效率受限于工人技术水平与熟练程度，难以满足布齿要求越来越高的PDC钻头设计。数控加工虽然能够满足模具精度要求，但是在复杂曲面模具加工，尤其是深型腔加工过程中需要分模，单个加工并组合，对编程人员的技术水平有较高要求，由于是组合模具，精度也受到一定的影响，且加工成本较高。目前，《3D打印技术在PDC钻头模具成型中的应用》一文，提到在3D打印技术应用于PDC钻头模具成型，其工作原理是打印出钻头生产的模具母模，再利用软膜成型工艺的橡胶翻制用于生产的橡胶公模，最后利用翻制的橡胶公模翻制用于生产的陶瓷烧结模具，其工艺需要两次转换才能得到用于生产的烧结模具，而且经过两次软膜成型工艺转化模具的由于是采用橡胶有弹性收缩性，对模具精度有较大影响，工艺也相对繁琐。专利CN104353833A《一种PDC钻头体的3D打印制造方法》一文，提到一种PDC钻头体3D打印制造方法，其原理是应用3D打印技术直接打印出PDC钻头的钻头体，相当于直接3D打印出PDC钻头的钻头体金属材质的模型，PDC钻头作为石油天然气勘探钻井的主要钻探工具，地下地层岩性复杂，为保证井下钻井安全要求钻头具有足够的强度，而3D打印的钻头体通过逐层粉末加热融化成型其强度还不能满足井下复杂的环境状况，因此说3D打印钻头体只是打印出金属材质的钻头体模型，而不能应用于实际的石油天然气钻井生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种PDC钻头模具3D打印制作方法。本专利技术利用3D打印技术直接打印用于胎体钻头烧结的烧结模具，模具可以直接用于烧结钻头，模具成型精度高，不需要其它转化程序。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种PDC钻头模具3D打印制作方法，其特征在于，由如下步骤组成：（1）建立PDC钻头模具的三维模型；（2）将三维模型处理成3D打印机能识别的STL数据格式的三维模型；（3）对STL数据格式的三维模型进行模型诊断，将诊断后的三维模型输入3D打印机；（4）3D打印机对诊断后的三维模型进行分层处理；（5）设置分层处理后的三维模型的指标，再进行PDC钻头模具的打印；（6）将打印好的PDC钻头模具依次进行剥离支撑材料、打磨和几何尺寸检验，即完成PDC钻头模具3D打印制作。所述步骤（3）中采用GeomagicStudio、ZEditPro或3-MATIC软件对STL数据格式的三维模型进行模型诊断。所述步骤（5）中，三维模型的指标包括厚度、模型内部填充类型、单位尺寸、比例大小、其它打印工艺参数、3D打印机性能、打印材料和模具精度要求。所述步骤（5）中的打印材料为覆膜砂。采用本专利技术的优点在于：一、利用3D打印技术可以制作任意复杂曲面形状的模具，将该技术引入PDC钻头模具制造，加工钻头基础模具用于钻头制造，改进了传统模具加工工艺，实现了复杂结构及唇面形状的PDC钻头高效研发。解决了现有技术中手工操作量大、精度与效率受限于工人技术水平与熟练程度，难以满足布齿要求越来越高的PDC钻头设计，精度受到影响，加工成本较高的问题。二、采用本专利技术，简化了加工工序，可直接由CAD模型驱动设备打印，无需铣削操作，可降低工时，提高效率。三、能够应用于结构复杂的钻头，且无需分模编程，对技术人员无特殊技能要求，缩短新产品开发周期，提高工作效率。四、3D打印技术制作的基础模具能够在精度、强度以及表面光洁度等方面满足钻头设计要求，且精度高于普通工艺加工的模具。五、后期处理工序主要是提高模具本质强度、美化外观、对原型件缺失进行修补和修复，提高表面质量。六、采用本专利技术制作模具，为一次成型模具，精度高，周期短，且生产出的钻头外观与设计完全重合，钻头结构设计不受加工设备能力的影响，而本专利技术采用覆膜砂为打印材质，成型的模具可以直接烧结钻头成型，大大缩短了钻头制造周期。与现有3D打印PDC钻头模具相比，本专利技术不需要采用软膜成型工艺，工艺为一次成型，不需要两次转换就能得到用于生产的烧结模具，且制作模具精度高）。具体实施方式实施例1一种PDC钻头模具3D打印制作方法，由如下步骤组成：（1）建立PDC钻头模具的三维模型；（2）将三维模型处理成3D打印机能识别的STL数据格式的三维模型；（3）对STL数据格式的三维模型进行模型诊断，将诊断后的三维模型输入3D打印机；（4）3D打印机对诊断后的三维模型进行分层处理；（5）设置分层处理后的三维模型的指标，再进行PDC钻头模具的打印；（6）将打印好的PDC钻头模具依次进行剥离支撑材料、打磨和几何尺寸检验，即完成PDC钻头模具3D打印制作，此种模具可以直接用于胎体PDC钻头烧结钻头成型。所述步骤（3）中采用GeomagicStudio、ZEditPro或3-MATIC软件对STL数据格式的三维模型进行模型诊断。所述步骤（5）中，三维模型的指标包括厚度、模型内部填充类型、单位尺寸、比例大小、其它打印工艺参数、3D打印机性能、打印材料和模具精度要求。所述步骤（5）中的打印材料为覆膜砂。本实施例中涉及到的模型诊断、分层处理等与现有3D打印方法中的相同，在此不做详细说明。实施例2一种PDC钻头模具3D打印制作方法，包括如下步骤：（1）建立PDC钻头模具的三维模型；（2）将三维模型通过ObjetStudio™、formlabsFORM等软件处理成3D打印机能识别的STL数据格式的三维模型；（3）采用GeomagicStudio、ZEditPro或3-MATIC等软件对STL数据格式的三维模型进行模型诊断，将诊断后的三维模型输入3D打印机；（4）3D打印机的驱动程序软件对诊断后的三维模型进行分层处理；（5）设置分层处理后的三维模型的厚度、模型内部填充类型、单位尺寸、比例大小、其它打印工艺参数、3D打印机性能、打印材料和模具精度要求，再进行PDC钻头模具的打印，所述打印材料为覆膜砂；（6）将打印好的PDC钻头模具依次进行剥离支撑材料、打磨和几何尺寸检验，即完成PDC钻头模具3D打印制作,此种模具可以直接用于胎体PDC钻头烧结钻头成型。3D打印技术，是根据三维计算机数字模型，采用逐层堆积的方法成型零件，适合于个性化、小批量、形状复杂、中空等零部件制造。该技术能在几小时或几十小时内直接从CAD三维实体模型制作出原型。胎体PDC钻头即烧结式钻头，这个需要模具，而传统模具制作需要机床和人工同时参与，制作周期长，而且钻头结构设计受制于机床的加工能力，结构不能太复杂，机床与人工同时参与的模具制作精度不高，钻头外观与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PDC钻头模具3D打印制作方法，其特征在于，由如下步骤组成：（1）建立PDC钻头模具的三维模型；（2）将三维模型处理成3D打印机能识别的STL数据格式的三维模型；（3）对STL数据格式的三维模型进行模型诊断，将诊断后的三维模型输入3D打印机；（4）3D打印机对诊断后的三维模型进行分层处理；（5）设置分层处理后的三维模型的指标，再进行PDC钻头模具的打印；（6）将打印好的PDC钻头模具依次进行剥离支撑材料、打磨和几何尺寸检验，即完成PDC钻头模具3D打印制作。

【技术特征摘要】
1.一种PDC钻头模具3D打印制作方法，其特征在于，由如下步骤组成：（1）建立PDC钻头模具的三维模型；（2）将三维模型处理成3D打印机能识别的STL数据格式的三维模型；（3）对STL数据格式的三维模型进行模型诊断，将诊断后的三维模型输入3D打印机；（4）3D打印机对诊断后的三维模型进行分层处理；（5）设置分层处理后的三维模型的指标，再进行PDC钻头模具的打印；（6）将打印好的PDC钻头模具依次进行剥离支撑材料、打磨和几何尺寸检验，即完成PDC钻头模具3D打印制作。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚建林，李勇，冯明，何超，付晓平，李雷，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51