基于SLM的多缝隙内腔结构成形关键技术研究

发布时间：2020-03-25 10:23

【摘要】：3D打印技术具有很强的可设计性,能够实现复杂零件的一体化制造,对于多缝隙内腔结构零件的成形更具优势。而对零件模型数据的处理,会直接影响成形的质量和效率。但目前的方法并不能解决成形中产生的问题,因此本文从零件模型的处理方面进行研究,并提出新的解决方法。主要研究内容如下:(1)在传统冗余数据去除的基础上,提出了一种限定区域去重方法。首先对模型的STL文件结构特点进行分析,限定几何尺寸对冗余点进行搜寻,遍历后去重,读取文件,并建立数字模型。该方法能够高效、稳定地去除冗余点,提高文件处理速度。之后分析零件成形质量要求,建立方向目标函数,确定零件的分层方向。(2)基于相对面积偏差比值的自适应分层算法,针对多内腔结构特点,提出了一种新的自适应分层算法。首先对多内腔结构零件的特征进行分析,提出该类结构特征的两个判别式,并基于面积偏差比值的自适应分层算法进行了优化,有效解决了该算法无法识别切片面积变化率为零的问题。最后利用最近距离分析算法,修正分层轮廓中出现的开环等缺陷,得到顺滑无缺陷的曲线轮廓。(3)根据传统的光斑半径补偿方法,提出了一种变光斑半径补偿策略。通过对激光光源能量分布的分析,发现在不同分层厚度下,激光扫描过程中会产生不同尺寸的热影响区。因此根据优化的自适应分层厚度,在试验中确定不同层厚的热影响尺寸,确定光斑补偿量,并对不同的分层厚度,采用不同的光斑补偿量进行补偿,来提高零件表面质量。本文通过对多内腔结构特征的分析,基于SLM技术对零件模型处理进行了研究。本文以具有多内腔结构特征的毫米波雷达天线为研究对象,通过实验验证了本文提出的自适应分层算法及变光斑半径补偿策略,在保证成形精度的前提下,能够有效提高零件成形速度。
【图文】：

STL模型,打印过程,格式,打印系统

经过几十年的不断发展和完善，，由于该文件 3D 打印系统接口文件格式的工业标准。虽然 S不能直接进行打印，需要对其进行分层切片处理式简单，没有拓扑结构的要求，因此缺少应有的网格的算法并不完善，存在较多缺陷，有不能正为 STL 格式时，将会有高达 70%的文件数据产生理，则会直接影响到后续分层算法的实现，导致STL 文件的预处理，在 3D 打印过程中是不可缺特点据结构组成件是由多个离散的三角面片组成的，如图 2.1 所定义。通过三个顶点的空间坐标和法向矢量，可

三角面片,二进制文件,文本文件,几何表示

图 2.2 STL 文件三角面片几何表示目前，STL 文件的储存方式主要有两种：文本文件（ASCII 格式）与二进制文件（BI）。文本文件主要是以字符串形式存储，具有可读性，易于编辑和人工识别但相对占用。二进制文件无法被人工识别和修改，但该存储方式比较节约空间。在 STL 文件的存，二进制文件的大小仅为文本文件的六分之一。同时使用二进制文件，对于一些精确的数据，不会造成有效位的丢失，其读取速度也更快。ASCII 格式的 STL 文件结构组成如下：Solid filename //文件路径及文件名称Facet normal x y z //三角面片法向矢量的三个分量Outer loopVertex x y z //三角面片第一个顶点坐标Vertex x y z //三角面片第二个顶点坐标Vertex x y z //三角面片第三个顶点坐标EndloopEndfacet //第一个三角面片定义完毕
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN24;TP391.73;TH161

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