复杂结构件增减材混合制造工艺规划方法

发布时间：2020-12-17 19:49

　　增减材混合制造为复杂结构件的制造提供了一种新的技术思路。在复杂结构件的增减材混合制造过程中,工艺规划结果的优劣直接影响到零件最终的成形质量和效率。对于增减材混合制造工艺规划,前一工序完成后的几何形貌直接影响后续工序的刀具可达性,且零件的几何状态呈现动态增长特性,这极大地增加了工艺规划的难度。针对以上问题,本文对复杂结构件增减材混合制造工艺规划方法进行了深入研究,主要工作如下:(1)针对现有方法难以实现复杂结构件增材过程多轴切片的问题,提出了一种基于“形心轴”的多轴切片方法。首先定义了“柱状”特征并对零件进行“柱状”特征分解,以“柱状”特征为单元提取“形心轴”,建立了多轴切片约束条件,并通过多次迭代实现了基于“形心轴”的多轴切片,为后续的工艺规划过程奠定了基础。(2)针对复杂结构件混合制造过程中因零件几何状态动态增长带来的工序规划难题,研究了基于“倒序下探”的多轴增减材工序规划方法。研究了基于高斯球面映射的刀具可达性评估方法,以此作为刀具干涉碰撞判断的依据,构建了工序规划问题分析模型,采用“倒序下探”的方式自上而下对零件体进行干涉判断,解决了因零件几何动态增长带来的干涉不确定性问题,实现... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

复杂结构件示例

(a)五轴切削加工航空叶盘 (b)增减材混合制造叶盘图 1.2 复杂结构件制造方法示例截至目前，工业界已经成功研制出了数款商用化混合制造设备[12]。然而，针对复杂结构件增减材混合制造工艺规划方面的研究还鲜有进展。主要原因是零件在制造过程中呈几何状态动态增长特性，前一工序完成后的零件几何形貌直接影响后一工序的刀具可达性,从而极大地增加了工艺规划的难度。因而，在前后工序相互制约的情况下，如何定义最优工序划分准则，从而顺利完成整个制造过程，是复杂结构件增减材混合制造中亟待解决的问题。针对这一难题，目前在应用领域普遍采用保守工序划分方法，将零件划分为均匀厚度切片，而后针对每一切片采用增材-减材工序交替的方式来进行制造。虽然技术上便于实现，但是该方案存在两点缺陷：首先，过多的工序交替会耗费大量准备及换刀时间；其次，过多的工序交替会在零件表面产生大量接刀痕，影响表面质量，甚至影响零件的功能特性。本文基于上述背景，研究了复杂结构件增减材混合制造工艺规划的方法。分析了零件几何约束对混合制造工序规划的影响，进而构建了零件局部可达性模型，并以此为基础研究了增减材交替混合制造的工序规划以及轨迹生成方法，旨在保证无任何刀具干涉前提下，减少工序切换次数，从而提高零件整体成形的质量和效率。

论文章节结构图

【参考文献】：
期刊论文
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[5]3D打印技术研究现状和关键技术[J]. 张学军,唐思熠,肇恒跃,郭绍庆,李能,孙兵兵,陈冰清.  材料工程. 2016(02)
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[9]3D打印技术的发展分析[J]. 江洪,康学萍.  新材料产业. 2013(10)
[10]增材制造(3D打印)技术发展[J]. 卢秉恒,李涤尘.  机械制造与自动化. 2013(04)

硕士论文
[1]复杂结构件增减材混合加工方法[D]. 李仲宇.南京航空航天大学 2018



本文编号：2922602