基于零件现场修复的增材工艺轨迹规划研究

发布时间：2020-05-06 23:44

【摘要】：轮船长时间出海航行时,其大型零件的工作环境较为恶劣,容易出现严重磨损和疲劳失效,导致其出现损坏的情况。若大型零部件没有及时修复,将影响轮船的正常航行。因此研制一款增减材机床很有必要,可以对大型损伤零件进行现场修复,使轮船快速恢复工作能力。本课题来源于对大型损伤零件现场修复的预研项目,对增材成型过程中涉及的STL数据模型的分层、加工路径的获取及物体运动时的干涉校验进行了研究,完成了以下几方面的工作:首先,分析增材制造成型的原理,明确增材制造是数据模型分层离散和实体逐层堆积的过程。对增材制造的STL文件进行处理,读取和存储了点和面片信息;对“阶梯效应”进行了分析,根据体积差来衡量其制造精度。提出一种P-H分层算法,该算法改进了数据模型分层方向单一的问题,可获取到最优的分层方向;按照分层方向对STL模型进行分层,利用三角形的毗邻关系,获取单个切片的边界轮廓线;同时P-H分层算法针对分层厚度过大问题,引入相交线长度变化率和面积变化率,调整分层厚度来减小阶梯效应。使用Matlab软件将分层过程进行仿真显示,并对比了不同分层算法的结果,验证了P-H分层算法的正确性。其次,根据分层后所得的相交轮廓线,确定每一层切片的材料熔融涂覆区域,增材制造根据此区域确定其加工轨迹。针对轮廓线偏置填充中出现的偏置线错位相交问题,提出可修正型轮廓线偏置算法,解决填充过程中容易出现的冗余加工现象。同时针对含有型腔孔的切片,使用往复扫描填充算法和分区域扫描填充算法,获取增材加工路径。并针对上述每一种加工路径的获取方式,使用Matlab软件验证其正确性。最后,针对增材装置运动过程中和固定物体可能发生的干涉问题,采用包围盒方法进行快速校验;通过分析各种包围盒的构造方式和检测难易程度,提出使用S-O包围盒的方式进行干涉校验,根据距离的不同变换包围盒类型,提高干涉校验的检测效率;同时使用Matlab软件对包围盒干涉校验检测算法进行了验证,并显示了物体运动时的检测过程,达到快速校验物体干涉的目的。
【图文】：

姆汛罅康娜肆ξ锪Γ噔也鹦逗椭匦伦芭涔，

本文编号：2652055