金属零件缺陷的激光修复技术研究
发布时间：2020-12-20 11:55
在各国大力倡导绿色制造、智能制造、应对气候污染、促进节能减排及加强循环经济的背景下,激光再制造作为新世纪新兴的绿色制造技术,可有效解决缺陷零件快速修复的难题,实现缺陷零件的继续服役的条件,是各国工业领域技术革新的新方向。为实现激光修复平台的可现场移动、操作简易及设备成本较低的设计目标。本文采用龙门式FDM3D打印机成形规则,以“ATMEGA 2560+RAMPS 1.4拓展板”为核心主板,提出了一种可现场移动的激光修复平台,设计涵盖主体机械结构、运动控制电路及嵌入程序参数等,基于Marlin主程序框架,对部分程序段进行了宏定义,借助可视化的FDM3D打印机界面（Simplify3D软件为例）进行人机交互,实现对激光修复平台的控制及关键温度（电机发热、成形环境）参数的监测,保证了激光修复平台的自动化工作。结合FDM3D打印机切片软件特点,分析了打印机切片软件参数及原理,提出了基于Simplfy3D切片软件的激光立体成型模型,并对送粉式激光平面熔覆成型过程的平整度控制构建了数学预测模型,同时引入了搭接量调控系数k;此外,为保证缺陷部位数据模型的准确性及完整性,采用正逆向混合建模方法;通过正...
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
方案一主体设计
8相比方案一设计，可解决现场移动与平台负载受限的难题。综合上述两种不同方案，结合现实问题与设计要求，方案二激光修复平台的设计较为合理。图2-1方案一主体设计图2-2方案二主体设计2.1.2三轴运动框架设计运动框架的设计承担激光修复平台最主要工作区域作业。从安装精度与组装精度上都有很高要求，一般分为两种：一种在主框架上进行钻孔加工并外部安装零部件；另一种采用铝型材进行单模组零部件组装及模组之间相互连接组合方式。在主框架进行钻孔加工固定零部件精度受到加工与安装双重考验，加工或安装的误差会导致丝杠的磨损，难以保证运动精度。因铝合金型材滑组外形美观、设计合理、空间利用紧凑、封闭好、刚性好、性能可靠、动力部件动态性能好、滑台刚度高、热变形孝进给稳定性高、组装方便，从而保证了加工状态下（负荷下）的实际精度。因此，由线性模组搭建的运动框架是激光修复平台运动框架较理想选择，三轴运动框架结构设计视图，如图2-3、2-4所示。图2-3三轴运动框架设计前视图图2-4三轴运动框架设计侧视图待修复零件待修复零件
8相比方案一设计，可解决现场移动与平台负载受限的难题。综合上述两种不同方案，结合现实问题与设计要求，方案二激光修复平台的设计较为合理。图2-1方案一主体设计图2-2方案二主体设计2.1.2三轴运动框架设计运动框架的设计承担激光修复平台最主要工作区域作业。从安装精度与组装精度上都有很高要求，一般分为两种：一种在主框架上进行钻孔加工并外部安装零部件；另一种采用铝型材进行单模组零部件组装及模组之间相互连接组合方式。在主框架进行钻孔加工固定零部件精度受到加工与安装双重考验，加工或安装的误差会导致丝杠的磨损，难以保证运动精度。因铝合金型材滑组外形美观、设计合理、空间利用紧凑、封闭好、刚性好、性能可靠、动力部件动态性能好、滑台刚度高、热变形孝进给稳定性高、组装方便，从而保证了加工状态下（负荷下）的实际精度。因此，由线性模组搭建的运动框架是激光修复平台运动框架较理想选择，三轴运动框架结构设计视图，如图2-3、2-4所示。图2-3三轴运动框架设计前视图图2-4三轴运动框架设计侧视图待修复零件待修复零件
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光设备控制系统实训平台的设计与开发[J]. 周琦. 电子技术与软件工程. 2019(11)
[2]承压类特种设备常用无损检测方法[J]. 岳飞. 电子技术与软件工程. 2019(05)
[3]应用S7-1500的激光熔覆成形装备控制系统设计[J]. 赵凯,赵维刚,李鹏,杨萍. 机械设计与制造. 2019(03)
[4]基于PLC的激光熔覆机自动控制系统设计[J]. 张雨新,于洁,王震生,冷更新. 机械与电子. 2019(02)
[5]SLM铺粉3D打印设备控制系统设计与实现[J]. 熊金,王体泮. 自动化技术与应用. 2018(12)
[6]复杂零件的曲面反求算法及3D打印修复方法研究[J]. 张宏友,吴鸣宇. 机械制造与自动化. 2018(06)
[7]再制造技术在煤炭机械行业的应用[J]. 畅庚榕. 西安文理学院学报(自然科学版). 2018(02)
[8]激光熔覆技术在液压支架立柱再制造中的应用[J]. 高宇. 煤矿现代化. 2018(02)
[9]激光熔覆技术再制造汽车发动机的应用研究[J]. 徐素明,孙维汉,李娜. 机械设计与制造工程. 2018(01)
[10]扫描速度对不锈钢激光熔覆铁基合金涂层组织与性能的影响[J]. 易湘斌,梁泽芬,郭小汝,常文春,李杏发. 热处理技术与装备. 2017(06)
硕士论文
[1]基于逆向工程的破损零件修复方法研究[D]. 钟元元.兰州理工大学 2016
[2]3kW半导体激光熔覆机器人系统整机控制研究[D]. 程宝俊.华中科技大学 2015
[3]激光偏转扫描系统动态聚焦模块的研究[D]. 沈可余.复旦大学 2011
[4]基于时间反转法的兰姆波在铝合金板材缺陷检测中的应用[D]. 滕飞.哈尔滨理工大学 2009
本文编号：2927820
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
方案一主体设计
8相比方案一设计，可解决现场移动与平台负载受限的难题。综合上述两种不同方案，结合现实问题与设计要求，方案二激光修复平台的设计较为合理。图2-1方案一主体设计图2-2方案二主体设计2.1.2三轴运动框架设计运动框架的设计承担激光修复平台最主要工作区域作业。从安装精度与组装精度上都有很高要求，一般分为两种：一种在主框架上进行钻孔加工并外部安装零部件；另一种采用铝型材进行单模组零部件组装及模组之间相互连接组合方式。在主框架进行钻孔加工固定零部件精度受到加工与安装双重考验，加工或安装的误差会导致丝杠的磨损，难以保证运动精度。因铝合金型材滑组外形美观、设计合理、空间利用紧凑、封闭好、刚性好、性能可靠、动力部件动态性能好、滑台刚度高、热变形孝进给稳定性高、组装方便，从而保证了加工状态下（负荷下）的实际精度。因此，由线性模组搭建的运动框架是激光修复平台运动框架较理想选择，三轴运动框架结构设计视图，如图2-3、2-4所示。图2-3三轴运动框架设计前视图图2-4三轴运动框架设计侧视图待修复零件待修复零件
8相比方案一设计，可解决现场移动与平台负载受限的难题。综合上述两种不同方案，结合现实问题与设计要求，方案二激光修复平台的设计较为合理。图2-1方案一主体设计图2-2方案二主体设计2.1.2三轴运动框架设计运动框架的设计承担激光修复平台最主要工作区域作业。从安装精度与组装精度上都有很高要求，一般分为两种：一种在主框架上进行钻孔加工并外部安装零部件；另一种采用铝型材进行单模组零部件组装及模组之间相互连接组合方式。在主框架进行钻孔加工固定零部件精度受到加工与安装双重考验，加工或安装的误差会导致丝杠的磨损，难以保证运动精度。因铝合金型材滑组外形美观、设计合理、空间利用紧凑、封闭好、刚性好、性能可靠、动力部件动态性能好、滑台刚度高、热变形孝进给稳定性高、组装方便，从而保证了加工状态下（负荷下）的实际精度。因此，由线性模组搭建的运动框架是激光修复平台运动框架较理想选择，三轴运动框架结构设计视图，如图2-3、2-4所示。图2-3三轴运动框架设计前视图图2-4三轴运动框架设计侧视图待修复零件待修复零件
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光设备控制系统实训平台的设计与开发[J]. 周琦. 电子技术与软件工程. 2019(11)
[2]承压类特种设备常用无损检测方法[J]. 岳飞. 电子技术与软件工程. 2019(05)
[3]应用S7-1500的激光熔覆成形装备控制系统设计[J]. 赵凯,赵维刚,李鹏,杨萍. 机械设计与制造. 2019(03)
[4]基于PLC的激光熔覆机自动控制系统设计[J]. 张雨新,于洁,王震生,冷更新. 机械与电子. 2019(02)
[5]SLM铺粉3D打印设备控制系统设计与实现[J]. 熊金,王体泮. 自动化技术与应用. 2018(12)
[6]复杂零件的曲面反求算法及3D打印修复方法研究[J]. 张宏友,吴鸣宇. 机械制造与自动化. 2018(06)
[7]再制造技术在煤炭机械行业的应用[J]. 畅庚榕. 西安文理学院学报(自然科学版). 2018(02)
[8]激光熔覆技术在液压支架立柱再制造中的应用[J]. 高宇. 煤矿现代化. 2018(02)
[9]激光熔覆技术再制造汽车发动机的应用研究[J]. 徐素明,孙维汉,李娜. 机械设计与制造工程. 2018(01)
[10]扫描速度对不锈钢激光熔覆铁基合金涂层组织与性能的影响[J]. 易湘斌,梁泽芬,郭小汝,常文春,李杏发. 热处理技术与装备. 2017(06)
硕士论文
[1]基于逆向工程的破损零件修复方法研究[D]. 钟元元.兰州理工大学 2016
[2]3kW半导体激光熔覆机器人系统整机控制研究[D]. 程宝俊.华中科技大学 2015
[3]激光偏转扫描系统动态聚焦模块的研究[D]. 沈可余.复旦大学 2011
[4]基于时间反转法的兰姆波在铝合金板材缺陷检测中的应用[D]. 滕飞.哈尔滨理工大学 2009
本文编号：2927820
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