激光复合精确成形方形薄壁件技术研究
发布时间：2021-10-19 01:04
金属零件激光直接快速成形技术是一种基于分层制造的成形工艺,成形件表面及侧面质量较差,而“激光熔覆+机械铣削”的复合成形工艺虽然解决了直接成形件表面不光滑的问题,但加工难度大,效率低,浪费材料。为了解决上述问题,将“激光熔覆-增材制造”与“激光铣削-减材制造”相结合,提出激光复合精确成形技术,用三维测量系统对熔覆件凸点进行数据采集、数据处理,反馈到铣削系统,实现凸点精确铣削及成形件形貌的闭环控制,最终实现金属零件快速、高效、精确立体成形。本文对Fe313激光熔覆件铣削光整复合精确成形高质量方形薄壁件进行了研究,主要内容如下:（1）针对单道多层熔覆件的几何特性及材料特性,探究激光铣削光整熔覆件的整形机理,并从激光入射弧形面不同位置的功率密度变化情况及激光铣削弧形面的排屑模型两个方面,分析了激光铣削对弧面凸起坡度的光整作用;建立了熔覆件侧面激光边缘切割模型。（2）用脉冲激光对单道三层Fe313激光熔覆件表面和侧面分别进行单因素试验和正交试验研究,通过单因素试验探究点间距、功率、脉宽及离焦量对熔覆件表面铣削深度、侧面铣削宽度及侧面铣削质量的影响规律;通过正交试验的极差分析,探究各工艺参数对面粗...
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 激光直接快速制造金属零件的研究现状
1.2.1 选区激光烧结技术/选区激光熔化技术
1.2.2 激光熔化沉积技术
1.2.3 激光熔覆-机械铣削复合直接快速成形技术
1.3 本课题研究的目的和意义
1.4 本课题研究的主要内容及主要创新之处
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 主要创新点
第二章 激光铣削的理论研究
2.1 脉冲激光铣削的基本原理
2.1.1 激光与物质的相互作用
2.1.2 单脉冲作用下材料表面状态变化
2.1.3 一定重叠率下激光铣削平整面的排屑模型
2.2 激光铣削熔覆件排屑模型的建立
2.2.1 激光铣削熔覆件弧形表面排屑模型
2.2.2 激光铣削熔覆件侧面排屑模型
2.3 激光铣削Fe313熔覆件的功率密度阈值计算
2.4 本章小结
第三章 工艺参数对激光铣削单道熔覆件的影响分析
3.1 试验基础
3.1.1 试验材料
3.1.2 试验设备
3.1.3 试验方案
3.2 单道三层搭接熔覆件表面铣削试验分析
3.2.1 不同工艺参数对表面铣削深度的影响
3.2.2 正交试验优化
3.3 单道三层搭接熔覆件侧面铣削试验分析
3.3.1 不同工艺参数对侧面铣削宽度的影响
3.3.2 不同工艺参数对侧面铣削质量的影响
3.3.3 正交试验优化
3.4 熔覆件多层铣削试验分析
3.5 本章小结
第四章 数据可视化处理系统软件 2.0 研发
4.1 三维测量系统原理
4.1.1 三维测量系统的组成
4.1.2 三维测量系统的原理
4.2 侧面数据可视化处理系统开发
4.2.1 MATLAB数据初步处理
4.2.2 侧面数据可视化处理软件的设计与开发
4.2.3 侧面数据可视化处理功能的实现
4.3 本章小结
第五章 激光复合精确成形方形薄壁件
5.1 复合成形总体方案设计
5.2 试验材料及铣削参数的确定
5.3 试验过程
5.4 试验结果分析
5.4.1 成形件铣削精度分析
5.4.2 成形件表面质量分析
5.4.3 成形件微观组织分析
5.4.4 成形件显微硬度分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维测量工业内窥镜的双目光学系统[J]. 郭俊锋,刘鹏,焦国华,鲁远甫,吕建成. 光学精密工程. 2014(09)
[2]管道内表面圆结构光视觉三维测量系统[J]. 王颖,张瑞. 红外与激光工程. 2014(03)
[3]金属增材制造技术在航空领域的发展与应用[J]. 巩水利,锁红波,李怀学. 航空制造技术. 2013(13)
[4]薄壁型钢表面三维形貌测量系统的研制[J]. 陈龙. 机械工程与自动化. 2013(03)
[5]环形激光光内送粉成形薄壁件熔池特征研究[J]. 吴少华,石世宏,肖军艳,傅戈雁,石皋莲. 应用激光. 2013(03)
[6]零阿贝误差的纳米三坐标测量机工作台及误差分析[J]. 黄强先,余夫领,宫二敏,王晨晨,费业泰. 光学精密工程. 2013(03)
[7]基于选区激光熔化的金属零件快速成形现状与技术展望[J]. 顾冬冬,沈以赴. 航空制造技术. 2012(08)
[8]光内送粉激光熔覆堆积变径回转体工艺参数的控制[J]. 李洪远,石世宏,傅戈雁,王永康,蔡齐飞,王晨,孙后顺. 中国激光. 2011(08)
[9]金属粉末选择性激光烧结技术研究进展[J]. 任乃飞,张福周,王辉,邢志杰. 机械设计与制造. 2010(02)
[10]材料表面粗糙度对激光吸收率影响的研究[J]. 陈君,张群莉,姚建华,傅纪斌. 激光技术. 2008(06)
博士论文
[1]选择性激光熔化成形金属零件性能研究[D]. 王黎.华中科技大学 2012
[2]扫描电子束三维成型的研究[D]. 陈云霞.上海交通大学 2010
[3]基于光内送粉的激光熔覆快速制造机理与工艺研究[D]. 王明娣.南京航空航天大学 2008
[4]大功率CO2激光三维智能加工CAM的研究[D]. 陈继民.北京工业大学 2001
硕士论文
[1]激光复合成形三维测量系统的设计与研究[D]. 汤攀飞.苏州大学 2015
[2]激光铣削对激光熔覆成形件的整形机理和试验研究[D]. 杭小琳.苏州大学 2015
[3]平面及斜面拐角高速铣削的力与粗糙度研究[D]. 钟文斌.广东工业大学 2014
[4]光内送粉多道搭接多层堆积实体成形及温度场模拟研究[D]. 田美玲.苏州大学 2014
[5]基于机器人激光熔覆尖点过渡薄壁件成形研究[D]. 何正东.苏州大学 2014
[6]曲柄压力机上镁合金板料成形研究[D]. 张承霖.山东大学 2012
[7]基于光内送粉激光熔覆扭曲薄壁件的成形研究[D]. 王晨.苏州大学 2012
[8]倾斜薄壁结构件激光熔覆成形基础研究[D]. 江豪.大连理工大学 2012
[9]大功率激光切割不锈钢板关键工艺参数研究[D]. 秦丰栋.重庆理工大学 2012
[10]复杂叶轮零件的熔积—铣削复合制造研究[D]. 周火金.华中科技大学 2012
本文编号：3443854
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 激光直接快速制造金属零件的研究现状
1.2.1 选区激光烧结技术/选区激光熔化技术
1.2.2 激光熔化沉积技术
1.2.3 激光熔覆-机械铣削复合直接快速成形技术
1.3 本课题研究的目的和意义
1.4 本课题研究的主要内容及主要创新之处
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 主要创新点
第二章 激光铣削的理论研究
2.1 脉冲激光铣削的基本原理
2.1.1 激光与物质的相互作用
2.1.2 单脉冲作用下材料表面状态变化
2.1.3 一定重叠率下激光铣削平整面的排屑模型
2.2 激光铣削熔覆件排屑模型的建立
2.2.1 激光铣削熔覆件弧形表面排屑模型
2.2.2 激光铣削熔覆件侧面排屑模型
2.3 激光铣削Fe313熔覆件的功率密度阈值计算
2.4 本章小结
第三章 工艺参数对激光铣削单道熔覆件的影响分析
3.1 试验基础
3.1.1 试验材料
3.1.2 试验设备
3.1.3 试验方案
3.2 单道三层搭接熔覆件表面铣削试验分析
3.2.1 不同工艺参数对表面铣削深度的影响
3.2.2 正交试验优化
3.3 单道三层搭接熔覆件侧面铣削试验分析
3.3.1 不同工艺参数对侧面铣削宽度的影响
3.3.2 不同工艺参数对侧面铣削质量的影响
3.3.3 正交试验优化
3.4 熔覆件多层铣削试验分析
3.5 本章小结
第四章 数据可视化处理系统软件 2.0 研发
4.1 三维测量系统原理
4.1.1 三维测量系统的组成
4.1.2 三维测量系统的原理
4.2 侧面数据可视化处理系统开发
4.2.1 MATLAB数据初步处理
4.2.2 侧面数据可视化处理软件的设计与开发
4.2.3 侧面数据可视化处理功能的实现
4.3 本章小结
第五章 激光复合精确成形方形薄壁件
5.1 复合成形总体方案设计
5.2 试验材料及铣削参数的确定
5.3 试验过程
5.4 试验结果分析
5.4.1 成形件铣削精度分析
5.4.2 成形件表面质量分析
5.4.3 成形件微观组织分析
5.4.4 成形件显微硬度分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维测量工业内窥镜的双目光学系统[J]. 郭俊锋,刘鹏,焦国华,鲁远甫,吕建成. 光学精密工程. 2014(09)
[2]管道内表面圆结构光视觉三维测量系统[J]. 王颖,张瑞. 红外与激光工程. 2014(03)
[3]金属增材制造技术在航空领域的发展与应用[J]. 巩水利,锁红波,李怀学. 航空制造技术. 2013(13)
[4]薄壁型钢表面三维形貌测量系统的研制[J]. 陈龙. 机械工程与自动化. 2013(03)
[5]环形激光光内送粉成形薄壁件熔池特征研究[J]. 吴少华,石世宏,肖军艳,傅戈雁,石皋莲. 应用激光. 2013(03)
[6]零阿贝误差的纳米三坐标测量机工作台及误差分析[J]. 黄强先,余夫领,宫二敏,王晨晨,费业泰. 光学精密工程. 2013(03)
[7]基于选区激光熔化的金属零件快速成形现状与技术展望[J]. 顾冬冬,沈以赴. 航空制造技术. 2012(08)
[8]光内送粉激光熔覆堆积变径回转体工艺参数的控制[J]. 李洪远,石世宏,傅戈雁,王永康,蔡齐飞,王晨,孙后顺. 中国激光. 2011(08)
[9]金属粉末选择性激光烧结技术研究进展[J]. 任乃飞,张福周,王辉,邢志杰. 机械设计与制造. 2010(02)
[10]材料表面粗糙度对激光吸收率影响的研究[J]. 陈君,张群莉,姚建华,傅纪斌. 激光技术. 2008(06)
博士论文
[1]选择性激光熔化成形金属零件性能研究[D]. 王黎.华中科技大学 2012
[2]扫描电子束三维成型的研究[D]. 陈云霞.上海交通大学 2010
[3]基于光内送粉的激光熔覆快速制造机理与工艺研究[D]. 王明娣.南京航空航天大学 2008
[4]大功率CO2激光三维智能加工CAM的研究[D]. 陈继民.北京工业大学 2001
硕士论文
[1]激光复合成形三维测量系统的设计与研究[D]. 汤攀飞.苏州大学 2015
[2]激光铣削对激光熔覆成形件的整形机理和试验研究[D]. 杭小琳.苏州大学 2015
[3]平面及斜面拐角高速铣削的力与粗糙度研究[D]. 钟文斌.广东工业大学 2014
[4]光内送粉多道搭接多层堆积实体成形及温度场模拟研究[D]. 田美玲.苏州大学 2014
[5]基于机器人激光熔覆尖点过渡薄壁件成形研究[D]. 何正东.苏州大学 2014
[6]曲柄压力机上镁合金板料成形研究[D]. 张承霖.山东大学 2012
[7]基于光内送粉激光熔覆扭曲薄壁件的成形研究[D]. 王晨.苏州大学 2012
[8]倾斜薄壁结构件激光熔覆成形基础研究[D]. 江豪.大连理工大学 2012
[9]大功率激光切割不锈钢板关键工艺参数研究[D]. 秦丰栋.重庆理工大学 2012
[10]复杂叶轮零件的熔积—铣削复合制造研究[D]. 周火金.华中科技大学 2012
本文编号：3443854
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