应用于电弧增材制造技术的变层厚分层切片算法

在实际生产的过程中,应用电弧增材制造技术对失效模具进行修复时,会在边缘部位出现缺肉、凹陷、过堆积等成形不良的问题,从而导致熔覆层各处厚度不一、起伏较大,对实际的增材制造结果造成精度上的较大误差.为了减少上述缺陷,提出了一种变层厚分层切片算法,主要包括模型前处理、焊接参数的确定、对模型实际切片厚度的修正,并完成最终的增材制造过程.变层厚分层切片算法通过调节熔覆过程中的搭接率从而实现对成形件层厚变化的精准把握,提高成形精度的同时,还可以减少缺肉、凹陷、过堆积等缺陷.通过选取不同的模型对其进行变层厚分层切片以及对应的路径规划,验证了算法的适用性.最后,采用变层厚分层切片算法对棱台结构模型进行处理,并进行熔覆试验.结果表明,理论计算得到的填充路径可以对当前分层面实现完全填充,实际的熔覆高度和平面尺寸与理论计算值相差较小,在热积累较小的时候,成形精度可以达到工业要求.创新点:(1)相对于电弧增材制造技术中传统的等厚分层切片算法,提出了变层厚分层切片算法,能够实现在特定的焊接工艺参数下模型的计算层厚和实际熔覆层厚的相对误差保证在较小范围内.(2)解决了电弧增材制造技术在实际生产中因分层不合理导致的凹陷、过堆积等缺陷,提高了模型的成形精度.

基于PTS光栅扫描仪的模具点云获取工艺研究

模具增材再制造过程中,所得的点云结果常常出现碎片、空洞、噪点以及拼接精度较低等问题,不能满足后期实施增材再制造。从扫描角度、喷涂层数和光强3个方面对优质模具点云的获取作了研究。分别设计4种不同角度、6组喷涂层数以及4组光强的试验,比较相应的标记点识别、对比点云图的完整性以及拼接精度。结果表明,在该试验条件下,平面扫描角度0°、侧面扫描角度58. 1°、喷涂层数7层以及灰度值150所得到的点云拼接精度高,且扫描出的点云噪点较少,点云的完整性良好。

基于冷金属过渡的电弧增材制造成形系统

利用冷金属过渡技术热输入量小、焊接无飞溅、电弧稳定等优点,设计了电弧增材制造成形系统。系统由硬件和软件两部分组成,软件系统中的数控加工软件能够模拟零件的铣削加工路径,机器人离线仿真软件Iungoprint将模拟的铣削路径转变为增材制造路径,并通过图形动画模拟整个增材制造过程;硬件系统主要由KUKA机器人和Fronius数字化焊机组成,以实现焊接成形稳定、高效、柔性的总体要求。利用该系统研究焊接工艺参数对焊缝熔宽和层间增高量的影响,通过二次回归设计建立了焊道尺寸的预测模型,用以控制成形零件的精度。通过薄壁铝合金花瓶零件成形实验,所得零件尺寸与设计值的误差被控制在2%以内,验证了预测模型的可靠性及成形系统的可行性。

叶片热作模具磨损及应力场研究

叶片热作模具在服役过程中易出现磨损及开裂失效，严重影响了叶片模具的使用寿命。为了提高模具的使用寿命，需要深入研究热锻模具的磨损及应力分布。本文使用成形分析软件对叶片热作模具锻造过程进行数值模拟，分析其磨损及应力。研究发现磨损量最高的区域为模具的桥部，这主要是由于该位置在叶片锻造过程中金属的流速过快、应力较大；叶身与叶根连接处所对应的型腔区域为应力集中区域，处于该区域内的脆性裂纹易失稳扩展，导致发生开裂失效。