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《华中科技大学》 2007年
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复杂形状金属零件的等离子熔积无模成形路径规划

石钊  
【摘要】: 等离子熔积制造(Plasma Deposition Manufacturing)是一种基于快速原型制造技术、利用高能等离子束直接快速制造具有满密度、高强度功能性金属零件的新技术。它具有成形效率高、成本低、加工柔性大、成形粉末材质种类和制件规格限制小等优点。 等离子熔积直接制造金属零件技术是基于高能束成形的,和其它高能束的直接成形技术一样存在制件形状复杂程度不高,不易施加支撑等问题,这限制了其实用化范围。近年来,LM(Layered Manufacturing)技术的研究热点开始转向采用多轴(3轴、5轴等)联动方式直接制造金属零件,多轴联动技术可有效克服复杂形状零件的无支撑难成形的问题。本文研究的基于五轴等离子熔积的多向制造系统充分结合了快速原型技术、CAD/CAM技术、五轴联动数控技术以及多向分层制造技术,是一种创形创质并行制造方法。该系统在五轴等离子熔积系统的基础上,采用多向制造的方法进行制造,可实现任意复杂内部结构金属零件的无支撑自由成形。 本文在STL实体模型的基础上研究了复杂形状金属零件的多向分层熔积直接成型技术的基本理论。其基本思想是分而治之,各个击破。将复杂形状零件分解成几个互为支撑关系的子零件,设定每个子零件的制造策略(初始制造方向、制造顺序、切片策略和路径填充策略等参数),完成路径规划,最终在五轴等离子熔积制造系统上按照设定的子零件加工指令依次加工,从而实现无支撑条件下复杂形状金属直接制造。 本文对复杂形状零件的特征识别、实体分解策略、单元制造策略的制定、最优制造方向的确定、分层切片和路径填充方法进行了研究。在此基础上,采用面向对象技术和UML建模思想,在Visual C++6.0平台上开发了面向五轴等离子熔积多向制造系统的CAM软件。 此外,本文开发了基于PMAC运动控制卡的等离子熔积数控软件。主要功能是实现NC代码传输、数控机床运动控制、等离子堆焊控制和加工实时检测于一体,并且最终与实际加工工艺相结合,改善传统数控机床对等离子熔积制造的局限。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TG664

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【引证文献】
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