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基于轮廓失效激光快速成型法的螺旋桨数字化铸造技术研究

焦中飞  
【摘要】:螺旋桨是船舶动力系统的重要部件之一,其外型曲面复杂,桨叶薄厚不均,是典型的复杂铸件。采用传统的方法制作螺旋桨铸型费时费力,且无法保证铸件精度。快速成型技术是近年来兴起的一项新技术,是一种基于离散堆积思想成型的方法。基于轮廓失效快速激光快速成型方法(Profile Failed Laser Rapid Prototyping,简称PFRP)是激光快速成型技术的一种,它利用激光沿模型的二维轮廓线在覆膜砂上扫描,被扫描过的覆膜砂在激光的瞬时高温作用下炭化失去热固结能力,成型件与多余的砂块之间形成一个失效的三维曲面,从而最终可以使目标件得以剥离。本文针对螺旋桨铸造问题,采用基于轮廓失效快速激光快速成型方法制作螺旋桨铸型,实现了螺旋桨的数字化铸造。 本文在深入了解螺旋桨三维建模的基础上,基于Solidworks软件开发了一套螺旋桨三维参数化系统。本系统可以根据输入的螺旋桨结构参数,迅速完成不同类型螺旋桨三维模型的构建,还可以自动生成螺旋桨铸型。 在螺旋桨三维参数化系统的基础上开发了螺旋桨二维分层系统,可以实现螺旋桨三维模型或铸型的分层切片,并能提取切片上的二维轮廓信息生成快速成型机的加工轨迹文件。 初步探讨了成型材料覆膜砂的加热特性及其与激光的作用机理,研究了基于轮廓失效激光快速成型方法成型过程中的影响因素,在此基础上提出了较优化的成型工艺参数。 采用基于轮廓失效激光快速成型方法制作了不同类型螺旋桨的铸型并浇注出了金属螺旋桨。


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