收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

GMA增材制造多层多道熔敷成形特性及尺寸控制

李永哲  
【摘要】:GMA增材制造技术是一种以电弧作为热源将金属丝材熔化的增材制造方法。GMA增材制造成本低,对现场装配要求简单,可用于成形复杂程度中等、尺寸较大的金属零件。采用GMA增材制造方式加工的零件可分为多层单道(单墙壁)零件和多层多道零件两种。近些年,针对单墙壁零件的相关技术已经处于成熟阶段。本文以多层多道熔敷为研究对象,以提高成形精度为目标,深入研究了具有不同结构的堆敷路径排布准则,并在此基础上开展了多层多道熔敷成形特性和尺寸控制的研究。首先,建立了机器人GMA增材制造加工软硬件系统平台,实现了待加工零件的模型建立、分层切片、路径规划、参数规划和实际堆积成形等功能。开展了不同参数条件下单熔敷道成形实验,并开发了熔敷道成形尺寸和加工参数的正反向预测算法。为消除起弧、弧端成形不良的现象,采用混合路径成形闭合熔敷层,建立了熔敷道平行搭接模型和T字搭接模型。发现了熔敷道平行搭接过程中出现的道中心偏移现象。获取了不同加工参数条件下熔敷道的偏移距离,建立模型对偏移距离进行预测。验证实验结果表明,所建立的熔敷道平行、T字搭接模型可成形搭接良好、表面平整的闭合熔敷层。研究了多熔敷层叠加成形不同块状结构的过程模型。分别针对平板成形直立结构、倾斜结构以及支撑轮廓内堆积的过程进行了深入剖析。发现了熔敷层叠加后层边缘处的材料缺失区域,提出了采用修改层边缘熔敷道堆积速度的方法解决了材料缺失区域带来的成形缺陷问题。在开环条件下进行了不同结构的多层多道熔敷成形实验,并研究了层内堆积顺序对成形形貌的影响。此外,为满足零件表面缺陷修复应用的基本需求,研究了支撑轮廓几何参数与填充熔敷道尺寸的关系。为保证支撑轮廓侧面与填充熔敷道充分熔合,研究了轮廓侧壁的倾斜角度的工艺区间。验证实验结果表明,所提出的层叠加模型可应用于破损模拟件的自动化修复。修复区域主体部分加工误差小于0.30mm,材料利用率达到97.3%。设计了基于线结构光传感器的多层多道熔敷成形尺寸检测算法,可自动获取单熔敷道的净成形轮廓与高度信息。采用开发的检测算法进行了熔敷道的成形规律研究。分别研究了块状结构内各位置熔敷道沿高度方向、沿堆敷方向高度变化规律,探索了负斜面(悬空斜面)塌陷程度的影响因素。开发了多层多道熔敷成形过程仿真软件,对直立结构、倾斜结构以及变参数条件下成形件的横截面形貌进行模拟。通过对比模拟结果和实际成形零件横截面,对模拟过程的准确性和所总结规律的正确性进行了验证。为保证GMA增材制造条件下零件各熔敷层成形高度与预设高度一致,提出了基于“层间检测+参数调整”思想的层间控制策略。根据零件实际成形高度与预设高度的偏差及变化,调整下一层相应位置熔敷道的堆积速度,对产生的成形偏差进行弥补。针对多层多道熔敷的特殊要求,提出了控制过程中,被控变量数目改变条件下的控制器参数的处理方法。基于所开发的多层多道熔敷过程仿真软件,优化了模糊推理机参数。进行了不同初始条件下多层多道熔敷成形控制验证实验。结果表明,所提出的控制策略和设计的控制器达到预期调控目的,成形验证件中各熔敷层表面均匀平整,直立结构成形偏差小于0.20mm,倾斜结构成形高度偏差小于0.26mm。最后,结合了本论文提出的关键技术,进行了典型复杂模拟件的实际成形验证实验。所设计的零件具备厚壁、悬空倾斜以及多构件组成等几何特征。进行了相应的分层切片、过程规划、参数规划等步骤。在实际的堆敷过程中,采取层间调控策略,通过调节堆积速度的方式减少零件成形高度偏差。零件成形表面高度偏差最大值为+0.79mm,最小值为-0.59mm,误差均值为0.03mm。零件中所有位置的层宽均大于预设数值。加工过程稳定,零件成形精度高,各熔敷层平整度好,达到预设加工目的。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 徐杰;王春举;汪鑫伟;单德彬;郭斌;;特种能场微成形技术研究进展[J];自然杂志;2020年03期
2 汪焕心;CF-01全自动成形封底机远销日本、台湾、香港、东南亚及欧洲等[J];包装工程;2003年05期
3 ;著名材料成形技术专家 柳百成[J];航空制造技术;2003年06期
4 汪云;CF-01全自动成形封底机[J];轻工机械;2003年02期
5 汪云;CF-01全自动成形封底机投放市场[J];轻工机械;2003年03期
6 黄文刚;传统面点创新篇——成形成熟的变化实例[J];四川烹饪高等专科学校学报;2002年03期
7 洪国栋,张伟,吴良伟,赵志文,邹清泽,颜永年,张月芳;熔融材料堆积成形技术及其应用[J];机械工业自动化;1997年04期
8 林承步 ,孙福全;常用西餐成形技法[J];食品科技;1983年11期
9 郭训忠;陶杰;王辉;;航空导管先进成形技术的研究进展[J];南京航空航天大学学报;2020年01期
10 李岩;张海杰;陈峰;;一种汽车内饰件成形液压机[J];锻压装备与制造技术;2020年02期
11 朱永胜;刘洋;;钣金成形信息化发展关键技术[J];科技创新与应用;2019年33期
12 宋广礼;;电脑横机成形产品发展现状及趋势[J];纺织导报;2017年07期
13 本刊编辑部;马磊;;针织成形技术及其产品开发[J];纺织导报;2017年07期
14 韩志仁;;钣金成形信息化发展关键技术[J];航空制造技术;2016年13期
15 徐滨士;董世运;朱胜;史佩京;;再制造成形技术发展及展望[J];机械工程学报;2012年15期
16 郑建群;;陶瓷塑压成形新技术初探[J];佛山陶瓷;2011年09期
17 ;我国研发成功世界最大成形空间快速制造装备[J];机械;2011年12期
18 刘柱;;“无模”成形[J];航空制造技术;2006年04期
19 Dietmar Kuhn;空气辅助成形技术[J];现代制造;2005年22期
20 黄放;材料成形及控制专业的人才培养及教学体系建设[J];铸造技术;2004年09期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 汪汇;赵耀忠;朱鴷;黄静;;三Z成形术的数学原理研究及其应用[A];第七届中国医师协会美容与整形医师大会论文集[C];2010年
2 王士鹏;吴志勤;顾正宇;;薄板回转体的成形[A];中国电子学会生产技术学分会机械加工专业委员会第八届学术年会论文集[C];2001年
3 ;P.材料成形新技术与设备[A];2008中国材料研讨会暨庆祝中国科协成立50周年会议程序和论文摘要集[C];2008年
4 周利群;何志嵩;李宁忱;;经腹腹腔镜复发性肾盂输尿管连接部狭窄再成形术(附5例报告)[A];第十五届全国泌尿外科学术会议论文集[C];2008年
5 王宝雨;;钢材深加工-零件轧制成形技术的最新进展[A];2014年全国钢材深加工研讨会论文集[C];2014年
6 张雷;周锦进;;液中放电成形技术[A];第八届全国电加工学术年会论文集[C];1997年
7 潘瑞;;基于虚拟仪器的GMA振动特性测控平台设计[A];2015年第五届全国地方机械工程学会学术年会暨中国制造2025发展论坛论文集[C];2015年
8 华剑锋;胡勇;王呈方;刘光武;周永清;;复杂曲面船体外板非对压多压头成形技术[A];2011年中国造船工程学会优秀论文集[C];2012年
9 李明哲;付文智;崔相吉;;板材三维曲面的多点成形[A];第八届全国塑性加工学术年会论文集[C];2002年
10 王仲仁;戴昆;苑世剑;方漪;;数控增量点成形的机理分析[A];中国机械工程学会锻压学会第六届学术年会论文集[C];1995年
11 江应栋;黄青松;;高温真空钛合金成形炉应用[A];探索 创新 交流(第4集)——第四届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2010年
12 张勤;陈泽敬;李志信;胡桅林;;玻璃成形数值模拟技术研究进展[A];电子玻璃技术(2010年第1、2期)[C];2010年
13 徐熙武;刘刚;;卫生陶瓷高压成形关键技术及经济分析[A];第十四届中国科协年会第9分会场:建材工业电子信息及仪控技术研讨会论文集[C];2012年
14 胡亚民;孙智富;陈善民;李新龙;;镁合金成形技术[A];第三届华北塑性加工学术会议论文集[C];2004年
15 侯炳辉;李柯;燕敏霞;;大深度、大变形量的管材成形工装的设计与应用[A];第九届河南省汽车工程技术研讨会论文集[C];2012年
16 李凡国;童国权;;温度对黄铜微成形镦粗的影响规律研究[A];第三届华东六省一市塑性工程学术年会论文集[C];2005年
17 李晓燕;张曙;;三维打印成形粉末材料的试验研究[A];2005年中国机械工程学会年会第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
18 雷丽萍;曾攀;方刚;;塑性微成形技术及其工艺特点分析[A];第八届全国塑性加工学术年会论文集[C];2002年
19 黄卫东;;新一代飞机和发动机对材料成形技术的挑战与对策[A];探索创新交流--中国航空学会青年科技论坛文集[C];2004年
20 钟全发;雷相明;徐春林;杨晓华;王朝生;;微刨通道成形术治疗高危前列腺增生症11例分析[A];2009年浙江省男科、泌尿外科学术年会论文汇编[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 李永哲;GMA增材制造多层多道熔敷成形特性及尺寸控制[D];哈尔滨工业大学;2019年
2 熊俊;多层单道GMA增材制造成形特性及熔敷尺寸控制[D];哈尔滨工业大学;2014年
3 王玉槐;金属板材三点渐进成形技术基础研究[D];浙江工业大学;2016年
4 严庆光;面向多点成形的逆向工程关键技术及应用研究[D];吉林大学;2005年
5 钱直睿;多点成形中的几种关键工艺及其数值模拟研究[D];吉林大学;2007年
6 于建民;枝桠类零件多向加载无飞边成形理论与技术研究[D];中北大学;2012年
7 王黎;选择性激光熔化成形金属零件性能研究[D];华中科技大学;2012年
8 崔震;基于并联运动机床的金属板料渐进成形技术基础研究[D];南京航空航天大学;2010年
9 葛青;射线能谱仪核脉冲信号数字成形算法研究与实现[D];成都理工大学;2016年
10 胡志清;连续多点成形方法、装置及成形实验研究[D];吉林大学;2008年
11 张欢;面向工艺特征的铝合金钣金件渐进成形技术与变形特性分析[D];上海交通大学;2019年
12 周伟;基于数字高斯成形技术的X荧光谱仪的研制[D];成都理工大学;2011年
13 逯圣路;电子束选区熔化技术成形Ti-6Al-4V合金微观组织演变的研究[D];东北大学;2016年
14 马琳伟;金属板材单点渐进成形数值模拟及机理研究[D];华中科技大学;2008年
15 刘伟;板材多点成形缺陷的数值模拟及颅骨钛板假体数字化制造研究[D];吉林大学;2006年
16 毛锋;金属板材数控渐进成形关键技术研究[D];华中科技大学;2005年
17 隋洲;曲面零件连续成形的理论与数值模拟研究及控制软件开发[D];吉林大学;2014年
18 孙刚;多点成形时工艺方式与变形缺陷的数值模拟研究[D];吉林大学;2006年
19 梁照;齿科等离子成形技术应用的基础研究[D];第四军医大学;1996年
20 李帅;激光选区熔化成形镍基高温合金的组织与性能演变基础研究[D];华中科技大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 赵继承;复杂金属板材渐进成形仿真技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 安传海;直壁零件数控渐进成形技术研究[D];南京航空航天大学;2015年
3 岳元;渐进成形壁厚变化规律研究[D];安徽工业大学;2014年
4 徐佳晖;小成形角零件数控渐进成形技术研究[D];南京航空航天大学;2014年
5 孙怡峰;基于红外热成像技术的电弧熔积成形温度场研究[D];华中科技大学;2013年
6 郝瑞霞;球形件的多道次和分段多点成形数值模拟[D];吉林大学;2006年
7 陆文婷;直壁筒形件渐进成形路径参数化的研究[D];东南大学;2016年
8 孙皓亮;单点数控渐进成形制件疲劳性能研究[D];南京航空航天大学;2016年
9 杨万沔;大型船用复杂曲面多点循环渐进成形关键技术研究[D];重庆大学;2016年
10 郑军;基于选区激光熔化的拼接复合成形基础工艺研究[D];浙江工业大学;2016年
11 朱宏亮;金属板材多点复合渐进成形实验研究[D];江西理工大学;2013年
12 王兴东;四点渐进成形关键理论研究与仿真实验分析[D];江西理工大学;2014年
13 朱力钢;激光直接堆积成形镍基高温合金及其抗高温氧化性能研究[D];浙江工业大学;2010年
14 赵彬;单点渐进成形的机理分析及数值模拟研究[D];吉林大学;2007年
15 胡丹;飞机钛合金钣金件橡皮囊精确成形技术研究[D];南京航空航天大学;2014年
16 雷洋洋;GMA增材制造熔池热场及流场数值分析[D];西南交通大学;2019年
17 杜莹;GMA型生物化学系统的多目标稳态优化[D];渤海大学;2019年
18 邓玉萍;楔横轧多楔成形铝合金连杆坯料的数值模拟分析[D];广西大学;2016年
19 陈亚伟;直齿圆柱齿轮温塑性精成形[D];吉林大学;2015年
20 马忠孝;基于GMA的液压高速开关阀结构设计与研究[D];兰州理工大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 本报记者 张双虎;微成形技术就在你身边[N];中国科学报;2012年
2 记者 孙漫 见习记者 阮冠达;打铁港河截污系统月底“成形”[N];福州日报;2018年
3 商报记者 衷敬睿;重庆笔电配套体系成形 预计明年产值达800亿[N];重庆商报;2014年
4 王一民;“成形”跟“成型”的不同[N];语言文字周报;2014年
5 佛山日报记者 杨婷;容桂高品质城市文旅商贸景观带渐成形[N];佛山日报;2019年
6 张建 倪春龙;无模多点成形技术达国际领先水平[N];中国技术市场报;2010年
7 本报记者 王琳黎;园区内骨干道路已基本成形[N];成都日报;2020年
8 本报记者 王斌 通讯员 张庆芳;数字化成形的梦想是如何实现的[N];中国工业报;2009年
9 曾元松;航空钣金成形技术研究应用现状与发展建议[N];中国航空报;2013年
10 吴明鑫记者 李林岩;多点成形技术助推科技奥运[N];吉林日报;2008年
11 本报记者 彭友;大股东派驻总经理 爱建股份重组渐成形[N];上海证券报;2009年
12 本报记者 王斌 通讯员 张庆芳;数字化成形——技术发达国家的企盼[N];中国工业报;2009年
13 记者 冯文礼;手机报赢利模式尚未成形[N];中国新闻出版报;2007年
14 本报记者 尹海明;青山大桥主塔基本成形 预计明年9月通车[N];南宁日报;2016年
15 记者 夏子航;借力资本外援 中央商场“店联网”成形[N];上海证券报;2015年
16 毛晓刚;制度成形让中国更好地走自己的路[N];北京日报;2011年
17 俞燕;中邮人寿获批筹建 中邮集团“金控”格局悄然成形[N];第一财经日报;2008年
18 记者 焦阳;市城区道路无障碍网络基本成形[N];常德日报;2015年
19 曾俊峰;台资鞋企扎堆进入 广西“鞋都”悄然成形[N];中国企业报;2010年
20 本报记者 旷野;全球股市“反身性”成形?[N];21世纪经济报道;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978