增減材混合制造為復雜結構件的制造提供了一種新的技術思路。在復雜結構件的增減材混合制造過程中,工藝規(guī)劃結果的優(yōu)劣直接影響到零件最終的成形質量和效率。對于增減材混合制造工藝規(guī)劃,前一工序完成后的幾何形貌直接影響后續(xù)工序的刀具可達性,且零件的幾何狀態(tài)呈現(xiàn)動態(tài)增長特性,這極大地增加了工藝規(guī)劃的難度。針對以上問題,本文對復雜結構件增減材混合制造工藝規(guī)劃方法進行了深入研究,主要工作如下:(1)針對現(xiàn)有方法難以實現(xiàn)復雜結構件增材過程多軸切片的問題,提出了一種基于“形心軸”的多軸切片方法。首先定義了“柱狀”特征并對零件進行“柱狀”特征分解,以“柱狀”特征為單元提取“形心軸”,建立了多軸切片約束條件,并通過多次迭代實現(xiàn)了基于“形心軸”的多軸切片,為后續(xù)的工藝規(guī)劃過程奠定了基礎。(2)針對復雜結構件混合制造過程中因零件幾何狀態(tài)動態(tài)增長帶來的工序規(guī)劃難題,研究了基于“倒序下探”的多軸增減材工序規(guī)劃方法。研究了基于高斯球面映射的刀具可達性評估方法,以此作為刀具干涉碰撞判斷的依據(jù),構建了工序規(guī)劃問題分析模型,采用“倒序下探”的方式自上而下對零件體進行干涉判斷,解決了因零件幾何動態(tài)增長帶來的干涉不確定性問題,實現(xiàn)... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

復雜結構件示例

(a)五軸切削加工航空葉盤 (b)增減材混合制造葉盤圖 1.2 復雜結構件制造方法示例截至目前，工業(yè)界已經成功研制出了數(shù)款商用化混合制造設備[12]。然而，針對復雜結構件增減材混合制造工藝規(guī)劃方面的研究還鮮有進展。主要原因是零件在制造過程中呈幾何狀態(tài)動態(tài)增長特性，前一工序完成后的零件幾何形貌直接影響后一工序的刀具可達性,從而極大地增加了工藝規(guī)劃的難度。因而，在前后工序相互制約的情況下，如何定義最優(yōu)工序劃分準則，從而順利完成整個制造過程，是復雜結構件增減材混合制造中亟待解決的問題。針對這一難題，目前在應用領域普遍采用保守工序劃分方法，將零件劃分為均勻厚度切片，而后針對每一切片采用增材-減材工序交替的方式來進行制造。雖然技術上便于實現(xiàn)，但是該方案存在兩點缺陷：首先，過多的工序交替會耗費大量準備及換刀時間；其次，過多的工序交替會在零件表面產生大量接刀痕，影響表面質量，甚至影響零件的功能特性。本文基于上述背景，研究了復雜結構件增減材混合制造工藝規(guī)劃的方法。分析了零件幾何約束對混合制造工序規(guī)劃的影響，進而構建了零件局部可達性模型，并以此為基礎研究了增減材交替混合制造的工序規(guī)劃以及軌跡生成方法，旨在保證無任何刀具干涉前提下，減少工序切換次數(shù)，從而提高零件整體成形的質量和效率。

論文章節(jié)結構圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于5+1軸的增減材混合加工驗證平臺設計與研制[J]. 李仲宇,李迎光,劉長青.  航空制造技術. 2018(08)
[2]一種增材與減材復合制造機研究[J]. 劉肖肖,呂福順,劉原勇,程祥,楊先海.  制造技術與機床. 2017(06)
[3]增減材復合加工的關鍵技術與發(fā)展[J]. 董一巍,趙奇,李曉琳.  金屬加工(冷加工). 2016(13)
[4]增材與切削混合五軸加工機床技術[J]. 張曙.  金屬加工(冷加工). 2016(05)
[5]3D打印技術研究現(xiàn)狀和關鍵技術[J]. 張學軍,唐思熠,肇恒躍,郭紹慶,李能,孫兵兵,陳冰清.  材料工程. 2016(02)
[6]增材制造和切削混合加工機床[J]. 張曙.  機械制造與自動化. 2015(06)
[7]3D打印技術綜述[J]. 封會娟,閆旭,唐彥峰,董岳.  數(shù)字技術與應用. 2014(09)
[8]基于增減材制造的復合加工技術研究[J]. 馬立杰,樊紅麗,盧繼平,龐璐.  裝備制造技術. 2014(07)
[9]3D打印技術的發(fā)展分析[J]. 江洪,康學萍.  新材料產業(yè). 2013(10)
[10]增材制造(3D打印)技術發(fā)展[J]. 盧秉恒,李滌塵.  機械制造與自動化. 2013(04)

碩士論文
[1]復雜結構件增減材混合加工方法[D]. 李仲宇.南京航空航天大學 2018



本文編號：2922602