發(fā)布時間：2020-08-16 21:37

【摘要】：電弧增材制造(Wire and Arc Additive Manufacturing,WAAM)技術(shù)是金屬增材制造技術(shù)的重要分支之一,由于其高度靈活性、高生產(chǎn)效率的特點,得到了廣泛的關(guān)注。電弧增材制造基于焊接工藝,按照設(shè)定路徑將金屬絲材層層熔化,直至形成完整構(gòu)件;由于焊接的工藝特殊性,現(xiàn)有的增材制造數(shù)據(jù)處理方法不能完全滿足電弧增材制造的應(yīng)用需要,因此結(jié)合焊接工藝特點,開發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理方法是十分迫切的。本文圍繞基于焊接技術(shù)的電弧增材制造過程,對其分層算法和路徑規(guī)劃方法進行了分析和改進,并實現(xiàn)了完整的應(yīng)用程序;主要完成的工作如下:(1)針對STL文件數(shù)據(jù)冗余以及缺乏拓?fù)湫畔⒌葐栴},實現(xiàn)了基于哈希查找的拓?fù)渲貥?gòu)算法;該算法通過選取合適的哈希函數(shù),達到快速濾除冗余頂點、重構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的目的;通過實例驗證,證明了本文選擇的哈希函數(shù)性能良好,算法效率優(yōu)于其他現(xiàn)有算法。(2)針對現(xiàn)有分層算法效率低下的問題,實現(xiàn)了一種改進的分層處理算法;該算法預(yù)先利用上述方法建立整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),然后通過建立分層關(guān)系矩陣減少分層計算的搜索范圍,有效降低了STL模型分層耗時。同時,該算法可以在分層過程中自動識別內(nèi)外輪廓,直接獲得有向輪廓線,簡化了后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。通過實例驗證,證明本文算法能夠正確生成截面輪廓,并且有效提高了分層效率。與其他算法相比,本文算法具有更小的時間代價,尤其是對于較復(fù)雜的STL模型,本文算法優(yōu)勢更加明顯。(3)結(jié)合焊接工藝的特點,實現(xiàn)了一種結(jié)合輪廓偏置路徑和鋸齒形路徑的自動分區(qū)復(fù)合填充路徑生成算法;該算法以輪廓偏置路徑填充內(nèi)外輪廓附近區(qū)域,以鋸齒形路徑填充內(nèi)部區(qū)域,并對復(fù)雜形狀截面的鋸齒形路徑生成方法進行深入研究,實現(xiàn)了自動分區(qū)填充,最大程度上減少了起弧、�；〉拇螖�(shù),最終輸出為CLI文件。通過實例驗證,證明該算法正確可行。(4)結(jié)合以上算法,在Visual C++開發(fā)環(huán)境下,利用Open GL三維圖形庫,實現(xiàn)了面向電弧增材制造的數(shù)據(jù)處理軟件,并通過應(yīng)用實例介紹了該軟件的處理流程。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG661
【圖文】：

圖 1-3 類分形掃描路徑 Methodist 大學(xué)的 Dwivedi 等人[30]設(shè)計了一種連方法將復(fù)雜截面多邊形剖分為多個單調(diào)多邊形閉合的鋸齒形路徑，最后將一組封閉的鋸齒形路一條連續(xù)路徑。這種方法實現(xiàn)了單層截面的一次數(shù)，但不能保證表面成形精度。

-6-圖 1-4 連續(xù)路徑（鋸齒形路徑）longong 大學(xué)的 Ding 等人[31]提出了另一種生成種方法充分利用了 Zigzag 路徑、輪廓偏置路填充圖形分解為一組凸多邊形，然后對于每用鋸齒形路徑和輪廓偏置路徑結(jié)合的策略生連接形成閉合曲線。這種方法實現(xiàn)簡單，減少表面成形精度，實驗表明這種方法非常適合

-27-c) 輪廓線 d) 分層結(jié)果圖 3-7 Beethoven 模型分層示意根據(jù)以上結(jié)果可見，本文算法能夠正確劃分三角形，生成完整的輪廓線，驗證了本文算法的正確性。選取圖 3-8 所示的四個模型作為測試實例，各模型三角形個數(shù)分別為 622611244、45486、104270。在不同的分層厚度下，分別采用基于拓?fù)潢P(guān)系的分層算法（算法 1）、基于三角形分組的分層算法（算法 2）和本文提出的算法對各個模型進行分層處理，其中算法 1 采用本文第二章介紹的方法建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所需時間對比如圖 3-9。

【參考文獻】

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1 韓慶t

本文編號：2794981