【摘要】：再制造是機(jī)電產(chǎn)品資源化循環(huán)利用的最佳途徑之一,我國已經(jīng)初步形成了“以尺寸恢復(fù)和性能提升”為主要技術(shù)特色的激光再制造發(fā)展模式,其中激光熔覆是激光再制造中最重要的工藝之一,在航空發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)葉片的規(guī)�；す馊鄹苍僦圃�。在復(fù)雜曲面上的激光熔覆再制造中,路徑規(guī)劃是非常重要的技術(shù)環(huán)節(jié),但現(xiàn)有的尺寸恢復(fù)法中存在尺寸過�；虮砻婢葻o法滿足配合要求的問題。所以從控制尺寸精度和節(jié)省材料的角度出發(fā),對復(fù)雜曲面上的熔覆路徑進(jìn)行合理地規(guī)劃具有重要的意義�？紤]到根據(jù)流線場的概念可以找到結(jié)合幾何信息(零件曲面)和機(jī)械信息(激光噴頭進(jìn)給方向)的局部最優(yōu)解,利用流線場內(nèi)在的拓?fù)潢P(guān)系可將曲面劃分成不同的區(qū)域,滿足熔層表面質(zhì)量要求的情況下,在每個(gè)區(qū)域中生成熔覆路徑,能夠一定程度地提高加工效率。本文以在復(fù)雜曲面上優(yōu)化路徑為目標(biāo),以推導(dǎo)等殘深方法及熔層表面質(zhì)量與搭接率關(guān)系為基礎(chǔ),研究了基于流線場理論的激光熔覆路徑生成方法,并且進(jìn)行了一些相關(guān)的理論計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證。論文內(nèi)容主要如下:(1)針對在激光再制造中缺少明確指標(biāo)參數(shù)的問題,研究了熔層表面波紋度的指標(biāo)來量化熔覆表面質(zhì)量。從單道橫截面輪廓出發(fā),利用遞歸方法推導(dǎo)出激光熔覆多道搭接的輪廓方程;通過確定熔層輪廓的最小二乘中線,計(jì)算粗糙度(表面波紋度)的理論值,并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。(2)提出了等殘深的激光熔覆路徑生成方法。通過確定熔層殘深與單道形貌參數(shù)及曲面曲率的關(guān)系,計(jì)算出合適的路徑間隔,使其最終能形成均勻的波紋度(粗糙度)。面向3+2軸激光熔覆平臺(tái),使用模糊聚類法將曲面劃分成不同的類平面區(qū)域,在各個(gè)區(qū)域生成等殘深的熔覆路徑線。采用球坐標(biāo)系在聚類中心可視化法向量,并將其作為變位臺(tái)的朝向,從而能實(shí)現(xiàn)離散5軸下復(fù)雜曲面的激光熔覆加工路徑規(guī)劃。(3)為了進(jìn)一步在復(fù)雜曲面上優(yōu)化熔覆路徑,結(jié)合前面等殘深方法的研究,基于流線場的概念,建立了復(fù)雜曲面上增材制造方法的路徑規(guī)劃模型。在復(fù)雜曲面上生成激光熔覆最優(yōu)方向進(jìn)給場,應(yīng)用最小二乘法擬合出最優(yōu)進(jìn)給方向場的流線,并根據(jù)流線場的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分曲面,將流線簇作為路徑重新規(guī)劃的基礎(chǔ)。選擇合適流曲線作為起始基線,采用等殘深的路徑偏移方法生成熔覆路徑,通過可視化曲面上熔層殘深的仿真形式驗(yàn)證了路徑的規(guī)劃效果。(4)完整的激光熔覆路徑應(yīng)當(dāng)包括位置和姿態(tài)信息,論文最后探究了激光噴頭姿態(tài)對熔覆形貌的影響。將激光噴頭與基材之間的位姿關(guān)系(激光束軸線與基材法向量不重合)分為三種情況討論,并且提出相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)出熔覆道寬度、高度、最高點(diǎn)偏移與傾斜角的關(guān)系,最后通過試驗(yàn)驗(yàn)證公式預(yù)測值的可靠性,為后續(xù)激光熔覆路徑在姿態(tài)上的優(yōu)化提供了一定的研究基礎(chǔ)。
【圖文】：

碩士學(xué)位論文一些主要的裝備制造業(yè)（航空航天，，造船和運(yùn)輸?shù)龋╊I(lǐng)域中，很多大型關(guān)零部件（葉輪、曲軸等）都含有復(fù)雜的曲面特征，這些曲面由于反復(fù)使用容易損。一旦這些局部的特征曲面損耗或失效，直接替換成新的零件造成浪費(fèi)，激熔覆已經(jīng)成為高精度再修復(fù)破損區(qū)域的一種行之有效的方法[8]。

碩士學(xué)位論文一些主要的裝備制造業(yè)（航空航天，造船和運(yùn)輸?shù)龋╊I(lǐng)域中，很多大型關(guān)零部件（葉輪、曲軸等）都含有復(fù)雜的曲面特征，這些曲面由于反復(fù)使用容易損。一旦這些局部的特征曲面損耗或失效，直接替換成新的零件造成浪費(fèi)，激熔覆已經(jīng)成為高精度再修復(fù)破損區(qū)域的一種行之有效的方法[8]。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG174.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2596784