選區(qū)激光熔化技術(shù)（SLM）與數(shù)控加工（CNC）混合加工融合了金屬增材制造與減材制造的優(yōu)勢,是制造小尺寸復(fù)雜零件的一種有效手段。SLM機(jī)床能直接成形一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)的小尺寸零件,CNC機(jī)床能機(jī)加工出表面質(zhì)量高,精度高的零件,兩者形成一定的優(yōu)勢互補(bǔ)。但是小尺寸復(fù)雜零件的夾具制造困難,夾持定位面尺寸較小,且自由曲面較多,裝夾難以實(shí)現(xiàn)。本文提出了在不去除SLM基板與支撐的前提下,利用支撐連接基板與SLM成形件的強(qiáng)度定位緊固SLM成形件,直接在CNC上定位加工,以保持機(jī)床、刀具、零件的相對位置。本文通過SLM與CNC混合加工預(yù)實(shí)驗(yàn)研究,分析了SLM與CNC混合加工中出現(xiàn)的問題,主要研究內(nèi)容如下:（1）微小零件在SLM成形過程中,刮刀鋪粉會產(chǎn)生刮力,使個別SLM成形件的位置發(fā)生偏移與扭轉(zhuǎn)。本文搭建了一套視覺檢測系統(tǒng)裝置,利用機(jī)器視覺檢測SLM成形件,能夠檢測出不符合要求的偏轉(zhuǎn)零件,以確保SLM成形件的位置精度能滿足機(jī)加工要求。（2）針對SLM工作坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為CNC機(jī)加工工作坐標(biāo)系的問題,在SLM中設(shè)計(jì)了定位工件塊,通過試切法矯正了SLM成形件的機(jī)加工工作坐標(biāo)系。檢測所得的數(shù)據(jù)表明X/Y軸機(jī)加工工作坐標(biāo)... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

D打印原理圖

浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文（專業(yè)型）2區(qū)域由于刀具干涉的原因難以加工；另一方面，由于刀具干涉，限制了零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，無法實(shí)現(xiàn)零件的最佳性能[5]。對于一些有薄壁區(qū)域或者彎曲曲面的小尺寸個性化的零件，傳統(tǒng)的數(shù)控加工會因?yàn)榈毒吒缮娑鵁o法加工，而采用粉末冶金或熔模鑄造制造此類零件，會存在脫模困難、局部區(qū)域無法制造等問題。如圖1-2所示。圖1-2難加工零部件[5]Figure1-2.Hardtomanufactureparts最近幾年增減材混合加工方法逐漸成為熱點(diǎn)研究技術(shù)。通過增減材混合加工技術(shù)制造出的小尺寸個性化的零件，能得到較高表面質(zhì)量和精度。3D打印技術(shù)出現(xiàn)于上世紀(jì)80年代，但是由于可用于3D打印的材料種類較少，其發(fā)展較為緩慢。到了90年代，可以使用塑料、金屬、紙漿、陶瓷和蠟等材料進(jìn)行3D打印，二十一世紀(jì)初，3D打印技術(shù)擴(kuò)展到醫(yī)藥、牙醫(yī)和珠寶制造等專業(yè)，同時(shí)，一些新的塑料打印材料也被研發(fā)出來。其中金屬3D打印技術(shù)作為3D打印技術(shù)體系中最為前沿和最具潛力的技術(shù)，對于金屬結(jié)構(gòu)件具有革命性影響。國外對于金屬3D打印技術(shù)的研究起源于20世紀(jì)90年代，如德國Fraunhofer研究所研發(fā)了選區(qū)激光熔化技術(shù)（SLM）[6]。我國對金屬3D打印也做了相關(guān)的研究，北京航空航天大學(xué)王華明團(tuán)隊(duì)利用激光3D打印技術(shù)制造出飛機(jī)鈦合金大型主要承載力的部件[7]。朱偉軍等提出基于3D打印技術(shù)的實(shí)用化飛機(jī)風(fēng)洞模型的設(shè)計(jì)與制造方法[8]。西北工業(yè)大學(xué)黃衛(wèi)東團(tuán)隊(duì)利用激光立體成形金屬生產(chǎn)了國產(chǎn)大飛機(jī)C919的中央翼緣條，經(jīng)過檢測該部件滿足使用要求[9]�，F(xiàn)有減材制造技術(shù)主要為銑削加工，其研究已經(jīng)非常多了，也是現(xiàn)如今主流的機(jī)械加工方法。目前增減材混合加工技術(shù)的研究大多集中于如何在同一技工平臺上有效融合增材和減材技術(shù)，且技術(shù)已經(jīng)比較成

小尺寸復(fù)雜零件SLM與CNC混合加工工藝研究9產(chǎn)生變形。專有夾具難以制造，對于尺寸較小且個性化程度較高的零件，在對其去除支撐后進(jìn)行CNC加工會發(fā)現(xiàn)由于其個性化程度高、尺寸小，專有夾具難以制造，且成本較高，不利于節(jié)約成本。如圖1-3所示，圖中的紅色方框中為形狀不規(guī)則的零件，在孔的位置有配合要求，需要通過CNC加工才能達(dá)到使用要求，由于其尺寸孝形狀不規(guī)則難以制造專有夾具定位緊固。圖1-3難以脫模以及難定位零件Figure1-3.Difficulttoremovemoldsandpositionedparts（3）微小零件的切削問題：CNC加工過程中切削力難以控制，一般的CNC加工的對象為尺寸適中或者大尺寸的零件，針對于小尺寸零件機(jī)加工參數(shù)優(yōu)化研究較少，尤其是針對于SLM成形的小尺寸零件的機(jī)加工參數(shù)優(yōu)化研究也較少。綜上所述，現(xiàn)有的SLM與CNC混合加工工藝研究較少，特別是針對小尺寸復(fù)雜零件的SLM與CNC混合加工工藝的研究所出現(xiàn)的以上3種問題。1.3選題的意義及目的如圖1-4所示，這些零件都是不規(guī)則的小尺寸零件，且有些零件有薄壁區(qū)域，此類零件都可以通過粉末冶金或者熔模鑄造制造，但是其模具制造難度高，且脫模困難，單個零件成本高。相對于粉末冶金或者熔模鑄造，通過SLM成形制造技術(shù)成形此類零件就可以降低其生產(chǎn)成本，且成形較好，適合小批量生產(chǎn)制造。但是對于局部有緊密配合精度要求的區(qū)域，SLM成形件難以達(dá)到其精度要求，就需要后續(xù)的機(jī)加工使其能達(dá)到配合精度要求。

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本文編號：2983511