基于GMAW(熔化極氣體保護(hù)焊)的電弧增材制造技術(shù)具有組織致密、化學(xué)成分均勻、熔敷效率高以及生產(chǎn)成本低等很多優(yōu)勢,廣泛應(yīng)用于大尺寸金屬件的增材制造與修復(fù)。懸垂結(jié)構(gòu)是復(fù)雜構(gòu)件中非常常見的組成部分。在非金屬增材制造中往往通過添加支撐實(shí)現(xiàn)懸垂結(jié)構(gòu)的成形,其設(shè)計與制造已經(jīng)較為成熟,而金屬增材制造的支撐結(jié)構(gòu)還處于初步研究階段且面臨很多困難與挑戰(zhàn)。因此,研究無支撐懸垂結(jié)構(gòu)成形的影響因素,探索懸垂結(jié)構(gòu)良好成形的極限傾角,實(shí)現(xiàn)大角度懸垂結(jié)構(gòu)的自支撐具有重要的研究意義。本文以解決無支撐懸垂結(jié)構(gòu)制造過程中的一系列工藝問題、獲得較為普適的工藝規(guī)范和加工策略為目標(biāo),通過熔池觀察、理論分析及一系列工藝試驗(yàn)對懸垂結(jié)構(gòu)展開研究,實(shí)現(xiàn)了大角度傾斜懸垂結(jié)構(gòu)的良好成形并堆敷出了懸垂結(jié)構(gòu)典型件。首先搭建了機(jī)器人GMA增材制造試驗(yàn)系統(tǒng),研究了平焊時不同工藝下的熔敷道成形質(zhì)量,獲得了初步工藝參數(shù)區(qū)間并確定了熔敷電流和熔敷電壓的匹配關(guān)系。通過建立的視覺傳感系統(tǒng)觀察了懸垂結(jié)構(gòu)堆敷過程中的液態(tài)熔池,對熔池流淌現(xiàn)象進(jìn)行了初步分析。建立了無支撐懸垂結(jié)構(gòu)堆積模型,引入了懸垂角和焊槍傾斜角的概念,提出了堆積過程中材料缺失問題的解決方法,并確...

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的與意義
    1.2 金屬增材制造國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 高能束增材制造
        1.2.2 電弧增材制造
    1.3 懸垂結(jié)構(gòu)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 有支撐懸垂結(jié)構(gòu)
        1.3.2 無支撐懸垂結(jié)構(gòu)
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第2章 機(jī)器人GMA增材制造試驗(yàn)系統(tǒng)
    2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)的建立
        2.1.1 機(jī)器人運(yùn)動系統(tǒng)
        2.1.2 熔敷系統(tǒng)
        2.1.3 視覺傳感系統(tǒng)
        2.1.4 計算機(jī)系統(tǒng)
    2.2 單層單道成形質(zhì)量正交試驗(yàn)
    2.3 液態(tài)熔池觀察
    2.4 本章小結(jié)
第3章 無支撐懸垂結(jié)構(gòu)理論研究
    3.1 無支撐懸垂結(jié)構(gòu)堆積模型
    3.2 液態(tài)熔池所受各力的作用機(jī)理
        3.2.1 重力與支持力
        3.2.2 電弧力
        3.2.3 熔滴沖擊力與表面張力
    3.3 液態(tài)熔池力學(xué)模型
    3.4 本章小結(jié)
第4章 無支撐懸垂結(jié)構(gòu)成形工藝研究
    4.1 工藝參數(shù)及焊槍傾斜角對成形的影響
        4.1.1 試驗(yàn)設(shè)計
        4.1.2 試驗(yàn)過程與結(jié)論
    4.2 多層單道傾斜懸垂結(jié)構(gòu)成形試驗(yàn)
        4.2.1 不同懸垂角對應(yīng)的工藝參數(shù)區(qū)間
        4.2.2 傾斜結(jié)構(gòu)成形過程
    4.3 水平懸垂結(jié)構(gòu)成形試驗(yàn)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 無支撐懸垂結(jié)構(gòu)典型件的制造
    5.1 試驗(yàn)條件與前期準(zhǔn)備
    5.2 分層切片與路徑規(guī)劃
        5.2.1 基于STL模型的曲面分層
        5.2.2 熔敷路徑與空走路徑規(guī)劃
    5.3 螺旋槳成形實(shí)驗(yàn)
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：3995098