基于PC的快速模具電弧噴涂系統(tǒng)的研究.pdf

1、電弧噴涂快速制模技術(shù)是一種利用電弧熔化金屬材料，經(jīng)霧化加速后沉積到母模表面，翻制出所需模具的間接制模方法。具有加工周期短、能源利用率高、質(zhì)量穩(wěn)定、使用壽命長、安全性好的優(yōu)點，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ慕饘儆操|(zhì)模具快速制模技術(shù)。本文針對目前電弧噴涂快速制模技術(shù)的問題，結(jié)合噴涂運動機構(gòu)、數(shù)控系統(tǒng)、CAD/CAM技術(shù)和材料加工工藝，研究基于PC的電弧噴涂快速制模自動化解決方案及其相關(guān)的噴涂工藝。主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　 針對原有三軸噴

2、涂設(shè)備噴槍無法旋轉(zhuǎn)，難以對復(fù)雜零件進(jìn)行快速制模的問題，提出研制五軸聯(lián)動的電弧噴涂設(shè)備，制定了設(shè)備的總體設(shè)計方案。根據(jù)電弧噴涂加工環(huán)境和設(shè)備安裝特點，設(shè)計出了適用于電弧噴涂作業(yè)的臥式結(jié)構(gòu)的雙轉(zhuǎn)臺五軸運動機構(gòu)，并在原有三軸設(shè)備上進(jìn)行改裝。該設(shè)備具有合理的噴涂運動范圍，多軸噴涂系統(tǒng)使噴涂角度和噴涂路徑獲得了更大的可定制性，使噴槍可以從任何角度對工件進(jìn)行噴涂，提高了大角度斜面的噴涂質(zhì)量，并方便了噴槍的安裝和粉塵定向排放。
　　 設(shè)計并實

3、施多軸運動控制卡+PC的技術(shù)方案，使得本系統(tǒng)的數(shù)控平臺具有良好的開放性和高性價比。本文采用ADT8960六軸運動控制卡，以VC為開發(fā)平臺編寫了運行于PC的多線程數(shù)控軟件。將四元數(shù)算法應(yīng)用在坐標(biāo)變換、非線性運動誤差補償、繪圖中的空間圓弧插補計算中，提高了代碼重用率。根據(jù)雙轉(zhuǎn)臺運動機構(gòu)的特點，將簡單可靠的數(shù)字積分圓弧插補算法應(yīng)用在空間圓弧的處理中，減少了圓弧插補的計算量。在自動運行功能的設(shè)計中，采用異步發(fā)送指令的方式，將運動指令預(yù)先寫入運動

4、控制卡緩存，實現(xiàn)了運動速度的平滑連接。自動運行部分還具有進(jìn)給量倍率調(diào)整、噴涂距離偏置、循環(huán)噴涂等功能。
　　 對噴涂角度、運動軌跡與電弧噴涂模具金屬殼性能的關(guān)系進(jìn)行了研究。實驗表明噴涂角度在60～90°之間變化對硬度、孔隙率影響不大;噴涂角度減小到60°以下會引起硬度的大幅下滑，孔隙率大幅增加。噴涂角度的減小不會降低抗拉強度。綜合以上實驗結(jié)果，在生成噴涂路徑時可將工件大表面與低矮特征統(tǒng)一視為平坦區(qū)域，以加快噴槍移動速度，避免局部