等離子熔積多向?qū)臃e成形基礎(chǔ)問(wèn)題的研究.pdf

1、等離子熔積直接制造（Plasma Deposition Manufacturing，PDM）是一種利用高能等離子束流直接快速制造滿密度、高強(qiáng)度、功能性金屬零件的新型成形工藝，具有成形效率高、成本低、加工柔性大、熔積粉體材料和制件規(guī)格限制小等優(yōu)點(diǎn)。 然而，作為高能束流直接成形技術(shù)的一種，等離子熔積直接制造金屬零件技術(shù)同樣存在應(yīng)用無(wú)支撐難以成形復(fù)雜形狀零件的技術(shù)難題。而多向?qū)臃e制造技術(shù)（Multi-direction Layered

2、 Manufacturing，MDLM）則可以有效實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的無(wú)支撐成形，對(duì)拓展PDM的應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。為此，本文結(jié)合快速原型、CAD/CAM以及多向分層制造技術(shù)，探索一種采用高能等離子束流進(jìn)行多向?qū)臃e成形的可行途徑，研究多向?qū)臃e的切片算法、成形路徑的設(shè)計(jì)與優(yōu)化、懸壁度量因子的測(cè)量等關(guān)鍵技術(shù)難題，最后通過(guò)一種復(fù)雜金屬零件－雙扭葉片的無(wú)支撐自由成形實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證。 基于STL實(shí)體模型建立復(fù)雜零件的特征識(shí)別、實(shí)體分解、切片算法

3、、最優(yōu)制造方向確定和路徑填充等關(guān)鍵算法。通過(guò)特征識(shí)別和懸壁劃分將復(fù)雜零件分解為多個(gè)互為支撐關(guān)系的子零件，分別實(shí)現(xiàn)切片算法和路徑規(guī)劃，最終生成數(shù)控機(jī)床加工G代碼，從而在多軸機(jī)床上實(shí)現(xiàn)無(wú)支撐復(fù)雜金屬零件的直接制造。 針對(duì)等離子熔積多向?qū)臃e涉及的基礎(chǔ)問(wèn)題，包括復(fù)雜零件的特征識(shí)別、懸壁類型的劃分、實(shí)體分解、切片算法、最優(yōu)制造方向的確定和路徑填充方法，本文作了深入的研究，完成了上述多種關(guān)鍵技術(shù)的算法，并通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了算法的正確性。

4、 懸壁度量因子直接決定了單元零件的懸壁特征以及最終的加工方法，因此本文對(duì)懸壁度量因子進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)定。針對(duì)等離子熔積直接成形技術(shù)，在合理的熔積工藝條件下，對(duì)懸壁度量因子進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)定，得到DG.ZJ55T鐵基合金的最大懸壁傾斜角和最大懸壁偏移量，為懸壁類型的劃分提供科學(xué)依據(jù)，進(jìn)而確定合適的加工方法，最后在微懸壁條件下進(jìn)行花瓶零件的加工。 深入研究了等離子熔積成形的缺陷產(chǎn)生機(jī)理，提出相應(yīng)的解決途徑。在上述研究基礎(chǔ)之上，采用等離子熔積