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专利号: 2019111899080
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 机床;其他类目中不包括的金属加工
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种椭球面箱底上铝合金法兰电弧熔丝增材制造方法,所述铝合金法兰由上颈部和与椭球面箱底配合的下颈部构成,上颈部设置有通孔,铝合金法兰位于椭球面箱底任意位置,其特征在于包括以下步骤:

步骤一:调节变位机工作面呈水平状态,将退火态铝合金椭球面箱底(3)安装在变位机工作面上,使椭球面箱底(3)上待增材法兰部位的圆心与变位机圆心重合;

步骤二:在电弧熔丝枪体(2)上安装视觉传感器(4),使其垂直于枪体(2)轴线和堆积路径方向所组成的平面,视觉传感器(4)用于实时监测沿堆积路径方向电弧前方的铝合金表面点P到枪体喷嘴的垂直高度H,将枪体(2)调节至距变位机圆心一个下颈部(7)法兰平均半径C的距离,C=(r+R)/2,其中r为下颈部(7)法兰内径,R为下颈部(7)法兰外径,保持枪体(2)静止;

步骤三:开启电弧熔丝增材制造电源,变位机旋转并在椭球面箱底(3)上堆积铝合金法兰下颈部,视觉传感器(4)采集电弧图像,在Microsoft Visual Studio 2010软件平台上开发图像处理流程,在图像上确定铝合金表面点P到枪体轴线的距离D,D的取值范围为6‑

12mm,同时提取图像中铝合金表面点P到枪体喷嘴的高度H;计算延迟时间T=D/v,其中v为铝合金法兰堆积速度,单位为mm/s;计算t时刻监测高度H(t)与设定高度H0的误差e(t)=H(t)‑H0,H0的设定范围为4‑13mm;经T秒延迟后,控制系统调节枪体(2)的垂直高度,消除t时刻误差e(t),枪体(2)沿垂直高度的运动速度s为1‑8mm/s;开展多层堆积,直到铝合金法兰下颈部(7)最低堆积高度大于产品要求高度为止;

步骤四:将变位机工作面绕翻转轴翻转90°,使变位机工作面垂直于水平面,将枪体(2)移至法兰盘的下颈部(7),变位机开始旋转堆积成形上颈部(6),上颈部(6)为多层多道结构,堆积过程中,相邻堆积道间枪体(2)间距d设定为3‑8mm;

步骤五:待上颈部(6)堆积完成后,对椭球面箱底(3)及堆积成形的铝合金法兰近净成形件进行整体热处理;

步骤六:按铝合金法兰产品要求,对热处理后的铝合金法兰近净成形件进行机械加工处理,先铣削铝合金法兰下颈部(7),然后对上颈部(6)进行钻孔,最后对铝合金法兰进行整体精加工,直到产品尺寸与粗糙度达到要求为止。

2.根据权利要求1所述的椭球面箱底上铝合金法兰电弧熔丝增材制造方法,其特征在于步骤二中所述的视觉传感器由工业摄像机、中性密度片、中心波长为450‑690nm的窄带滤光片组成。

3.根据权利要求1所述的椭球面箱底上铝合金法兰电弧熔丝增材制造方法,其特征在于步骤三中电弧熔丝增材制造电源为熔化极气体保护电源、钨极氩弧电源、熔化极气体保护电源与钨极氩弧电源组成的复合电源。

4.根据权利要求1所述的椭球面箱底上铝合金法兰电弧熔丝增材制造方法,其特征在于步骤三中图像处理流程包括图像滤波消除噪声、铝合金表面特征提取、铝合金边缘阈值自动分割、离散边缘点拟合。

5.根据权利要求1所述的椭球面箱底上铝合金法兰电弧熔丝增材制造方法,其特征在于步骤五热处理方式为在530‑540℃保温60‑80min的固溶处理。