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专利号: 2021114255133
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:

1.一种弯曲空心结构件电弧熔丝增材制造方法,所述弯曲空心结构件的轴线为空间平面内的圆弧曲线,且垂直于轴线的截面轮廓为封闭的几何图形,其特征在于:基于非均匀厚度的分层切片方式,沿轴线方向对三维实体模型进行分层切片,将基板安装到变位机工作平面后将其翻转至与水平面成α角度,确定堆积路径及堆积工艺参数,开始第一层堆积,建立基于电信号反馈调节系统的被控工艺参数闭环控制方法,实现非均匀厚度层的堆积,每层堆积完成后,焊枪沿高度方向移动距离hn,将变位机工作平面绕翻转轴沿前一次翻转方向继续翻转α角度,进行下一层堆积,重复上述步骤直至完成整个弯曲空心结构件的堆积,最后使用线切割将弯曲空心结构件从基板上切下;

所述制造方法具体包含以下步骤:

步骤一:根据三维实体件的尺寸形状,通过三维建模软件建立弯曲空心结构件的三维实体模型;

步骤二:将三维实体模型导入切片软件,沿轴线方向对三维实体模型进行分层切片,所有层片均具有非均匀厚度,每个层片的最大厚度为Hmax,最小厚度为Hmin,0.5mm

0.5mm

步骤三:将打磨后的基板安装到变位机上,使基板几何中心与变位机工作平面的圆心重合,将变位机工作平面绕翻转轴翻转至与水平面成α角度,确定堆积路径及堆积工艺参数;

步骤四:调整焊枪位置,将电信号反馈调节系统接入电弧熔丝增材制造电源回路;开启电弧熔丝增材制造电源,焊枪在水平面内沿堆积路径开始第一层堆积,计算t时刻电信号的采样值与电信号的设定值的误差e(t)=m(t)‑mset,其中m(t)为t时刻电信号的采样值,mset为t时刻电信号的设定值,计算误差的变化Δe(t)=e(t)‑e(t‑1),e(t‑1)为t‑1时刻电信号的采样值与电信号的设定值的误差,闭环控制器根据误差的大小和误差的方向计算被控工艺参数,由上位机输出给执行机构,完成第一层的堆积;

步骤五:将变位机工作平面绕翻转轴沿前一次翻转方向继续翻转α角度,将焊枪沿高度方向移动距离hn,其中hn=(D+n×Hmin)×sin[θ+(n‑1)×α]‑[D+(n‑1)×Hmin]×sin[θ+(n‑2)×α],E为第一层最小厚度处的母线与基板上表面的交点,D为E点到翻转轴轴线的最短距离,θ为过E点且垂直于翻转轴的直线与水平面的夹角,n为堆积层数;

步骤六:重复步骤四和步骤五,直至完成整个弯曲空心结构件的堆积,最后使用线切割将弯曲空心结构件从基板上切下。

2.根据权利要求1所述的弯曲空心结构件电弧熔丝增材制造方法,其特征在于:步骤四中的电信号反馈调节系统由电信号传感器、数据采集卡和上位机组成,其中电信号传感器与焊枪和电弧熔丝增材制造电源构成的回路相连,电信号传感器的输出端与数据采集卡的A/D端口相连,数据采集卡和上位机相连,数据采集卡将电信号传感器的模拟信号转化为数字信号并传递给上位机,由上位机对被控工艺参数进行实时控制。

3.根据权利要求1所述的弯曲空心结构件电弧熔丝增材制造方法,其特征在于:步骤四中的电信号为电弧电压或电弧电流。

4.根据权利要求1所述的弯曲空心结构件电弧熔丝增材制造方法,其特征在于:步骤四中的被控工艺参数为送丝速度或焊枪行走速度。

5.根据权利要求1所述的弯曲空心结构件电弧熔丝增材制造方法,其特征在于:步骤五中的焊枪沿高度方向移动距离hn的范围为‑2.5‑2.5mm。