复杂结构件增减材混合制造工艺规划方法

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增减材混合制造为复杂结构件的制造提供了一种新的技术思路。在复杂结构件的增减材混合制造过程中,工艺规划结果的优劣直接影响到零件最终的成形质量和效率。对于增减材混合制造工艺规划,前一工序完成后的几何形貌直接影响后续工序的刀具可达性,且零件的几何状态呈现动态增长特性,这极大地增加了工艺规划的难度。针对以上问题,本文对复杂结构件增减材混合制造工艺规划方法进行了深入研究,主要工作如下:
  (1)针对现有方法难以实现复杂结构件增材过程多轴切片的问题,提出了一种基于“形心轴”的多轴切片方法。首先定义了“柱状”特征并对零件进行“柱状”特征分解,以“柱状”特征为单元提取“形心轴”,建立了多轴切片约束条件,并通过多次迭代实现了基于“形心轴”的多轴切片,为后续的工艺规划过程奠定了基础。
  (2)针对复杂结构件混合制造过程中因零件几何状态动态增长带来的工序规划难题,研究了基于“倒序下探”的多轴增减材工序规划方法。研究了基于高斯球面映射的刀具可达性评估方法,以此作为刀具干涉碰撞判断的依据,构建了工序规划问题分析模型,采用“倒序下探”的方式自上而下对零件体进行干涉判断,解决了因零件几何动态增长带来的干涉不确定性问题,实现了工序规划中零件分割方案和混合制造序列的优化。
  (3)针对复杂结构件混合制造的加工轨迹生成问题,研究了增减材工序轨迹生成方法。针对增材过程,给出了一种兼顾轮廓精度与效率的混合打印轨迹生成方法;针对减材过程,给出了一种考虑运动平稳性的切削刀轨生成方法。
  (4)基于以上研究内容,开发了相应的混合制造工艺规划系统并通过实验验证了方法的可行性。
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