一种增减材制造过程累积误差消除方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110153643A(43)申请公布日2019.08.23(21)申请号201910297753.6(22)申请日2019.04.15(71)申请人浙江大学地址310013浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人沈洪垚刘冰邓荣新唐胜李顺(74)专利代理机构杭州天勤知识产权代理有限公司33224代理人马士林(51)Int.Cl.B23P15/00(2006.01)B23K9/04(2006.01)B33Y50/02(2015.01)B33Y10/00(2015.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种增减材制造过程累积误差消除方法(57)摘要本发明公开了一种增减材制造过程累积误差消除方法，属于增减材制造技术领域，在增减材复合制造过程中，堆焊增材的成型精度较难保证。通过在两种极限层高误差条件下，判断毛坯轮廓是否包络对应理论模型的方法，从而确定包络边界，进行铣削至包络边界并重新建立基准用于之后的堆焊过程，直至加工到零件加工代码的终点，完成加工。利用本发明可以避免每层堆焊后进行切削至精确厚度来保证精度，而是只需在当前毛坯无法包络对应理论零件模型的时候进行切削重建基准，提升了加工效率。CN110153643ACN110153643A权利要求书1/1页1.一种增减材制造过程累积误差消除方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取待加工的理论零件模型，设定增材过程层高，并确定当前增材过程层高误差范围；2)分别求取误差上限和误差下限情况下对应的毛坯隐式轮廓函数；3)对理论零件模型轮廓进行稀疏采样，判断所有采样点是否在两种极限误差条件下预测出的毛坯轮廓内，若是，则按照当前参数完成模型的堆焊过程，否则，将在两种极限误差条件下位于毛坯轮廓上的采样点分别连接形成两种误差条件下的包络边界，然后执行步骤4)；4)在两种误差条件下获得的包络边界中，取增材过程先到达的包络边界作为基准边界，进行增材堆焊过程至越过基准边界；5)铣削当前毛坯至基准边界位置，并将当前基准边界作为下一个堆焊增材过程执行的起点；6)对理论零件模型进行分割，把当前基准边界之后的理论零件模型部分作为当前理论零件模型，并返回步骤2)处理，至整个待加工零件模型完成整个增材工序。2.根据权利要求1所述的增减材制造过程累积误差消除方法，其特征在于，步骤1)中，设定层高为h，层高误差范围h±Δh由基础工艺实验得出并制成的表中查询得到。3.根据权利要求1所述的增减材制造过程累积误差消除方法，其特征在于，步骤2)中，取误差上限，假定实际层高为h+Δh，基于散点云重建径向基函数预测当前理论零件模型对应的毛坯隐式轮廓函数f1(X)；取误差下限，假定实际层高为h-Δh，基于散点云重建径向基函数预测当前理论零件模型对应的毛坯隐式轮廓函数f2(X)。4.根据权利要求3所述的增减材制造过程中层高累积误差消除方法，其特征在于，步骤3)中的判断方法为：3-1)对理论模型模型轮廓进行稀疏采样，获得点集P{P1，P2，P3，……，Pn}；3-2)如果f1(P)≤0且f2(P)≤0，则两种极限误差条件下，所有采样点均在预测出的毛坯轮廓内，如果不满足f1(P)≤0且f2(P)≤0，则两种极限误差条件下，所有采样点没有全部位于预测出的毛坯轮廓内，其中，满足f1(P)＝0且f2(P)＝0的采样点为位于毛坯轮廓上的点。5.根据权利要求1所述的增减材制造过程累积误差消除方法，其特征在于，所述的理论零件模型为STL模型。6.根据权利要求1所述的增减材制造过程累积误差消除方法，其特征在于，步骤1)中还包括确定堆焊增材与切削的初始参数，并将理论零件模型与刀具模型导入到增减材复合制造系统中。7.根据权利要求6所述的增减材制造过程中层高累积误差消除方法，其特征在于，所述的初始参数包括焊丝材料、焊丝直径、出丝速度、移动速度、焊道间距、毛坯余量以及切削刀具的型号、进给量与转速。2CN110153643A说明书1/4页一种增减材制造过程累积误差消除方法技术领域[0001]本发明涉及增减材制造技术领域，具体地说，涉及一种增减材制造过程累积误差消除方法。背景技术[0002]目前，金属零件在船舶、航天、航空和汽车等领域的制造要求越来越高，因此，金属增材制造技术引起了国内外学者的广泛关注。其中，电弧增材制造具有高沉积率、制造周期短、丝材利用率高、低成本的特点。其成型件的致密度高、化学成分均匀，机械性能优良。但电弧增材制造过程中，丝材变成高温液态融熔附着在基板表面，成型过程稳定性差，成形精度低，同时随着层数的增加，热量累积严重，成形更加难以控制。然而传统的减材制造过程可以达到较高的精度，因此将电弧增材制造和减材铣削相结合形成增减材复合制造过程可以实现优势互补，达