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激光增减材制造薄壁柱状类零件精度研究

激光增减材制造薄壁柱状类零件精度研究

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作者：刘安丽湖南大学

学位级别：硕士

激光增减材复合制造工艺充分发挥了激光增材制造技术方便快捷、高柔性的优点,以及减材加工优质加工精度的优势,受到越来越多高校和研究机构的青睐。本文以激光增减材复合制造薄壁柱状零件尺寸精度和形状精度为主要内容开展相应的研究。... 详细信息

激光增减材复合制造工艺充分发挥了激光增材制造技术方便快捷、高柔性的优点,以及减材加工优质加工精度的优势,受到越来越多高校和研究机构的青睐。本文以激光增减材复合制造薄壁柱状零件尺寸精度和形状精度为主要内容开展相应的研究。首先,在分析薄壁柱状零件结构特征的基础上,设定试验研究方法。通过对比分析直线拟合成形方法和曲线运动拟合成形方法,最终选用曲线运动拟合成形,利用人工编程规划增材件成形路径。基于成形件表面平整性,设定了增材成形工艺参数;根据切削用量手册设置减材加工工艺参数。利用机内在线测量系统测量记录薄壁件壁面坐标点数据,并运用最小二乘法对零件坐标数据点进行拟合,获得薄壁柱状件内外径、壁厚、尺寸误差和形状误差。其次,研究了增材成形件尺寸精度、形状精度,以及尺寸精度和圆度时变性,分析了成形件精度影响因素。结果表明,随着增材高度的升高,壁面粘粉现象越来越明显。成形件壁厚尺寸误差为正,且尺寸误差随着高度的升高而减小。成形件圆度随着高度的变化基本保持稳定,其中,外壁圆度大于内壁圆度。成形件外环圆柱度大于内环圆柱度。增材过程结束后,随时间的增大,成形件尺寸误差有所减小,圆度变化基本保持稳定。增材过程结束60分钟后,成形件尺寸误差和圆度误差保持不变。最后,探究了基于增材制造的减材加工尺寸精度、形状精度,以及尺寸精度和圆度时变性,并分析了增材制造过程对减材加工精度的影响。结果表明,减材加工后,增材件表面质量、尺寸精度和形状精度都得到很大改善,减材薄壁柱状件内壁表面质量比外壁表面质量差。与增材制造不同,经减材加工,薄壁柱状件内壁圆柱度大于外壁圆柱度。减材加工结束后,随时间的增大,各高度尺寸误差变化幅度具有差异性,尺寸误差增大,圆度基本保持不变。通过分别在增材件尺寸和形状稳定前与稳定后介入减材加工,表明增材过程结束后立即进行减材加工能有效提高零件精度。本文通过研究激光金属增减材复合制造成形精度,分析了增材制造过程对减材加工精度的影响,提出了改善和控制激光金属增材制造成形精度的方法,提出利用增材件和减材件尺寸误差和形状误差的时变性来改善和控制增材件减材加工精度的方法。为提高激光金属增减材制造薄壁柱状类零件加工精度控制提供指导。

关键词：复合制造制造精度薄壁柱状类零件最小二乘法 316L不锈钢

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