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基于SLM的多缝隙内腔结构成形关键技术研究

2020-12-08阅读(271)

基于SLM的多缝隙内腔结构成形关键技术研究

论文摘要

3D打印技术具有很强的可设计性,能够实现复杂零件的一体化制造,对于多缝隙内腔结构零件的成形更具优势。而对零件模型数据的处理,会直接影响成形的质量和效率。但目前的方法并不能解决成形中产生的问题,因此本文从零件模型的处理方面进行研究,并提出新的解决方法。主要研究内容如下:(1)在传统冗余数据去除的基础上,提出了一种限定区域去重方法。首先对模型的STL文件结构特点进行分析,限定几何尺寸对冗余点进行搜寻,遍历后去重,读取文件,并建立数字模型。该方法能够高效、稳定地去除冗余点,提高文件处理速度。之后分析零件成形质量要求,建立方向目标函数,确定零件的分层方向。(2)基于相对面积偏差比值的自适应分层算法,针对多内腔结构特点,提出了一种新的自适应分层算法。首先对多内腔结构零件的特征进行分析,提出该类结构特征的两个判别式,并基于面积偏差比值的自适应分层算法进行了优化,有效解决了该算法无法识别切片面积变化率为零的问题。最后利用最近距离分析算法,修正分层轮廓中出现的开环等缺陷,得到顺滑无缺陷的曲线轮廓。(3)根据传统的光斑半径补偿方法,提出了一种变光斑半径补偿策略。通过对激光光源能量分布的分析,发现在不同分层厚度下,激光扫描过程中会产生不同尺寸的热影响区。因此根据优化的自适应分层厚度,在试验中确定不同层厚的热影响尺寸,确定光斑补偿量,并对不同的分层厚度,采用不同的光斑补偿量进行补偿,来提高零件表面质量。本文通过对多内腔结构特征的分析,基于SLM技术对零件模型处理进行了研究。本文以具有多内腔结构特征的毫米波雷达天线为研究对象,通过实验验证了本文提出的自适应分层算法及变光斑半径补偿策略,在保证成形精度的前提下,能够有效提高零件成形速度。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 注释表
  • 第一章 绪论
  •   1.1 引言
  •   1.2 选区激光熔化成形技术研究现状
  •     1.2.1 SLM技术国内外研究现状
  •     1.2.2 分层算法研究现状
  •     1.2.3 光斑半径补偿策略研究现状
  •   1.3 本文研究内容与意义
  • 第二章 STL文件模型预处理及典型分层算法
  •   2.1 引言
  •   2.2 STL文件结构特点
  •     2.2.1 STL文件的数据结构组成
  •     2.2.2 STL文件存在的问题
  •   2.3 STL文件预处理
  •     2.3.1 STL文件读取及显示
  •     2.3.2 冗余数据处理
  •     2.3.3 模型分层方向确定
  •   2.4 四种典型的分层算法
  •     2.4.1 直接分层（DS）
  •     2.4.2 统一分层（US）
  •     2.4.3 基于有限切削深度值的自适应分层（ACH）
  •     2.4.4 保留弯曲性的自适应分层（AS）
  •   2.5 本章小结
  • 第三章 多内腔特征结构的自适应分层算法
  •   3.1 引言
  •   3.2 针对多缝隙内腔结构的优化算法
  •     3.2.1 基于相对面积偏差比值的自适应分层算法
  •     3.2.2 自适应分层算法优化
  •   3.3 截面轮廓的获取及修正
  •     3.3.1 交叉点跟踪及交点标记
  •     3.3.2 轮廓线提取
  •     3.3.3 最近距离算法修正轮廓
  •   3.4 自适应分层算法实现
  •     3.4.1 软件系统组成及功能
  •     3.4.2 特征结构的自适应分层结果
  •   3.5 本章小结
  • 第四章 变层厚光斑半径补偿策略
  •   4.1 引言
  •   4.2 光斑半径补偿及自交环重构
  •     4.2.1 光斑补偿原理及偏移轮廓计算
  •     4.2.2 自交环交点求取及重构
  •   4.3 变光斑半径补偿策略
  •     4.3.1 激光光源能量分布
  •     4.3.2 变层厚分层下的光斑半径补偿策略
  •   4.4 本章小结
  • 第五章 多缝隙内腔结构件SLM成形
  •   5.1 试验设备与材料选取
  •   5.2 试验技术方案
  •   5.3 试验结果及分析
  •   5.4 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  •   6.1 总结
  •   6.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间所获得的科研成果

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 孙玉龙

    导师: 陈文亮

    关键词: 打印,区域限定,多内腔结构,自适应分层,变光斑半径

    来源: 南京航空航天大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

    专业: 物理学,机械工业,无线电电子学,计算机软件及计算机应用

    单位: 南京航空航天大学

    分类号: TN24;TP391.73;TH161

    DOI: 10.27239/d.cnki.gnhhu.2019.001394

    总页数: 79

    文件大小: 2606K

    下载量: 40

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