基于ProCAST及3D打印技术的闭式叶轮快速铸造技术研究

针对单件小批量复杂形状零件快速制造问题,以具有复杂内部空腔结构的闭式离心泵叶轮为研究对象,开展了基于Pro CAST及3D打印技术的快速铸造技术研究。首先采用Pro/E软件建立了离心泵叶轮及其浇注系统整体数学模型,通过Pro CAST软件对该叶轮铸造工艺过程进行了数值模拟仿真,然后完成了闭式叶轮及其浇注系统整体树脂模型的3D打印,并以该树脂模型作为熔模进行了熔模精密铸造,最终制得了闭式离心泵叶轮铸件。研究结果表明,利用该快速铸造技术制得的闭式叶轮铸件的尺寸精度可达CT4级,表面粗糙度可达Ra6.3μm以下。     

基于3D打印技术的离心泵叶轮快速精铸工艺研究

以具有典型复杂型面的离心泵叶轮为应用范例,开展了基于3D打印技术的快速精铸工艺研究。首先基于Pro/E软件建立离心泵叶轮三维模型并进行CAD优化设计,基于RPData软件对叶轮模型进行前处理,然后通过3D打印机制作叶轮树脂模型并进行后处理,最后以叶轮树脂模型作为熔模进行熔模精密铸造,最终得到离心泵叶轮精密金属零件。经测量知制得的叶轮铸件的尺寸精度可达CT4级,表面粗糙度可达Ra6.3um以下。     

整体叶轮系零件制造精度关键技术研究综述

针对复杂曲面整体叶轮系零件的结构特点,介绍了其在制造过程中的难度所在,简述了复杂曲面整体叶轮系零件制造技术的发展。在查阅大量文献的基础之上结合整体叶轮系零件精密制造技术的生产实际,综述了刀轴控制、变形控制、刀具技术及冷却润滑等关键技术的研究现状,对提高复杂曲面整体叶轮系零件制造精度技术的研究具有一定指导意义。     

典型叶轮的加工技术

叶轮作为涡轮式发动机的核心部件,其加工质量的好坏直接影响整个产品的性能和安全性。由于叶轮的结构复杂,机械加工过程中刀具和工件之间易产生碰撞和干涉,严重时会发生撞机床事故,甚至可能造成生命安全事故。由于叶轮类零件在加工中产生机夹应力,容易导致零件变形。如果采用铸造成形,零件的表面质量差,精度难以保证。下面以图1所示的典型叶轮为例,介绍此类零件的机械加工技术。     

整体叶轮的数控加工工艺研究与实施

根据整体叶轮的零件图样,文中分析了叶轮结构,确定叶轮的加工内容和加工要求。设计了叶轮加工工艺路线,选用合适的毛坯、刀具和夹具,编制了叶轮的五轴铣削程序,完成了叶轮加工,阐述了叶轮类零件的一般加工过程。     

汽车发动机零件的快速制造

介绍了最适用于发动机零件制作的选区激光烧结(简称SLS)方法,并将快速成型技术与传统的铸造技术进行有效的结合形成快速铸造技术--熔模快速铸造和快速砂型铸造,以快速制造复杂金属零件.     

离心泵叶轮的数控加工

叶轮是离心泵最关键的零件，在很大程度上决定着泵机组的效率高低。而高效率的叶轮除了优良的设计之外，制造加工质量对效率的影响也是不可忽视的。离心泵叶轮的制造质量主要包括两个方面：铸造质量和机械加工质量。铸造质量决定了叶轮流道部分的尺寸和形位误差，而机械加工质量则是保持铸造精度和保证外形及配合尺寸的最关键的工艺过程。     

基于SurfMill与一种双转台五轴数控机床的整体叶轮的编程与加工

整体叶轮叶片多为非可展扭曲直纹面,加工精度要求高、加工难度大,五轴联动数控机床是加工整体叶轮的一种理想方法。基于SurfMill 9.0软件平台对整体叶轮进行数控加工工艺设计与自动编程,并应用JDGR 400双转台五轴联动数控机床对其进行数控加工,充分体现出五轴联动加工技术对叶轮类零件加工的技术优势,为今后加工相关复杂曲面类零件提供参考。     

整体叶轮CAD/CAM技术应用研究与实现

讨论了整体叶轮这一典型复杂零件的CAD/CAM技术问题.通过对整体叶轮加工工艺的分析,利用UG软件实现了叶轮的建模与五轴编程,解决了叶轮CAD/CAM过程中的诸多关键技术问题,在MIKRON UCP710高速加工中心上成功地加工出了合格的整体叶轮.     

整体叶轮类零件数控加工关键技术研究

整体叶轮是其中一项关键的技术零件,通过整体叶轮在燃气发动机中的工作,可以把机械能转化为气体的使能。本文中具体的介绍了整体叶轮设计制造的系统规划过程,其次分析了整体叶轮如何去构建CAD模型,并详细的分析了叶轮制造过程中的数控加工过程,最后对整体叶轮中最关键的零部件叶片部位的加工过程进行了详细的研究分析。     

Generation of an STL File from 3D Measurement Data with User-Controlled Data Reduction

Reverse engineering is a methodology for constructing com-puter- aided design (CAD) models of physical parts by digitising an existing part, creating a computer model and then using it to manufacture the component. When a digitised part is to be manufactured by means of rapid prototyping machines such as stereolithography apparatus (SLA) and selective laser sintering equipment (SLS), etc., it is not necessary to construct the CAD model of a digitised part. This can be achieved by the proposed novel method which can construct an STL file (the de facto file format for rapid prototyping machines) directly from digitised part data. Furthermore, the STL file can be constructed with a significant data reduction at the users’ discretion.     

激光选区快速成型件后处理工艺的试验研究

快速成型技术就是直接根据CAD模型,快速生产样件或零件的成组技术总称[1],它是先进制造技术的重要组成部分.本文主要介绍了激光选区粉末烧结(SLS)技术的原理,并结合工业生产,研究了SLS快速成型件的后处理工艺,为激光选区粉末烧结快速成型技术的进一步应用打下了良好的基础.     

基于SLS／SRW工艺的快速成形机研制

在传统的激光快速成形工艺的基础上,提出了利用选择性电阻焊（SRW）结合选择性激光烧结（sLS）进行快速成形的新方法并基于SIS及SRW技术研制了金属粉末快速成形样机。详细阐述了J10-SLS／SRW-Y180／DR5-B2525型快速成形机的机械结构和电气控制系统;讨论了该机的成形工艺以及目前所面临的问题及其解决方法。     

低成本快速原型制造控制系统的设计与研制

目前快速原型制造 (RPM)系统的价格非常昂贵 ,严重地影响了其推广应用的进度。影响 RPM成本的因素众多 ,本文只从 RPM控制系统出发 ,在保证控制系统性能的前提下 ,针对 RPM系统的特点 ,以综合成本最低为目标 ,提出了低成本 RPM控制系统的软硬件结构 ,讨论了低成本 RPM控制系统的设计和研制中所采用的一些关键技术。此低成本 RPM控制系统已经成功地应用在华中科技大学开发的低成本系列L OM和 SL S系统中 ,实际应用表明 :采用此 RPM低成本控制系统方案 ,可以使其成本比传统的控制方法降低一半左右 ;同时 ,也提高了控制系统的可靠性 ,工作性能也完全满足 RPM的加工要求     

NURBS曲线在快速原型制造系统中的应用

大多数快速原型制造系统采用 STL 文件作为与 CAD系统之间的数据交换接口。但是 ,STL 文件是通过用一系列的三角片逼近实际零件表面而产生的 ,STL 文件本身及其创建过程均存在许多问题。要提高模型的精度 ,就必须增加三角片的数量 ,同时减小三角片的尺寸。这必然造成 STL 文件庞大 ,后续处理时间较长 ,而且易产生缺陷 ,使后续处理不能进行。针对上述问题 ,本文分析了 STL文件的不足 ,提出一种 CAD系统与 RPM系统之间新的数据交换方法。该方法对 CAD系统中的真实模型直接切片 ,将切片后所得到的轮廓数据作为 CAD系统与快速原型制造系统之间的数据交换接口。该切片算法已在“超人 2 0 0 0 CAD/ CAM”系统中实现 ,算法表现稳定     

Optimizing process parameters for selective laser sintering based on neural network and genetic algorithm

Selective laser sintering (SLS) is an attractive rapid prototyping (RP) technology capable of manufacturing parts from a variety of materials. However, the wider application of SLS has been limited, due to their accuracy. This paper presents an optimal method to determine the best processing parameter for SLS by minimizing the shrinkage. According to the nonlinear and multitudinous processing parameter feature of SLS, the theory and the algorithms of the neural network are applied for studying SLS process parameters. The process is modeled and described by neural network based on experiment. Moreover, the optimum process parameters, such as layer thickness, hatch spacing, laser power, scanning speed, work surroundings temperature, interval time, and scanning mode are obtained by adopting the genetic algorithm based on the neural network model. The optimum process parameters will be benefit for RP users in creating RP parts with a higher level of accuracy.     

Implementation of a Robot System for Sculptured Surface Cutting. Part 2. Finish Machining

Rapid prototyping plays an important role in product development. There are two ways to realise rapid prototyping: one is to develop new prototyping equipment such as stereolithography apparatus (SLA), selective laser sintering (SLS), etc., and the other is to improve existing CNC techniques. In this work, a robot system for rapid prototyping, which is an enhancement of the CNC based method, is presented. A robot arm holding a milling tool is used to machine the prototype of a solid model drawn using a commercial CAD system. In a previous paper, Part 1, a strategy using the robot for rough machining was discussed and then an automatic tool-path generation method using a grid height array was presented. As a verification of the proposed algorithm, a number of prototypes were produced, which demonstrated the feasibility and advantages of the algorithm. In this paper, Part 2, an approach to represent C-space by incorporating possible variations in tooling orientations is proposed. In order to reduce the error on complex surfaces resulting from undercut or overcut operations, a curvature-matching algorithm is also developed. Finally, experimental work using collsion-free planning for manipulator movement and stimulation for the curvature matching algorithm is carried out.     

Implementation of a Robot System for Sculptured Surface Cutting. Part 1. Rough Machining

Rapid prototyping plays an important role in product development. There are two ways to realise rapid rototyping: one is to develop new prototyping equipment such as stereolithography apparatus (SLA), selective laser sintering (SLS), etc., and the other is to improve existing CNC techniques. In this work, a robot system for rapid prototyping, which is an enhancement of the CNC based method, is presented. A robot arm holding a milling tool is used to machine the prototype of a solid model drawn using a commercial CAD system. In this paper, Part 1, a strategy using the robot for rough machining is discussed and then an automatic tool-path generation method using a grid height array is presented. This method can generate tool paths for rough machining with different tolerances. As a verification of the proposed algorithm, a number of prototypes have been produced, which have demonstrated the feasibility and advantages of the algorithm. In a companion paper, Part 2, an approach to represent C-space by incorporating possible variations in tooling orientations is proposed. In order to reduce error on complex surfaces resulting from undercut or overcut operations, a curvature-matching algorithm is developed. Finally, experimental work using the collision-free planning strategy and simulation for the curvature matching algorithm is carried out.     

选择性激光烧结工艺参数智能优化方法研究

将专家系统 (Expert System,ES)和神经网络 (Artificial Neural Network,ANN)结合起来以优化选择性激光烧结 (Selective L aser Sintering,SL S)快速成形工艺参数。根据 SL S的工艺特点 ,选择了一种适合 SL S工艺参数优化的 BP网络模型 ,并对其结构和有关参数的选取进行了详细的设计和讨论。在此基础上开发成功的神经网络专家系统已应用于 SL S制件收缩补偿系数的自动优化中 ,取得了良好的效果。     

直接金属成形件的性能研究

直接金属成形技术是快速成形领域研究的热点问题,文中提出一种基于弧焊的直接金属成形技术,并对基于该技术制作的成形件进行性能评测,对成形件进行密度、强度与硬度指标测试和金相组织观察表明,基于弧焊的直接金属成形件的组织结构和力学性能指标明显优于SLS（selective laser simering）工艺成形件,达到或高于铸造零件;异种材料成形时化学成分、物理性能、组织特点的差异对成形件的性能有不利影响。