熔融沉积3D打印机送丝机构挤出轮的研究

送丝装置作为熔融沉积成型（FDM） 3D打印机的核心部件之一,负责将打印耗材送入喷嘴,并完成打印.挤出轮是整个送丝装置的关键零件,整机工作时,挤出轮与打印耗材直接接触,依靠摩擦将打印耗材送入喷嘴.通过试验方式,研究挤出轮的齿形和齿数,对打印过程进给量以及打印件的质量进行分析.结果表明,斜齿挤出轮的挤出效率高于直齿和凹形齿,但在高速情况下会发生跳齿现象.在工作时,挤出轮的齿数越多,实际进给量越接近理论值.     

金属增材制造缺陷检测技术

金属增材制造过程中材料温度变化剧烈、行为复杂,特殊的工艺特点使零件中不可避免地出现各类缺陷,包括表面及内部缺陷,严重危害零件性能,成为阻碍金属增材制造技术发展的重要因素,限制了该技术在关键领域的应用.及时获取缺陷信息有助于调整工艺参数、改进制造过程,进而提升零件品质,同时缺陷信息也可用于指导零件的后续加工和处理.因此研究缺陷的成形机理及相应检测技术对于提升金属增材制造技术水平具有重要意义.针对这一热点问题,本文首先对金属增材制造中的常见缺陷类型做简要梳理,总结其主要表现形式及成因.随后综述近年来金属增材制造缺陷检测领域具有代表性的研究工作,主要针对过程特征量监测和在线无损检测两方面,并简述不同技术的应用范围.最后对缺陷检测技术的发展趋势进行展望.文章指出金属增材制造零件的质量提升可以通过检测方法和技术予以保障,目前众多的检测方法在精度及实时性等方面尚未满足实际使用要求,缺陷检测技术将向集成化和智能化等方向发展.     

熔丝沉积成型中最优放置方向选择算法

在熔丝沉积成型制造中,调整物体放置方向可以改善制造后模型表面精确度,并能有效减少打印耗材和打印时间．但是现有最优放置角度算法很少兼顾这三因素．文中在考虑这三因素的基础上,同时分析人们对显著特征区域精细程度主观观感的不同,以及去除支撑时对模型的损害,提出了支撑体积耗材、模型表面打印耗材、打印时间、模型表面精细度、模型表面显著特征加权精细度、支撑覆着表面积等6项成型指标与放置角度的关系函数,并根据这6项成型评价指标函数构造最优放置角度目标函数;最后,求解最优化目标函数以获取最优放置角度．实验结果表明,该算法可有效计算各种条件下的物体最优放置角度,优化了制造物体表面的精确度,节约了打印耗材和打印时间,避免了部分后处理对模型造成的损害．     

面向电弧增材的单线激光扫描路径规划

为了在电弧增材制造(WAAM)过程中获取零件的形貌尺寸信息,以CAD模型作为输入,通过实验分析单线激光扫描仪的工作约束条件,实现基于单线激光的零件外形扫描路径生成算法,开展仿真与实验验证.通过多组实验获取合适的扫描距离和扫描角度作为路径规划约束,针对输入模型迭代使用最大连通区域求解算法、求解最小投影矩形、等重叠路径规划等多种方法生成单次扫描路径.对单条路径优化,使用最近点搜索和碰撞检测算法,串联生成机器人末端运动轨迹,借助仿真对轨迹进行修正.实验结果证明,该路径规划方法对电弧增材零件能够达到较好的测量精度、效率及覆盖率.测量结果可以为后续增减材复合制造过程提供丰富的轮廓信息.     

基于视觉传感的铝合金电弧增材沉积层形貌动态响应

为了探究铝合金钨极惰性气体（TIG）焊电弧熔丝增材制造过程中工艺参数与沉积层形貌之间的映射关系及动态响应特性,采用减光片、滤光片和工业电荷耦合器（CCD）相机搭建堆积过程沉积层形貌图像实时采集系统,基于Halcon平台实现对沉积层特征尺寸（层宽和层高）的提取. 以成形速度、成形电流和送丝速度3个工艺参数分别作为系统输入量,进行沉积层特征尺寸阶跃响应辨识及动态特性分析. 研究表明,沉积层特征尺寸对电弧电流的响应速度最快,成形速度次之,送丝速度最慢;沉积层特征尺寸对成形速度阶跃的增益系数最大,送丝速度次之,成形电流最小;沉积层特征尺寸变化对工艺参数响应存在一定时滞性. 综合考虑沉积层特征尺寸的响应速度和增益系数,在动态控制中应选择成形速度作为沉积层特征尺寸的主要工艺变量.     

增材制造的研究现状与发展趋势

增材制造（Additive Manufacturing,AM）技术,直接将材料逐渐叠加形成所需要的零件,也称作3D打印,是目前国内外研究的热点,也有人将其称为引起第三次工业革命的新兴制造技术。回顾了增材制造的发展历程,介绍了增材制造的主要类型,论述了国内外发展现状,分析了增材制造的关键技术、发展中的关键问题及其发展趋势。     

增材制造椭圆锥齿轮的齿面与齿距误差分析

为提高椭圆锥齿轮增材制造的加工精度,减少其加工误差,对增材制造加工的椭圆锥齿轮进行误差测量,并分析误差产生的原因．运用齿轮啮合空间传动原理及增材制造的基本原理,建立了椭圆锥齿轮空间啮合坐标系、增材加工坐标系、分层模型、椭圆锥齿轮的理论误差模型和误差检测模型;对椭圆锥齿轮进行前处理分析,并对增材制造过程进行研究,获得该齿轮增材制造的加工方法;采用超景深三维显微系统和三坐标测量机对该齿轮进行检测,分析其表面误差精度与齿距误差．结果表明:利用增材制造法加工的椭圆锥齿轮误差偏大;优化STL模型,减小金属粉末直径,减少激光半径和热效应对加工层的影响,均有助于提高增材制造加工精度．     

碳纤维复合材料原位增材制造设备与工艺

为了实现碳纤维增强热塑性复合材料（CFRTC）高质高效原位增材制造,设计一种激光聚焦加热CFRTC原位增材制造平台,以单向连续碳纤维增强聚醚醚酮热塑性复合材料（T800 CF/PEEK UD）预浸带为原材料开展CFRTC成型工艺相关研究. 制备环形样件进行剪切强度测试表征,通过扫描电子显微镜观察样件的截面形貌,确立激光聚焦加热CF/PEEK的可行工艺参数窗口与较优工艺参数. 结果表明,CF/PEEK成型件强度受激光聚焦加热温度、成型速度影响较大,均表现出随激光聚焦加热温度与成型速度的增加,先增大后减小,当成型速度为30 mm/s和激光加热温度为450 ℃时,环形样件有较高的剪切强度,并且表现出较少的微观缺陷.     

熔融沉积成型3D打印拉丝缺陷的正交实验研究

为了及时解决打印过程中的拉丝异常工况,提出基于振动信号的熔融沉积成型(FDM)3D打印拉丝缺陷正交分析方法. 开展单因素试验,对加速度振动传感器采集的信号进行时域分析,提取相关峭度、峰值因子和脉冲因子特征值,确定喷头温度、回抽距离、回抽速率和空驶速率4个打印参数与零件拉丝缺陷的关系. 在单因素试验的基础上进行四因素三水平正交试验,以提取的振动信号时域特征值为评价指标,通过极差与方差分析对试验数据进行分析. 试验结果表明,利用该方法可以对拉丝缺陷进行识别,其中在使用材料为PLA的情况下,回抽距离和喷头温度对零件拉丝缺陷的影响显著,空驶速率和回抽速率影响不显著,当喷头温度为190 ℃、回抽速率为50 mm/s、回抽距离为12 mm、空驶速度为50 mm/s时,打印模型的拉丝情况最好.     

A method of manufacturing process modeling based on activity network for large-sized and complex products

Simulation technique is an efficient approach to realize the planning and scheduling of manufacturing process of products. An appropriate and efficient manufacturing process model is the basis and key of manufacturing process simulation. By analyzing the features of large-sized and complex products, a method of manufacturing process modeling based on activity network is presented and a mapping algorithm of translating BOM/ BOP into the manufacturing process model is designed in detail.     

装备制造项目联盟企业计算机管理系统建模

随着重型设施项目的增加。装备制造联盟企业应运而生。装备制造联盟企业的成功运作与管理需要支持其信息系统的、动态的、集成的、项目拉动的联盟企业模型。基于一般企业建模方法论与体系结构。运用面向对象、基于组件的建模方法及面向过程的分析技术。建立了装备制造项目联盟企业多视图集成的管理系统模型框架。