摘要：为了解决增材制造、计算机数控(CNC)加工中的任意复杂截面的等距填充问题,提出了一种基于水平集函数的等距填充路径生成算法.首先,针对复杂截面等距填充问题的特点,提出了水平集函数演变偏微分方程及其演变规则,通过有限差分法构建了前向欧拉迭代公式并设计了整个等距填充的算法流程;然后,使用一个复杂截面进行了有限差分数值实验验证,结果表明提出的新算法能够避免复杂的多边形交、差、并、裂解等运算,高效处理复杂截面的等距随形状填充;最后,以一个失效的曲轴热锻模为例,进行了分层切片、等距填充规划处理和电弧熔丝增材制造修复实验,验证了算法的有效性.

摘要：为解决复杂型腔热锻模具自动化电弧增材再制造过程中分层切片过程效率低和效果差等问题,提出了一种改进的切片方法.首先,针对STL模型的结构特点,设计了Point,Triangle和STLModel三个类对模型的数据进行存储,在类中定义了处理和操作数据的方法;从提高操作效率的角度出发,提出了一种先求三角形与切平面交点并通过法向量判断交点的起始顺序,进而通过遍历起点和终点数组来创建轮廓多边形环的复杂型腔锻模分层切片算法.然后,引入了提高轮廓多边形精度的插值拟合修复算法,推导了轮廓顺逆判据的一般公式并构建了离散多边形的计算式.最后,以失效的曲轴热锻模具为例,进行了分层切片处理和增材制造过程模拟仿真和实验,验证了分层切片算法的可行性.

摘要：为提高冷冲压模具寿命、降低模具制造成本,提出了铸钢基体表面激光熔覆耐磨层的模具制造技术。首先,设计了3种激光熔覆材料并制定了相应的激光熔覆工艺参数,使用激光熔覆设备将这3种材料在45铸钢基体上进行激光熔覆实验。随后,对熔覆试样进行了物相和金相分析,分析结果表明:第1种材料熔覆层中主要存在α-Fe、Fe-Cr金属间化合物、Fe-Ni固溶体和Ni-Cr-Fe固溶体等,形成固溶强化,提高了熔覆金属的硬度;第2种材料熔覆层主要含有马氏体、析出相Fe-Cr、FeV、MnV等,马氏体的硬度和强度均得到较高,同时晶界上的析出物具有弥散强化效果,提高了材料的硬度和强度;第3种材料熔覆层主要含有马氏体、Cr_(7)C_(3)和Mn_(23)C_(6)等相,该材料的微观组织具有网状结构,网状晶界的碳化物包裹马氏体,提升了材料的硬度和强度。最后,对3种材料进行了显微硬度、摩擦因数及耐磨性的综合分析,确定第3种材料熔覆层的显微硬度最大、耐磨性最好、摩擦因数最小。将第3种材料熔覆于某冷冲压切边模具刃口上,可以显著提高模具寿命。

摘要：为了保证航空发动机盘类锻件组织变形均匀,提高人工模拟效率,提出基于多软件协同仿真的回转体类锻件预成形模具智能优化算法。首先,利用CATIA构建预锻模具的参数化几何模型,并用Deform-2D计算终锻过程中锻件等效应变,然后使用MATLAB的遗传算法工具箱作为控制模块进行智能化控制。其次,编写3个软件的接口程序,使3个软件之间实现自动、协同、实时动态优化。最后,将该优化算法应用于钛合金整体叶盘的生产试制。研究结果表明:该优化系统具有良好的智能性和鲁棒性,优化后的锻件内部等效应变在理想区间(0.45~1.05)所占比例由54.8%提高到了94.3%,并且通过产品试制测试零件性能满足要求。

摘要：为了提高大型航空热锻模的服役寿命、降低其制造成本,将电弧熔丝增材制造技术应用于大型航空热锻模的再制造修复。首先,利用数值仿真技术得到模具在服役时的温度场和应力场,并根据其分布状态设计了模具的三层梯度结构,实现原模具基体上覆盖少量具有较好高温红硬性材料的目的,进而在降低模具再制造成本的同时提升模具寿命。其次,针对三层结构中的过渡层和强化层,分别设计了铁基和钴基材料。分析表明在室温下过渡层材料的强度最高、硬度最大、塑性最差,强化层材料在室温下的塑性和强度都略高于基体材料;在650℃高温下,强化层材料的强度最高,并且显著高于过渡层材料和基体材料。这种分层材料的设计,能够保证模具在服役时候表面强化层在高温下能够抵抗磨损和塑性变形,而过渡层温度较低又能提供强有力的强度支撑。最后,对某钛合金一梁大型锻模、超高强度钢起落架大型锻模进行了再制造修复验证,经多批次生产的考核验证,比传统方法制造的模具寿命提高了数倍,再制造锻模未出现裂纹、塑性变形等缺陷,表面层保持良好,变形量较原5CrNiMo模具小得多。