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：基于自主研制的大型电弧熔丝增材原型设备,设计开展了64组CN645ACW型焊丝的单层单道熔丝增材实验,构建了焊缝宽度和高度对应电压、送丝速度、焊接速度的BP神经网络模型。基于此模型,反向锁定了特定焊缝宽度和高度对应的增材工艺参数。开展了36组不同焊缝高度、焊缝宽度和焊缝间距的单层多道电弧熔丝增材实验,并建立了焊缝表面平整度的BP神经网络模型,分析了焊缝形状和间距对焊缝表面平整度的影响。结果表明,增大焊缝宽度、高度及间距,表面平整度值呈现增大趋势。在小倍数焊缝间距情况下,表面平整度值的增大趋势随着焊缝宽度和间距的增大而增大;大倍数焊缝间距情况下,增大趋势反而有所下降。相同焊缝间距下,焊缝平整度值主要由熔丝增材的堆积效应决定,焊缝宽度和高度越大,堆积效应越明显,表面平整度越差。

摘要：以某汽车副车架为研究对象,分析了零件的结构特点,设计了弯管、预压成形和内高压成形的多工序成形工艺方案,并针对模拟结果中出现的破裂、起皱缺陷,提出一种基于响应面法的优化方法。以整形压力、初始屈服压力和轴向进给量作为优化因素,将最大减薄率和最大增厚率作为目标函数,采用响应面法构建因素与目标函数之间的拟合方程,求解得到最优的参数组合：整形压力为90 MPa、初始屈服压力为35 MPa以及轴向进给量为23 mm。最后对有限元模拟结果和工厂试验结果进行对比,结果表明：模拟结果与试验结果相吻合,该方法可以有效地优化成形参数。

摘要：针对立式锻造工艺成形长轴类转向节锻件时存在的锻件轴部充填困难、材料利用率低等问题,以某长轴转向节锻件为例,提出了一种新的组合模具,该模具中的镦粗工序对坯料进行预分料,使镦粗后的坯料投影全部落在制坯模具型腔内;制坯、预锻模具采用阻力墙组合结构,提高坯料轴部的充填能力;制坯、终锻模具设计定位结构,提高坯料的定位准确性。并结合数值模拟仿真分析技术,模拟并分析了新组合模具的成形性能,最后通过生产试验验证了新组合模具的可行性。结果表明:采用新的组合模具,下料重量由原来的47.7 kg减小至42.9 kg,材料利用率达到了91%,较优化前的模具结构提高了8%。

摘要：目的解决大规格泡沫铝模具(尺寸2800 mm×1000 mm×X mm)在成型过程中因极易发生塑性变形导致模具失效而造成模具寿命低、模具成本偏高的问题。方法基于数字模拟方法,实现模具轻量化设计。首先分析了泡沫铝模具的工作过程,确定了泡沫铝模具变形过程主要产生阶段;其次采用热弹塑性有限元法建立了泡沫铝模具冷却过程的有限元模型,得到了泡沫铝模具冷却过程,分别分析了冷却40、560、1330和4200 s时的温度场、最大塑性主应变场及位移场的分布情况和泡沫铝模具冷却过程中的变化规律,最后将模拟结果与实际的模具变形情况进行对比,泡沫铝模具变形方式与模拟情况基本吻合,再结合模拟轻量化模具结构,将模具用于实际验证。结果泡沫铝模具变形的主要原因为泡沫铝模具各部分冷却不均匀,导致其温度梯度大的地方产生了少量塑性变形。结论大规格泡沫铝锭成型模具可以通过优化模具结构、减轻模具重量来实现模具成本的降低。

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。

摘要：通过计算机有限元数值分析与锤锻模失效分析相结合,优化设计了某16 t锤锻模梯度增材再制造模型及工艺。梯度增材再制造锻模与原锻模相比,模具表面硬度提高,耐磨性大幅提升,开裂趋势显著降低,锻模的服役寿命得到极大提高。通过优化,有效地解决了锤锻模变形、开裂等问题,达到延长模具寿命、实现模具循环再制造的目的。

摘要：通过计算机有限元数值分析与GH4163锻件锤锻模失效分析相结合,优化设计了该锻模梯度增材再制造模型及工艺。实际生产验证,再制造锻模锻打后模具基本无变形,模具表现很好,表面无明显的刮擦等现象,采用JX32焊材的模具局部表面呈金黄色,基本无磨损。原锻模压塌、墩挤变形以及磨损严重部位均得到极大改善,极大提高了该锻模的服役寿命。

摘要：采用传统方法生产的大型锻模寿命低、成本高,大型锻模长寿命、低成本制造与再制造成为当前大型构件模锻行业提升核心竞争力的关键。研究在大型锻模低成本基体表面上电弧增材梯度异质结构材料的方法,以获得长寿命低成本大型锻模,具有重要意义。介绍了常见的锻模降本延寿方法及其存在的问题,阐述了锻模制造及再制造电弧增材梯度异质结构设计理论,并从梯度异质结构、低成本基体材料及增材丝材、焊锻复合工艺、增材自动化装备四方面综述了长寿命低成本大型锻模电弧增材制造与再制造的研究进展。