The invention discloses a path planning method for hemispherical material increasing manufacturing of pressure vessel, which includes two schemes. One is to adopt a fixed heat source and realize deposition path only through a two-axis positioner. The center of hemisphere coincides with the center of the overturning axis of the positioner. Each layer deposits. After the same angle of the overturning of the positioner, the rotating axis of the positioner rotates to realize melting deposition layer by layer, forming the hemisphere. The other is to use a movable heat source, which requires a robot or other actuator to clamp plasma arc, electron beam and other heat sources. The actuator and the two-axis positioner move together. Each layer is deposited and the positioner flips at the same angle. The actuator drives the heat source to follow the deposited hemisphere for a certain distance, and the rotating axis of the positioner rotates to realize the melting deposition layer by layer, forming the hemisphere. \u3002 The pressure vessel hemisphere with complex shape can be directly and rapidly formed, and the forming efficiency is high and the cost is low.
【技术实现步骤摘要】
一种压力容器半球增材制造路径规划方法
本专利技术涉及一种压力容器半球增材制造路径规划方法,属于增材制造
,主要用于航天钛合金气瓶、储罐的快速研制。
技术介绍
以运载火箭超临界氦储罐为代表的一类压力容器半球,尺寸大,直径达1米以上,壁厚不均匀,力学性能要求高,传统的旋压、超塑成形难度大,对设备要求高,材料去除量大,导致加工成本高,成形周期长。采用增材制造方法,不需要模具,可直接快速成形出复杂形状的半球,成形效率高、成本低。但是如何规划增材制造路径精确成形压力容器半球是技术难点,目前还没有公开报道。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是:克服现有技术的不足,提供一种压力容器半球增材制造路径规划方法,能够直接快速成形出复杂形状的压力容器半球,成形效率高、成本低。本专利技术的技术解决方案是:一种压力容器半球增材制造路径规划方法,包括如下步骤:步骤S1:选取钛合金棒作为成形用的基棒,设置旋转平台上表面距变位机翻转轴中心距离R1,则沉积位置距旋转平台距离R2=R1-R,R为要成形的半球半径;步骤S2:根据要成形的半球半径及基棒半径计算变位机翻转轴初始角度θ0;步骤S3:计算要成形的半球每层的变位机翻转轴倾转角度θn;步骤S4:计算要成形的半球每层的沉积半径Rn;步骤S5:计算要成形的半球每层的变位机旋转轴旋转角速度W;步骤S6:按上述每层的变位机翻转轴倾转角度、旋转轴旋转角速度,从第一层开始逐层沉积,直到θn=90°,完成半球成形。所述步骤S2中,利用如下公式计算变位机翻转轴初始角度θ0:θ0=180*R0/(3.14*R)R0为钛合金棒的半径。所述步骤S3中, ...
【技术保护点】
1.一种压力容器半球增材制造路径规划方法,其特征在于包括如下步骤:步骤S1:选取钛合金棒作为成形用的基棒,设置旋转平台上表面距变位机翻转轴中心距离R1,则沉积位置距旋转平台距离R2=R1‑R,R为要成形的半球半径;步骤S2:根据要成形的半球半径及基棒半径计算变位机翻转轴初始角度θ0;步骤S3:计算要成形的半球每层的变位机翻转轴倾转角度θn;步骤S4:计算要成形的半球每层的沉积半径Rn;步骤S5:计算要成形的半球每层的变位机旋转轴旋转角速度W;步骤S6:按上述每层的变位机翻转轴倾转角度、旋转轴旋转角速度,从第一层开始逐层沉积,直到θn=90°,完成半球成形。
【技术特征摘要】
1.一种压力容器半球增材制造路径规划方法,其特征在于包括如下步骤:步骤S1:选取钛合金棒作为成形用的基棒,设置旋转平台上表面距变位机翻转轴中心距离R1,则沉积位置距旋转平台距离R2=R1-R,R为要成形的半球半径;步骤S2:根据要成形的半球半径及基棒半径计算变位机翻转轴初始角度θ0;步骤S3:计算要成形的半球每层的变位机翻转轴倾转角度θn;步骤S4:计算要成形的半球每层的沉积半径Rn;步骤S5:计算要成形的半球每层的变位机旋转轴旋转角速度W;步骤S6:按上述每层的变位机翻转轴倾转角度、旋转轴旋转角速度,从第一层开始逐层沉积,直到θn=90°,完成半球成形。2.根据权利要求1所述的一种压力容器半球增材制造路径规划方法,其特征在于:所述步骤S2中,利用如下公式计算变位机翻转轴初始角度θ0:θ0=180*R0/(3.14*R)R0为钛合金棒的半径。3.根据权利要求1所述的一种压力容器半球增材制造路径规划方法,其特征在于:所述步骤S3中,设定要成形的半球每层沉积高度为h,每堆一层变位机翻转轴倾转角度增加dθ度,dθ=180*h/(3.14*R),第n层后,变位机翻转轴倾转角度θn=n*dθ+θ0。4.根据权利要求1所述的一种压力容器半球增材制造路径规划方法,其特征在于:所述步骤S4中,第n层沉积半径Rn=RSinθn。5.根据权利要求1所述的一种压力容器半球增材制造路径规划方法,其特征在于:所述步骤S5中,设沉积线速度恒定为Vmm/s,则沉积至第n层后,旋转角速度W=360*V/(2*3.14*Rn),单位为度/秒。6.一种压力容器半球增材制造路径规划方法,其特征在于包括如下步骤:步骤Y1:选取钛合金棒作为成形用的基棒,设...
【专利技术属性】
技术研发人员:李权,王国庆,王福德,赵衍华,白景彬,罗志伟,冯晨,张益坤,朱瑞灿,魏瑞刚,徐宋娟,黑艳颖,
申请(专利权)人:首都航天机械有限公司,中国运载火箭技术研究院,
类型:发明
国别省市:北京,11
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