【技术实现步骤摘要】
一种曲面金属结构连续生长的电弧增材制造方法、装置、设备及计算机存储介质
本专利技术涉及一种曲面金属结构连续生长的电弧增材制造方法及系统，涉及增材制造领域。
技术介绍
电弧增材制造技术(WireArcAdditiveManufacture，WAAM)是一种采用电弧或等离子弧作为热源将金属焊丝熔化，在程序或软件控制下采用逐层熔覆原理，根据三维数字模型由线-面-体制造出接近产品形状和尺寸要求的三维金属坯件的先进数字化制造技术。电弧增材制造技术成型的零件由全焊缝金属构成，化学成分均匀、致密度高，自由的成型环境对零件尺寸几乎无限制，成型效率可达几Kg/h。曲面金属结构是具有悬空构造的复杂零件，若进行增材制造不可避免的要添加支撑结构，打印结束后要去除，该做法既增加了材料成本也增加了时间成本，同时后期支撑去除时，会影响工件的结构和性能。若不添加支撑，现有的电弧增材制造技术打印曲面金属结构只能通过人工示教机器人完成，打印周期长，且工件表面粗糙度高，一次性打印难以实现。
技术实现思路
专利技术目的：一个目的...
【技术保护点】
1.一种曲面金属结构连续生长的电弧增材制造方法，其特征在于，所述方法包括：/n选择成形特定金属结构所需要的焊丝和基板；/n生成螺旋+摆动连续上升切片路径；/n焊枪在机器人驱动下按生成的螺旋+摆动连续上升路径运动；/n变位机通过旋转和翻转配合机器人工作。/n
【技术特征摘要】
1.一种曲面金属结构连续生长的电弧增材制造方法，其特征在于，所述方法包括：
选择成形特定金属结构所需要的焊丝和基板；
生成螺旋+摆动连续上升切片路径；
焊枪在机器人驱动下按生成的螺旋+摆动连续上升路径运动；
变位机通过旋转和翻转配合机器人工作。
2.根据权利要求1所述的一种曲面金属结构连续生长的电弧增材制造方法，其特征在于，生成螺旋+摆动连续上升切片路径的过程进一步为：
对待打印工件的模型进行切片处理，以垂直其回转轴的任意方向为法线方向，建立通过回转轴的切平面；
将切平面绕回转轴旋转，设每次旋转角度θ，切平面与工件相交，便获得模型的切片轮廓；
当切平面绕旋转轴旋转360°后，得到模型的全部切片轮廓数据；
将提取的曲面轮廓分成若干个小的直线段区域，对每一段分割区域用圆柱拟合方法提取中轴线；
求切片轮廓数据的中轴线，将得到的曲面轮廓数据进行小区域分割，对次小区域进行最小二乘圆柱面拟合，将得到的中轴线的改正值用来修正其位置点和方向线，得到精确的数值；然后将该区域中m段次小区域分别进行最小二乘圆柱拟合；最后将所求的每个次小区域中轴线的值求平均值作为该大区域中轴线的最终值。
3.根据权利要求2所述的一种曲面金属结构连续生长的电弧增材制造方法，其特征在于，生成螺旋+摆动连续上升切片路径的过程还包括：将同一切平面中轴点按顺序依次连接，则得到该切平面的中轴线；将中轴线以等间距分割生成若干中轴点；取任一中轴点，以其切向量作垂线，计算出垂线与轮廓线相交的点；依次连接轮廓线上交点与中轴点，并插值出相邻层路径之间的点，生成螺旋+摆动连续上升路径。
4.根据权利要求2所述的一种曲面金属结构连续生长的电弧增材制造方法，其特征在于，圆柱面为由到中轴线线上预定距离R的点的集合；集合包括中轴线定位点O(x0，y0，z0)、中轴线方向向量n0(a0，b0，c0)以及圆柱半径R；定义测量点为pi(xi，yi，zi)，p′i为pi在中轴线上的投影，测量点到中轴线的投影与测量点的连线为R0，此时圆柱面表达式为：
关于(x0，y0，z0，a0，b0，c0，R0)构建非线性函数：
根据所述非线性函数得到误差方程：
式中，符号含义同上。
5.根据权利要求4所述的一种曲面金属结构连续生长的电弧增材制造方法，其特征在于：在得到误差方程后，将所述误差方程扩展为整个点集：
依据间接平差理论解算出(δx0δy0δz0δa0δb0δc0δR0)，得到中轴线初值；
将中轴线初值代入点集中求解，直至两次提取出的旋转轴的方向矢量夹角小于设定的阈值；
将m个区域所得的中轴线上点的值求平均：
将同一切平面中轴点按顺序依次连接，则得到该切平面的中轴线；
将中轴线以等间距分割生成若干中轴点；
取任一中轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：董巍，汤洪淝，程远，
申请(专利权)人：南京英尼格玛工业自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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