一种基于构造曲面的电弧增材制造路径规划方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于构造曲面的电弧增材制造路径规划方法及装置。所述方法包括：根据电弧增材模型的模型参数，确定单道成形参数，及所述单道成形参数下的单道成形截面尺寸；根据所述单道成形参数和所述单道成形截面尺寸，对所述电弧增材模型进行三维路径曲面构造，得到所述电弧增材模型的路径曲面；对所述路径曲面进行分层切片处理，生成多个分层曲面，及每个分层曲面的多个曲线，并将每个所述分层曲面的多个曲线作为所述增材路径；根据每个所述分层曲面的增材路径生成电弧增材制造加工代码。本发明专利技术可以效保障电弧增材工件内部质量。质量。质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于构造曲面的电弧增材制造路径规划方法及装置


[0001]本专利技术涉及电弧增材制造
，特别是一种基于构造曲面的电弧增材制造路径规划方法及装置。

技术介绍

[0002]电弧增材制造技术是近年来新兴并快速发展的一种增材制造技术。电弧增材制是以三维模型为基础，依靠电弧为热源，依托机床、机械臂或其他运动装置进行空间轨迹运动，通过模型分层切片、路径规划、代码后处理等步骤得到加工程序，据此逐层熔化沉积金属丝成形零件的制造方法，具有无需模具、成本低、效率高的特点，特别适用于大尺寸零件的快速研制。
[0003]在电弧增材制造的路径规划中，与所有增材制造工艺类似地，一般按照先将三维实体模型通过分层切片离散为若干二维轮廓形状，再在二维轮廓中按照需求进行路径规轨迹填充，最终完成路径规划。对于电弧增材制造工艺而言，其主要特点是“增材单元”的尺度较大。由于电弧热源、丝材原材料本身尺度较大，导致电弧增材成形的单道尺寸较宽，一般不小于3mm，远大于其他增材制造工艺。因此，对于电弧增材制造，在二维轮廓形状内进行路径规划，即使理论上轨迹线填满了整个轮廓区域，但在“拐角”类搭接和单个熔道尺寸较大的影响下，仍然难以将整个平面填实，容易导致内部未熔合缺陷产生。此外，在轮廓形状内进行路径规划，难以避免地会在零件结构内留下大量起弧、收弧点，起、收弧点成形质量较差，容易在工件内部留下气孔、夹渣缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于构造曲面的电弧增材制造路径规划方法及装置。
[0005]本专利技术的技术解决方案是：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于构造曲面的电弧增材制造路径规划方法，包括：
[0007]根据电弧增材模型的模型参数，确定单道成形参数，及所述单道成形参数下的单道成形截面尺寸；
[0008]根据所述单道成形参数和所述单道成形截面尺寸，对所述电弧增材模型进行三维路径曲面构造，得到所述电弧增材模型的路径曲面；
[0009]对所述路径曲面进行分层切片处理，生成多个分层曲面，及每个分层曲面的多个曲线，并将每个所述分层曲面的多个曲线作为所述增材路径；
[0010]根据每个所述分层曲面的增材路径生成电弧增材制造加工代码。
[0011]可选地，所述根据电弧增材模型的模型参数，确定单道成形参数，及所述单道成形参数下的单道成形截面尺寸，包括：
[0012]根据所述电弧增材模型的尺寸和壁厚特征进行单道成形电弧增材工艺实验，以确
定所述单道成形参数，及所述单道成形参数下的单道成形截面尺寸；
[0013]其中，所述单道成形参数包括：电流、电压、送丝速度和成形速度中的至少一种，所述单道成形截面尺寸包括：单道成形截面的宽度和高度。
[0014]可选地，所述根据所述单道成形参数和所述单道成形截面尺寸，对所述电弧增材模型进行三维路径曲面构造，得到所述电弧增材模型的路径曲面，包括：
[0015]根据所述单道成形参数和所述单道成形截面尺寸，对所述电弧增材模型进行分割处理，生成多个分区三维模型；
[0016]对每个所述分区三维模型构建一个基准路径曲面；
[0017]基于每个所述分区三维模型对应的基准路径曲面，构建得到每个所述分区三维模型的路径曲面。
[0018]可选地，所述基于每个所述分区三维模型对应的基准路径曲面，构建得到每个所述分区三维模型的路径曲面，包括：
[0019]按照所述基准路径曲面偏移设定距离，生成多个偏移曲面；
[0020]将所述基准路径曲面和所述多个偏移曲面作为所述分区三维模型的路径曲面。
[0021]可选地，所述路径曲面包括：封闭路径曲面和开放路径曲面。
[0022]第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于构造曲面的电弧增材制造路径规划装置，包括：
[0023]单道成形参数确定模块，用于根据电弧增材模型的模型参数，确定单道成形参数，及所述单道成形参数下的单道成形截面尺寸；
[0024]路径曲面获取模块，用于根据所述单道成形参数和所述单道成形截面尺寸，对所述电弧增材模型进行三维路径曲面构造，得到所述电弧增材模型的路径曲面；
[0025]增材路径获取模块，用于对所述路径曲面进行分层切片处理，生成多个分层曲面，及每个分层曲面的多个曲线，并将每个所述分层曲面的多个曲线作为所述增材路径；
[0026]增材加工代码生成模块，用于根据每个所述分层曲面的增材路径生成电弧增材制造加工代码。
[0027]可选地，所述单道成形参数确定模块包括：
[0028]单道成形参数确定单元，用于根据所述电弧增材模型的尺寸和壁厚特征进行单道成形电弧增材工艺实验，以确定所述单道成形参数，及所述单道成形参数下的单道成形截面尺寸；
[0029]其中，所述单道成形参数包括：电流、电压、送丝速度和成形速度中的至少一种，所述单道成形截面尺寸包括：单道成形截面的宽度和高度。
[0030]可选地，所述路径曲面获取模块包括：
[0031]三维模型生成单元，用于根据所述单道成形参数和所述单道成形截面尺寸，对所述电弧增材模型进行分割处理，生成多个分区三维模型；
[0032]基准路径曲面构建单元，用于对每个所述分区三维模型构建一个基准路径曲面；
[0033]路径曲面构建单元，用于基于每个所述分区三维模型对应的基准路径曲面，构建得到每个所述分区三维模型的路径曲面。
[0034]可选地，所述路径曲面构建单元包括：
[0035]偏移曲面生成子单元，用于按照所述基准路径曲面偏移设定距离，生成多个偏移
曲面；
[0036]路径曲面获取子单元，用于将所述基准路径曲面和所述多个偏移曲面作为所述分区三维模型的路径曲面。
[0037]可选地，所述路径曲面包括：封闭路径曲面和开放路径曲面。
[0038]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0039]本专利技术实施例提供的方案，通过三维模型直接构造三维路径曲面模型，再通过分层切片直接形成线型路径，该方法在简单、高效操作的同时，保证了工件整体路径规划可以按照工艺人员所需的最优进行设计，而不是依靠填充算法自动生成。同时，该方法生成的路径轨迹工整、有序，适用于电弧增材制造单道尺度较大的特点，可将起弧、收弧点设计在工件之外，有效保障电弧增材工件内部质量。
附图说明
[0040]图1为本专利技术实施例提供的一种基于构造曲面的电弧增材制造路径规划方法的步骤流程图；
[0041]图2为本专利技术实施例提供的一种增材制造路径规划流程的示意图；
[0042]图3为本专利技术实施例提供的一种路径规划流程的示意图；
[0043]图4为本专利技术实施例提供的一种路径规划方法过程的示意图；
[0044]图5为本专利技术实施例提供的一种增材制造零件的示意图；
[0045]图6为本专利技术实施例提供的一种对电弧增材模型构造的三维路径曲面的示意图；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于构造曲面的电弧增材制造路径规划方法，其特征在于，包括：根据电弧增材模型的模型参数，确定单道成形参数，及所述单道成形参数下的单道成形截面尺寸；根据所述单道成形参数和所述单道成形截面尺寸，对所述电弧增材模型进行三维路径曲面构造，得到所述电弧增材模型的路径曲面；对所述路径曲面进行分层切片处理，生成多个分层曲面，及每个分层曲面的多个曲线，并将每个所述分层曲面的多个曲线作为所述增材路径；根据每个所述分层曲面的增材路径生成电弧增材制造加工代码。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据电弧增材模型的模型参数，确定单道成形参数，及所述单道成形参数下的单道成形截面尺寸，包括：根据所述电弧增材模型的尺寸和壁厚特征进行单道成形电弧增材工艺实验，以确定所述单道成形参数，及所述单道成形参数下的单道成形截面尺寸；其中，所述单道成形参数包括：电流、电压、送丝速度和成形速度中的至少一种，所述单道成形截面尺寸包括：单道成形截面的宽度和高度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述单道成形参数和所述单道成形截面尺寸，对所述电弧增材模型进行三维路径曲面构造，得到所述电弧增材模型的路径曲面，包括：根据所述单道成形参数和所述单道成形截面尺寸，对所述电弧增材模型进行分割处理，生成多个分区三维模型；对每个所述分区三维模型构建一个基准路径曲面；基于每个所述分区三维模型对应的基准路径曲面，构建得到每个所述分区三维模型的路径曲面。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于每个所述分区三维模型对应的基准路径曲面，构建得到每个所述分区三维模型的路径曲面，包括：按照所述基准路径曲面偏移设定距离，生成多个偏移曲面；将所述基准路径曲面和所述多个偏移曲面作为所述分区三维模型的路径曲面。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述路径曲面包括：封闭路径曲面和开放路径曲面。6.一种基于构造曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏江舟，何智，王嘉翀，王志敏，韩维群，李鹏，干建宁，齐海，王一豪，张铁军，李宏伟，
申请(专利权)人：北京航星机器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：