[发明专利]一种非回转体变截面构件电弧增材制造路径规划方法

说明书

本发明提供一种非回转体变截面构件电弧增材制造路径规划方法，其包括如下步骤；(1)模型处理；(2)单层切片；(3)单层加工路径生成；(4)多层切片；(5)多层加工路径生成及输出电弧增材设备的运动指令；(6)循环程序。本发明开发了一套基于UG软件的电弧增材制造路径规划方法，实现了产品三维模型的自动分层切片及路径规划，大幅缩短了编程时间，提高电弧增材制造技术的生产效率和自动化水平。

技术领域

本发明所属技术领域为增材制造技术领域，具体涉及一种非回转体变截面构件电弧增材制造路径规划方法。

背景技术

航天飞行器中的复杂非回转体变截面大型构件，现阶段通常采用铸造或锻造配合机加工的方式进行制造，面临生产周期长、材料利用率低、生产成本高等问题，且对于处在预研阶段的产品，其结构及状态更改频繁，现有制造技术在面对这些更改时响应速度慢，难以满足日益激增的航天产品生产需求。

不同于传统锻造或铸造，电弧熔丝增材制造技术具有设备投资少、成形效率高、运行成本低、材料利用率高、响应速度快等优点，为实现该类构件的快速研制提供了可能。但传统电弧熔丝增材制造技术通常采用关键点示教或手动输入坐标点的方式进行路径规划，该方法可以适用于结构简单、规则的产品，对于非回转体变截面构件而言，机器人路径规划工作量尤其巨大，严重制约生产效率。因此，急需开发一种适用于电弧增材制造技术高效便捷的路径规划方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种适用于电弧增材制造技术的路径规划方法，解决非回转体变截面构件的制造难题，提高电弧增材生产效率和自动化水平。

实现本发明目的的技术方案：一种非回转体变截面构件电弧增材制造路径规划方法，其该方法用于非回转体变截面构件电弧增材制造，具体包括如下步骤；

(1)模型处理

将零件原始三维模型导入UG软件，根据需要确定加工余量；

(2)单层切片

确定电弧增材制造沉积方向，建立与沉积方向垂直的剖切平面，剖切平面距零件底部距离为Dc；

(3)单层加工路径生成

选取剖切平面内的零件轮廓线进行偏置，偏置距离为Doff；通过UG软件选取偏置曲线生成加工路径；

(4)多层切片

基于UG软件进行多层切片，使剖切平面距零件底部距离Dc按分层切片厚度D_L自动增加，第K层剖切平面距零件底部距离Dc＝K×D_L；当剖切平面距零件底部距离Dc改变，则步骤(3)中的偏置曲线重新生成；

(5)多层加工路径生成及输出电弧增材设备的运动指令

通过UG软件选取第K层的偏置曲线重新生成加工路径；获取第K层加工路径上的所有点的坐标数据，相邻两点之间采用直线运动拟合，运动指令末尾自动调用第K+1层的电弧增材设备的运动指令；

(6)循环程序

通过循环程序，自动实现第1至n层的电弧增材设备的运动指令自动输出，n＝H/D_L，H为零件高度，D_L为分层切片厚度，切片总层数n。

如上所述的一种非回转体变截面构件电弧增材制造路径规划方法，其在步骤(6)中，当电弧增材设备的运行过程中若出现单层沉积高度与设定的分层厚度不一致时，返回步骤(4)；以最后沉积层的高度为起始高度，重新输入调整后的分层切片厚度D_L及切片总层数n，导入电弧增材设备后开始继续加工。