增减材复合制造的几何仿真研究

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1、ＴＩＶＥＲＩＡＮＪＩＮＵＮＳＩＴＹ中国第—所现代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ７８９５全日制工程硕士学位论文领域：仪器仪表工程、作者姓名吴蜀魏：＿｜指导教师：宫虎副研究员：．：企业导师颜昌亚讲师１：天津大学研究生院２０１６年１２月增减材复合制造的几何仿真研究Researchonthegeometricalsimulationofadditiveandsubtractivehybridmanufacturing工程领域：仪器仪表工程作者姓名：吴蜀魏指导教师：宫虎副研究员企业导师：颜昌亚讲师天津大学精

2、密仪器与光电子工程学院二零一六年十二月摘要增减材复合制造加工技术是在一台机床上通过交替使用增材和减材加工技术来实现复杂零件的高质量加工，是综合利用增材和减材制造技术的优势发展起来的一项新兴技术。由于被加工模型的形状复杂而且是在动态变化的，为了准确计算和校核增减材加工的计算机数控(CNC)加工路径，需要对整个加工过程进行精确的几何仿真。但是由于要同时兼顾两种加工方法，就给几何仿真系统提出了更高的要求。在此背景下，本文基于NX二次开发平台，针对增减材复合制造几何仿真中的相关技术进行了深入研究，其主要内容包括：1.实现了三轴增材加工路径规划。基于NX二次开发

3、平台，以CAD模型为基础，分别实现了轮廓偏置填充算法、Zigzag填充算法以及分区Zigzag填充算法。为仿真系统提供了增材加工路径。2.建立了适用于增材加工几何仿真的几何建模方法。采用Tri-Dexel模型对增材扫掠体建模，并基于扫掠体包络理论，通过扫掠体的离散分解计算方法，实现了增材扫掠体快速、简单地转换为Tri-Dexel模型。通过Tri-Dexel模型增材布尔运算，实现了模拟增材加工材料堆积过程。3.根据Tri-Dexel模型的数据结构与Voxel模型的数据结构特点，实现了Tri-Dexel模型向三角面片模型转换，提高了仿真结果的显示效果。转换

4、得到的三角面片模型可为NX自身提供的减材加工仿真系统中提供毛胚，进而实现减材加工过程的仿真。基于本文的研究成果，结合NX平台提供的减材仿真系统，实现了增减材复合制造几何仿真系统，并将其应用于整体叶轮的增减材加工仿真实例。验证了本文研究工作的可行性和实用性。关键词：增材制造，减材制造，增减材复合制造，几何仿真IABSTRACTAdditiveandsubtractivehybridmanufacturingtechnologyachieveshigh-qualitymachiningofcomplexpartsonamachinebyusingaddit

5、iveandsubtractivemanufacturingalternately,anditisanemergingtechnologydevelopedbycomprehensiveutilizationoftheadvantageofadditiveandsubtractivemanufacturingtechnology.Sincetheshapeofmachinedpartiscomplexandchangingdynamically,itisneedtomakeanaccurategeometrysimulationforwholeproc

6、essingtochecktheadditiveandsubtractiveComputerNumericalControl(CNC)toolpath.Soahigherrequirementsforgeometricsimulationsystemareputforwardtocompatiblewithtwomanufacturingmethodssimultaneously.Underthiscircumstance,anumberofrelatedtechnologiesoftheAdditiveandsubtractivehybridmanu

7、facturinggeometricalsimulationareresearchedindepth,byusingthesecondarydevelopmentbasedonNX.Themaincontentofthispaperisasfollows：1.Pathplanningofthree-axisadditivemanufacturingisachieved.basedontheplatformofNX,three-axiscontouroffsetfillingalgorithm,Zigzagfillingalgorithmandregio

8、nalZigzagfillingalgorithmisimplementedbasedonCA