复合铣削的金属件堆焊成形尺寸研究

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1、RESEARCH研究论文复合铣削的金属件堆焊成形尺寸研究夏然飞，吴怀主，许晶(东风商用车技术中心，武汉430056)【摘要】针对目前金属件堆焊中存在的成形效果较差和尺寸精度较低等问题，建立了单道和多道焊缝的尺寸模型，并通过分析焊缝成形尺寸的关系，确定出最佳熔敷间距。同时，采用正交试验法分析了各个焊接参数对成形尺寸的影响程度，验证了模型的普适性。在实例分析中，采用自主设计的复合铣削加工系统，并改变多层多道焊缝的堆焊路径，从而实现对构件尺寸的有效控制，验证了该项工艺技术的可行性和有效性。关键词：复合铣削；堆焊成形；尺寸模型；成形路径StudyonFormingDimensiono

2、fMetalPartinCompositeMillingXlARanfel，WUHuaizhu，XUJing(DongffngCommercialVehicleTechnicalCenter,Wuhan430056，China)IABSTRACT】Toovercometheproblemofpartformingeffectandsurfacequalityinsurfacingmetalforming，thesizemodelofsingleandmultipleweldwasestablished，therelationshipbetweentheweldswasanal

3、yzed，andtheoptimumdepositiondistancewasdetermined．Atthesametime，theorthogonalexperimentwasusedtoanalyzetheinfluenceoftheweldingparametersontheformingdimension，andtheuniversalityofthemodelwasverified．Intheexample，throughthedesignofthecompositemillingsystem，changingtheformingpath，theformingsi

4、zewaseffectivelycon仃olled，andthefea—sibilityandeffectivenessoftheprocesswereverified．Keywords：Compoundmilling；Weldingforming；Sizemodel；FormingpathDoI：10．160804．issnl671．833x．2017．12．099随着航空航天、汽车制造和海洋船舶等关键技术领域对金属零件的制造要求Et趋苛刻，堆焊快速成形技术成为新的研究趋势。金属快速成形技术”121是以电弧作为热源，采用逐层熔覆原理，由线一面～体的路径逐层堆焊出金属件的先进

5、数字化技术。由于堆焊过程是以高温液态金属熔滴过渡的方式进行的，因此焊缝形貌对零件的尺寸精度和表面质量有着重要的影响[3-4]。国内，南昌大学张光云等I51对TIG焊接参数与焊缝尺寸的关系进行了研究，建立了神经网络模型，但成形尺寸对工艺参数的预测结果并不理想。华中科技大学周龙早等陋1也分析了CO：气体保护焊工艺参数对焊缝尺寸的影响，其结果与实际情况吻合较好，但该方法对试验条件的适应性不高。此外，印度理工学院孟买校区【7]和韩国机械材料研究院(KIMM)[81的研究小组也对金属件堆焊进行了研究，还初步研究了不同焊接参数对成形尺寸的影响，虽然也考虑到通过数控铣削来控制尺寸精度，但其

6、堆焊成形与后处理的铣削加工相互分离，也会产生较大的尺寸误差。同时，金属件堆焊成形是一个多参数耦合作用的复杂过程，每层熔敷的堆积高度不稳定，逐层累积后难免会导致零件表面质量较低，一般需要二次表面机加工控制精度pl。针对上述问题，本研究建立了单道和多道焊缝的尺寸模型，选择抛物线作为最优模型，并确定出最佳熔敷间距。另外，采用正交实验法分析影响焊缝成型尺寸的主要因素。在改变堆焊路径的同时，通过铣削加工试验平台实现对最终成型尺寸的控制。1试验装置试验平台采用华中数控的HED一8系列数控铣床、NBC一200GW熔化极气体保护焊机、高纯度氩气、PC机和计算服务器等设备，搭建成一套复合铣削的

7、金属件堆焊试验系统如图l所示。该试验平台主要利用焊丝与基板间的电弧作为热源，连续等速地送入焊丝，通过熔化焊丝逐层堆焊出零件。2017年第12期·航空制造技术99研究论文图1试验平台Fig1Experimentalplatform在数控系统原有控制的基础上，增加步进电机对送丝的驱动控制以及电焊机的起弧和熄弧控制，指令分别为M40和M41。焊枪和铣刀形成一个双工位的加工过程，先堆焊一个金属层，然后x轴移动使金属层移动到铣刀所在位置，进行铣削加工。当堆积一定层数后，金属零件的高度误差达到极限值，焊枪通过c轴来