数控选区电沉积快速成型的扫描路径实现.pdf

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1、女数控选区电沉积快速成型的扫描路径实现口李高飞口李湘生口程松口刘普襄口相奎浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018摘要：介绍了金属直接成型系统一数控选区电沉积快速成型的结构组成。在常用扫描方式的基础上，提出了数控选区电沉积快速成型的路径规划，分析了扫描路径的生成算法，并最终实现了扫描路径，制备出了形状良好、轮廓清晰的金属零件。关键词：电沉积金属直接成型扫描路径分层切片中图分类号：TG662文献标识码：A文章编号：1000—4998(2010)03—0046—06Abstract：Thestructuralcompositionofthe

2、metaldirectformingsystem—NCselectedareaelectrodepositionrapidprototypingispresented．Basedonthecommonscanningmode，thepathplanningforNCselectedareaelectrodepositionrapidprototypingisputforward．Thegeneratingalgorithmofthescanningpathisanalyzedandthescanningpathfinallyimplement

3、ed．Asaresult，themetalpartsfeaturinggoodshapeandclearoutlineareprepared．KeyWords：EIectr0depOs．ti0nDirectMetalFormingScanningPathLaminationSlicing进入21世纪，快速成型制造技术(RapidPrototyping能得到最终的金属原型⋯；另一方面，金属直接成型的andManufacturing，RPM)因其添加式和数字化驱动成方式主要是基于激光烧结(LaserSintering)、激光熔覆型方式能够快速化、

4、自由化成型任意三维几何实体的LaserCladding)、超声波固结(UltrasonicConcretion)或优越性，已经在机械、汽车、国防、航空航天、材料科学电子束烧结(ElectronBeamSintering)等，而此类光、声、与工程、医学、仿生学、文化艺术、建筑工程等领域取得电子能源系统的价格比较昂贵，致使零件成本较高而了广泛的应用。难以普及。因此，开发一种低成本的金属直接成型直接用金属材料成型金属功能零件是全世界RPM系统成为迫切需要。RPM技术的发展方向。然而，目前金属直接成型主要1快速成型系统结构存在两个局限性：一方面，传统

5、的RPM方法如立体光刻(SLA)、三维印刷(3DP)、融熔沉积(FDM)、气相沉积数控选区电沉积快速成型就是在传统快速成型基(LVD)、叠层制造(LOM)等主要用于制备非金属原型础上用电化学沉积法直接制备金属零件的一条成本(如聚合物、蜡、纸或包覆粉末)，需要经过二次铸造才低、效率高的新途径，很好地利用了快速成型和电化学沉积的相似性，前者是基于离散一堆积的累加成型，后者是基于阴极沉积的增材加工，将电化学沉积工艺、快速成型工艺与数控技术有机结合，统筹各自优势，采1．z轴升降臂2．阳极头3．喷嘴4．沉积槽5．回液阀6．流量计7．截流阀8．压力表9．

6、溢流阀lO．过滤器11．耐腐蚀泵12．储液箱13．加热器14．温度显示器15．X轴工作台16．Y轴工作台l7．阴极钢板18．机床主体▲图1数控选区电沉积快速成型系统结构组成示意图★浙江省自然科学基金资助项目(编号：0503182一D)▲图2数控选区电沉积快速成型系统实物图收稿日期：2009~10月2010／3机械制造48卷第547期用逐层沉积叠加成型的方法，以数控选择性沉积加工但软件编制相对复杂。方式直接成型和制造金属零件。图1为系统结构组成4)内轮廓等距偏置扫描：如图3(f)所示，由内轮廓图，图2为实物图。依次向外偏移相等的间距进行顺(或逆

7、)时针扫描，扫描路径是一条完整的封闭线，易于使成型零件表面光2常用扫描方式滑、各向同性，具有较好的力学性能，主要适合具有圆扫描路径是任何RPM系统必须解决的问题之一，孔的零件，不适于具有复杂型腔的零件。是系统实现自动(手动)控制的关键环节，也是分层切5)分形扫描：如图3(g)所示，当分形曲线的维数片软件完成数据处理功能、获得加工路径的前提，在比=2时，就可用自相似的、非自交的分形曲线填满整较常用扫描方式的基础上，通过进行路径规划和算法个区域¨】，再沿着分形曲线的轨迹进行扫描，虽然分形生成，就数控选区电沉积快速成型的扫描路径予以实具有无限嵌套层

8、次下的精细结构，但实现较为困难。现，可制备出形状良好、轮廓清晰的金属零件。6)光栅式扫描：如图3(h)所示，即进行两次互相垂按照扫描目的可分为：①去除扫描(如LOM