[发明专利]一种大型复杂构件电弧增材再制造变层厚切片方法

说明书

本发明公开了一种大型复杂构件电弧增材再制造变层厚切片方法，包括对3D模型进行处理，得到待修复的区域模型；根据平板焊接实验，取其均值，初步确定焊道层高；对区域模型从最底层进行单次切片；根据对填充路径进行设定，包括包络圈路径、内部路径填充方式及其倾斜角度，得到该层的全部堆焊路径，获得该层实际层厚；判断是否使用新的层厚作为切片厚度；收集所有变层厚数据，完成变层厚切片。本发明通过研究包络圈长度与内路径长度之比，也即总路径长度与堆焊面积之比，得出其影响层厚的规律，并将其应用于离线编程系统中，以实现精准层厚控制。

技术领域

本发明涉及电弧增材制造技术领域，具体是一种大型复杂构件电弧增材再制造变层厚切片方法，该方法适用于在固定工艺参数下，对层厚上的高度差进行计算，通过调整切片厚度，得到高质量的熔覆形状，从而达到对复杂结构件宏观外形及微观性能的双重保证。

背景技术

电弧增材(再)制造是利用电弧堆焊的方式进行失效构件修复、生产制造新构件的常规手段，目前的电弧增材(再)制造以机器人电弧堆焊为主，机器人电弧堆焊效率高、焊接性能稳定、增材成形良好，适用于大型复杂构件的修复和制造。

电弧增材再制造基础流程一般为：第一步、将失效构件的缺陷(如裂纹、疲劳层)进行气刨处理，去除构件的缺陷；第二步、利用扫描仪扫描得到气刨处理后的数模；第三步、将该构件的精准数模与第二步中气刨扫描后的数模进行求差，得到需要增材部分的数模；第四步、将第三步中所得到的增材数模进行分层切片、路径规划；第五步、由第四步所得分层切片规划好路径的数模生成增材制造程序；第六步、通过机器人进行电弧增材堆积修复。

电弧增材(再)制造时，堆焊层厚的控制是影响增材制造性能的关键因素，如果层厚设置高于实际高度，则机器人在制造过程中易产生脉冲极限、撞枪的机械故障或者易产生咬边缺陷；如果层厚设置低于实际高度，则在增材制造过程中易产生未到边、未熔透、缺肉等缺陷。所以对电弧增材(再)制造过程的层厚的准确控制十分重要。

目前，对于电弧增材制造的层厚切片算法主要有两种，一种是等厚切片，即每一层切片厚度都是一个定值，另一种是根据结构件的分型面而确定的变层厚切片算法。这两种方法各有优劣，前者方法简单，但会产生较大的加工余量，造成浪费，后一种算法，保证了结构件的轮廓，但对结构件的外形依赖较大，且算法复杂，易产生偏差。

实际生产中，对于电弧增材制造的层厚确定方法为根据经验获得，通常需要在平面基板上对一组工艺参数进行大量的实验，从而确定单道焊接层高，即切片厚度。但是对于复杂构件，由于包络圈形状的不同和包络圈与填充部分的比例不同，会导致包络圈路径与内路径的搭接率也会随之变化，这种情况会导致在实际堆焊过程中，其单层堆积厚度并不会严格遵守由平板堆焊实验所得到的厚度。因此，通过对分层切片时厚度参数的精准把握，是对实现高质量电弧增材(再)制造控形与保性的基础前提。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中提及的问题，本发明提供一种大型复杂构件电弧增材(再)制造变层厚切片，精确规划增材(再)制造的层厚，消除电弧增材(再)制造的缺陷。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种大型复杂构件电弧增材再制造变层厚切片方法，其中：包括以下步骤：

步骤一、对电弧增材制造的3D模型或者是待修复的模具三维扫描模型进行处理，得到待修复的区域模型；

步骤二、根据平板焊接实验，取其均值，初步确定焊道层高h₀；

步骤三、将h₀作为层厚参数输入到分层切片的软件中，对步骤一处理后的待修复的区域模型进行一次切片，即从最底层对待修复的区域模型进行单次切片；