基于3D打印技术的模具修复技术探讨【下】

2015-11-19 10:25:53 来源:模具网   
核心摘要:用一个实际的案例来说明再制造模型修复。再制造模型修复在航空发动机叶片修复领域具有非常现实的意义。
 【接续】四.模具及模型修复原理与再设计
用一个实际的案例来说明再制造模型修复。再制造模型修复在航空发动机叶片修复领域具有非常现实的意义。
通常,飞机发动机叶片,在飞机飞行一定时间段后,需要检修,飞机发动机叶片是重要的检测项目,对恶劣工作环境产生的损坏必须进修更换或修复。同理,模具使用的损坏可以采用同样的技术进行改造。覆盖件模具中回弹变形,需要对模具进行变更,采用同样的模仿变形技术对模具进行调整,然后进行加工修复损伤的航空发动机叶片。
首先,要根据损坏情况进行激光熔敷焊接,熔敷焊接属于增材制造的重要形式,飞机发动机叶片在工作是承载较强的力,通常叶身和理论CAD模型存在一定差异,但变形的叶片同时在允许的容差范围之内,而且不同的叶片变形状态也不会一致,如果按照理论CAD模型对叶片进行再制造修复,将完全损坏该叶片,那么,我们就需要一个自适应当前零件状态的修复方案,自适应实际零件和理论CAD关联,并生成自适应加工可使用模型,该模型处理了精确的进气边、出气边位置;自动启动程序生成系统,同时根据叶身检测获得的进气边、出气边也决定精确的榫头位置,并生成进气边、出气边及榫头加工程序。
把再制造融入智能化元素,整个的制造过程,需要包括对经过激光熔敷焊接的叶片,在特制的具备在机检测(Delcam OMV)功能的设备上进行数据采集,然后根据采集的数据进行造型,获得当前真实零件的CAD模型,然后和理论CAD模型进行比对,在保证安装榫头一致的情况下,需要对叶身进行自适应匹配,让理论CAD模型按照相应的检测规则自适应匹配到当前零件形状,然后自动编程系统开始工作,生成数控加工设备加工代码,驱动数控机床完成叶片加工;加工完成后,设备启动在机检测系统,对修复结果进行验证,完成一个工作。
五.增材制造和数控加工
关于3D打印取代传统制造业的描述随处可见,但作为制造业从业人员来说,3D打印会带来一些制造形式的变革,是增材制造的重要表现形式,部分取代传统机械加工形式存在可能,但也需要非常长的周期,我们这里把增材制造和数控加工用于再制造,分别取各自优势。增材制造对损伤零件填补和增加材料,数控加工保障最终精度。对于增材制造来说,如果过分强调精度,效率将会急剧下降,时间成本将难以承受。
研究增材制造和3D打印的机构,较多都计划或采用工业机器人的形式进行研发和使用。下面以一个机械零件修复(再制造)的流程简要说明(下图)。
这是一个有设计3D CAD模型的案例,基于原理,对模具的损坏或修改也可以采用同样的技术。该零件因使用原因损坏,该项目可以假设是远洋货轮上,该零件的损坏,会导致远洋货轮不能行进;在云数据时代,该远洋货轮配备有以工业机器人为核心的一套柔性制造单元,对损坏的零件,根据需要,通常需要通过以下7个步骤来进行:
1.从云端获得设计3D CAD数据;
2.柔性制造单元对损坏零件进行扫描;
3.对齐点云和设计3D CAD数据;
4.由点云形成STL模型;
5.设计3D CAD数据与缺损STL模型进行布尔运算,获得缺损部分3D CAD数据;
6.机器人柔性单元采用激光熔敷堆积缺损部分;
7.采用机器人安装动力头后,采用数控加工刀具对激光熔敷堆积部分进行精加工。
 
机械零件修复的流程
通过以上零件再制造流程的描述,包含STL模型和实体CAD模型的布尔运算,该功能是PowerSHAPE所特有的功能;同时,机器人的应用,由过去的点位驱动,改变为仿形加工,需要支持工业机器人编程的PowerMILL,机器人离线编程让机器人具备数控机床的功能,同时具备足够的“柔性”,但不可回避的是,一般的机器人本身的定位精度0.1-0.2之间;达到真正的高精度有一定差距,但其优势同样不可否认。
对于支持数控机床进行模具高效加工,PowerMILL同样具有非常大的优势,最新的Machine DNA & Vortex技术,是首次把数控机床DNA信息,植入数控编程系统的软件,对于提高零件、模具加工效率非常有意义。
模具和部件的再制造,依然不能脱离数控机床。
六.结语
随着数字化技术的不断进步,相应逆向扫描系统、数控机床等的普及,而提出一些创新思路,充分发挥再制造的功能,无疑对人类社会的持续发展具备积极作用。
文中提到的航空发动机叶片修复技术,也是国内外最为先进的自适应加工系统的概述,同时也适用于与模具的修复。模具的数字化设计与制造技术的研发和应用情况与时俱进,需要多学科技术的融合。关于模具复制的案例,也是我们在实际工作中的真实案例。文中提到的机器人熔敷加工,同样属于3D打印的一种形式。
(责任编辑:小编)
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