一种基于送粉式增材制造法的弹体一体化制造方法与流程

文档序号:19732581发布日期:2020-01-18 04:06阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于送粉式增材制造法的弹体一体化制造方法,其特征在于,包括以下步骤:

s1:准备平整基材板;

s2:弹体三维模型准备;

s3:将步骤s2准备的弹体三维模型按照截面特征的不同分为:带装药孔的底座部分、等截面弹身部分、变截面弹头部分、弹头尖部部分;

s4:将目标模型导成step格式后,按照步骤s3所划分弹体模型各部分特征,设定带装药孔的底座部分、等截面弹身部分、变截面弹头部分、弹头尖部部分的送粉式激光增材制造成形工艺参数,并根据所选择的参数对模型进行分层切片;

s5:将目标模型导成step格式后,根据步骤s3所划分弹体模型各部分特征,设定带装药孔的底座部分、等截面弹身部分、变截面弹头部分、弹头尖部部分的单层扫描策略;

s6:根据步骤s4和步骤s5的结果生成工艺路径文件,并转换成机器人语言;

s7:利用以机器人作为运动机构的送粉式增材设备,在惰性气体保护环境下,机器人根据步骤s6得到的工艺路径文件使激光束与同轴粉束在基材上进行相对运动,逐层堆积制造,生成带内腔的弹体整体;

s8:对将步骤s7生成的弹体整体进行后处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于送粉式增材制造法的弹体一体化制造方法,其特征在于:

s2步骤中,弹体三维模型准备为:将原弹体三维模型中的底部台阶状装药孔改为小直径通孔从而得到装药孔为小直径通孔的弹体三维模型;

s7步骤中,所得的弹体整体为装药孔为小直径通孔的弹体整体;

s8步骤中,包括利用钻孔法将弹体整体的小直径通孔加工为台阶通孔的步骤。

3.根据权利要求1所述的一种基于送粉式增材制造法的弹体一体化制造方法,其特征在于:

s8步骤中,包括内腔清理步骤、热处理步骤、表面处理步骤,台阶通孔加工步骤,

内腔清理步骤为:清除弹体整体内腔中残留的金属粉末;

热处理步骤为:将弹体整体放入热处理炉内进行热处理;

表面处理步骤为:先对弹体整体进行测量得到实际模型尺寸,再通过对比实际模型尺寸与弹体三维模型尺寸、得到弹体的精度误差、并以此确定加工余量,再依据加工余量对弹体整体外表面进行磨削、然后采用喷砂以及振动光饰工艺去除弹体整体表面的熔凝层;

台阶通孔加工步骤:利用钻孔法将弹体整体的小直径通孔加工为台阶通孔的步骤。

4.根据权利要求3所述的一种基于送粉式增材制造法的弹体一体化制造方法,其特征在于:内腔清理步骤、热处理步骤、表面处理步骤,台阶通孔加工步骤的执行顺序依次为:

内腔清理步骤、热处理步骤、表面处理步骤,台阶通孔加工步骤。

5.根据权利要求1所述的一种基于送粉式增材制造法的弹体一体化制造方法,其特征在于:

步骤s5的单层扫描策略为:

带装药孔的底座部分的单层扫描策略为:先进行内部填充扫描、后进行轮廓扫描,

内部填充扫描:采用直线填充路径、且前一层的直线路径与后一层的直线路径呈夹角为15°-90°的偏转进行扫描;轮廓扫描:采用与内部填充扫描不同的扫描速度、每一层的轮廓扫描采用偏置起始位置进行扫描;

等截面弹身部分的单层扫描策略为:先进行内部填充扫描、后进行轮廓扫描,

内部填充扫描:采用螺旋偏置进给填充路径进行扫描;轮廓扫描:采用与内部填充扫描相同的扫描速度、每一层的轮廓扫描采用偏置起始位置进行扫描;所述螺旋偏置进给填充路径为:具有逆时针填充路径和顺时针填充路径、且逆时针填充路径和顺时针填充路径交替执行、至少2个偏置区的填充路径;

变截面弹头部分的单层扫描策略为:先进行内部填充扫描、后进行轮廓扫描,

内部填充扫描:采用螺旋填充路径进行扫描;轮廓扫描:采用与内部填充扫描相同的扫描速度、每一层的轮廓扫描采用偏置起始位置进行扫描;所述螺旋填充路径为:具有逆时针填充路径或顺时针填充路径、1个偏置区的填充路径;

弹头尖部部分的单层扫描策略为:先进行内部填充扫描、后进行轮廓扫描,

内部填充扫描:采用直线填充路径、且前一层的直线路径与后一层的直线路径呈夹角为15°-90°的偏转进行扫描;轮廓扫描:采用与内部填充扫描相同的扫描速度、每一层的轮廓扫描采用偏置起始位置进行扫描。

6.根据权利要求5所述的一种基于送粉式增材制造法的弹体一体化制造方法,其特征在于:

所述螺旋偏置进给填充路径具有:a偏置区、b偏置区、顺时针填充路径形成多个内层填充圈、逆时针填充路径形成多个外层填充圈;其螺旋偏置进给填充路径有:

路径1:在当前外层填充圈、从a偏置区开始进行逆时针进给填充,当逆时针进给填充到b偏置区时偏置到当前内层填充圈进行顺时针进给填充;

路径2:再顺时针进给填充完成一圈后回到b偏置区时、从b偏置区偏置到当前外层填充圈进行逆时针进给填充;

路径3:再逆时针进给填充完成一圈后回到a偏置区时、从a偏置区偏置到下一外层填充圈;

循环所述路径1、路径2、路径3。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种基于送粉式增材制造法的弹体一体化制造方法,其特征在于:

步骤s4中送粉式激光增材制造成形工艺参数为:激光功率为400-4000w,扫描速率包括内部填充扫描速率、轮廓扫描速率,内部填充扫描速率、轮廓扫描速率为3-25mm/s,送粉速率为4-35g/min,载粉惰性气体流量为5-16l/min,激光光斑直径为1-8mm,搭接率为40%-60%,z轴抬升量为0.15-2mm。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种基于送粉式增材制造法的弹体一体化制造方法,其特征在于:

带装药孔的底座部分的送粉式激光增材制造成形工艺参数包括:激光功率、内部填充扫描速率、轮廓扫描速率、送粉速率、载粉惰性气体流量、激光光斑直径、搭接率、z轴抬升量,其中,内部填充扫描速率>轮廓扫描速率;

等截面弹身部分的送粉式激光增材制造成形工艺参数包括:激光功率、内部填充扫描速率、轮廓扫描速率、送粉速率、载粉惰性气体流量、激光光斑直径、搭接率、z轴抬升量,

变截面弹头部分的送粉式激光增材制造成形工艺参数包括:激光功率、内部填充扫描速率、轮廓扫描速率、送粉速率、载粉惰性气体流量、激光光斑直径、搭接率、z轴抬升量,其中,变截面弹头部分的搭接率大于等截面弹身部分的搭接率,变截面弹头部分的z轴抬升量小于等截面弹身部分的z轴抬升量;

弹头尖部部分的送粉式激光增材制造成形工艺参数包括:激光功率、内部填充扫描速率、轮廓扫描速率、送粉速率、载粉惰性气体流量、激光光斑直径、搭接率、z轴抬升量,其中,最后10-20扫描层开始逐层减少激光功率、至一定激光功率后保持不变。

9.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种基于送粉式增材制造法的弹体一体化制造方法,其特征在于:

s7步骤中的逐层堆积制造时、还包括过熔池图像与温度监测、利用反馈控制系统修正轮廓打印参数的修正步骤,

修正步骤:

x1:获得初始工艺参数;

x2:利用同轴ccd相机和温度传感器实时监测打印过程熔池宽度和温度信息;

x3:当熔池宽度较初始工艺参数的目标值变小超过10%时,降低扫描速度,直至熔池宽度恢复;当熔池宽度较初始工艺参数的目标值变大超过10%时,增加扫描速度,直至熔池宽度恢复。

10.根据权利要求3所述的一种基于送粉式增材制造法的弹体一体化制造方法,其特征在于:

热处理步骤的具体操作为:前期处理完成的弹体整体放入真空热处理炉中,将炉腔内部抽真空至20kpa以下,再充入惰性气体至大气压,重复两次;再将弹体随炉加热到850℃,取出后放入油中冷却至室温;将弹体洗净放入热处理炉中,随炉加热到250℃,然后将其取出在空气中冷却至室温。

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