基于PC的快速模具電弧噴涂系統(tǒng)的研究.pdf

1、電弧噴涂快速制模技術(shù)是一種利用電弧熔化金屬材料，經(jīng)霧化加速后沉積到母模表面，翻制出所需模具的間接制模方法。具有加工周期短、能源利用率高、質(zhì)量穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、安全性好的優(yōu)點(diǎn)，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ慕饘儆操|(zhì)模具快速制模技術(shù)。本文針對(duì)目前電弧噴涂快速制模技術(shù)的問(wèn)題，結(jié)合噴涂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、數(shù)控系統(tǒng)、CAD/CAM技術(shù)和材料加工工藝，研究基于PC的電弧噴涂快速制模自動(dòng)化解決方案及其相關(guān)的噴涂工藝。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:
　　 針對(duì)原有三軸噴

2、涂設(shè)備噴槍無(wú)法旋轉(zhuǎn)，難以對(duì)復(fù)雜零件進(jìn)行快速制模的問(wèn)題，提出研制五軸聯(lián)動(dòng)的電弧噴涂設(shè)備，制定了設(shè)備的總體設(shè)計(jì)方案。根據(jù)電弧噴涂加工環(huán)境和設(shè)備安裝特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了適用于電弧噴涂作業(yè)的臥式結(jié)構(gòu)的雙轉(zhuǎn)臺(tái)五軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并在原有三軸設(shè)備上進(jìn)行改裝。該設(shè)備具有合理的噴涂運(yùn)動(dòng)范圍，多軸噴涂系統(tǒng)使噴涂角度和噴涂路徑獲得了更大的可定制性，使噴槍可以從任何角度對(duì)工件進(jìn)行噴涂，提高了大角度斜面的噴涂質(zhì)量，并方便了噴槍的安裝和粉塵定向排放。
　　 設(shè)計(jì)并實(shí)

3、施多軸運(yùn)動(dòng)控制卡+PC的技術(shù)方案，使得本系統(tǒng)的數(shù)控平臺(tái)具有良好的開(kāi)放性和高性?xún)r(jià)比。本文采用ADT8960六軸運(yùn)動(dòng)控制卡，以VC為開(kāi)發(fā)平臺(tái)編寫(xiě)了運(yùn)行于PC的多線(xiàn)程數(shù)控軟件。將四元數(shù)算法應(yīng)用在坐標(biāo)變換、非線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償、繪圖中的空間圓弧插補(bǔ)計(jì)算中，提高了代碼重用率。根據(jù)雙轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，將簡(jiǎn)單可靠的數(shù)字積分圓弧插補(bǔ)算法應(yīng)用在空間圓弧的處理中，減少了圓弧插補(bǔ)的計(jì)算量。在自動(dòng)運(yùn)行功能的設(shè)計(jì)中，采用異步發(fā)送指令的方式，將運(yùn)動(dòng)指令預(yù)先寫(xiě)入運(yùn)動(dòng)

4、控制卡緩存，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)速度的平滑連接。自動(dòng)運(yùn)行部分還具有進(jìn)給量倍率調(diào)整、噴涂距離偏置、循環(huán)噴涂等功能。
　　 對(duì)噴涂角度、運(yùn)動(dòng)軌跡與電弧噴涂模具金屬殼性能的關(guān)系進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)表明噴涂角度在60～90°之間變化對(duì)硬度、孔隙率影響不大;噴涂角度減小到60°以下會(huì)引起硬度的大幅下滑，孔隙率大幅增加。噴涂角度的減小不會(huì)降低抗拉強(qiáng)度。綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在生成噴涂路徑時(shí)可將工件大表面與低矮特征統(tǒng)一視為平坦區(qū)域，以加快噴槍移動(dòng)速度，避免局部