基于3D打印技術(shù)的模具修復技術(shù)探討【上】
/ 2021/6/5 11:41:29
次
一.引言
模具的修復，通常需要增加材料，然后再次加工成型，那么增材加工將發(fā)揮關(guān)鍵作用，數字化技術(shù)的深入發(fā)展、數字控制加工設備的迅速普及，對于模具修復，也采用激光熔敷技術(shù)精密修復缺陷，這些促使制造業(yè)工藝模式發(fā)生了質(zhì)的改變。
增材制造，現階段成為制造業(yè)界的一個(gè)熱點(diǎn)。關(guān)于增材制造，國內華中科技大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)做了大量的研究，并獲得較多成果。
總體來(lái)看，歐美在增材制造技術(shù)方面具備更多的經(jīng)驗和積淀。英國全新輕金屬增材制造設計解決方案“LIGHT”研發(fā)項目啟動(dòng)會(huì )議于2013年12月12日，在Delcam公司總部伯明翰召開(kāi)，Delcam作為該項目的主導和管理單位，主持召開(kāi)了本次會(huì )議。
“LIGHT”項目資金預算為887000英鎊，旨在通過(guò)一系列的試驗、測試和演示，找到一種全新的輕金屬增材制造Additive Manufacturing（AM）方法，并幫助整個(gè)英國和世界制造業(yè)能更容易地接受和受益于這種制造方法。
本文將從再制造應用領(lǐng)域、基礎模型獲取、再制造模型修復與再設計、增材制造和數控加工等方面展開(kāi)論述。
二.再制造應用領(lǐng)域
再制造產(chǎn)業(yè)，是以廢舊產(chǎn)品運用高科技維修為主要活動(dòng)的產(chǎn)業(yè)，主要指廢舊機電產(chǎn)品再制造，包括汽車(chē)、飛機、電機、機床、器械、家電、辦公設備等。這里列舉與數控加工技術(shù)相關(guān)，同時(shí)制造企業(yè)能夠獲得較高附加值的再制造項目，如模具改型修復、設備貴重機械零部件修復等；國防方面，飛機發(fā)動(dòng)機葉片、艦船、坦克、裝甲車(chē)輛部件等。航空發(fā)動(dòng)機葉片修復是保障飛機正常運轉的重要保障；修復所付出的成本通常為正常生產(chǎn)制造的10%以下，就民用鼓風(fēng)機行業(yè)主要部件鼓風(fēng)機葉片修復，可較大幅度節約時(shí)間成本和制造成本；某汽車(chē)鑄造廠(chǎng)，許多模型和模具，在早期使用傳統技術(shù)直接通過(guò)2D繪圖制造，如果需要復制一已有模具，以增加產(chǎn)能，和再制造有一定的關(guān)聯(lián)性，可使用高效低成本的逆向工程方法來(lái)完成，掃描已有模具，在PowerSHAPE Pro中進(jìn)行再造，然后直接使用CAM軟件進(jìn)行加工編程；該方式同樣也適用于掃描損壞的模具，進(jìn)行CAD處理后，新制作或修復損壞的模具。
三.模具修復基礎模型獲取
在數字化制造過(guò)程中，CAD模型通常是整個(gè)生產(chǎn)流程的源頭。依托3D CAD模型，進(jìn)行工藝分析和規劃、生產(chǎn)流程安排、數控加工制造、質(zhì)量檢驗檢測等，那么，再制造通常是在模具損壞或機械零件破損時(shí)，需要快速恢復生產(chǎn)，對制造時(shí)間成本、制造成本等要求較高的情況下開(kāi)展的。實(shí)施過(guò)程包括擁有原始設計的CAD模型和無(wú)CAD模型兩種情況，但都需要對實(shí)際模型進(jìn)行數據采集掃描。
（1）模具掃描
采用PowerSHAPE Pro可直接連接到全部主流激光掃描設備。隨著(zhù)零件的掃描，掃描結果即時(shí)顯示在監視屏幕，確保掃描到所需的全部細節。強大的點(diǎn)編輯工具可刪除無(wú)用點(diǎn)，或是去除掃描數據中的任何雜點(diǎn)。可快速輕松合并獨立掃描形成的點(diǎn)云，產(chǎn)生理想、完整的零件數據；可分割大型或復雜點(diǎn)云數據，簡(jiǎn)化數據，從而加速大型數據模型的處理。
（2）掃描數據網(wǎng)格化
PowerSHAPE Pro也提供了強大的網(wǎng)格操作工具，幫助您快速建模。可通過(guò)平面封頂或是光順、切矢連續的網(wǎng)格面片，快速、輕松填充孔和間隙；使用交互式網(wǎng)格雕刻工具刪除缺陷，或是增加或刪除細節。可簡(jiǎn)化網(wǎng)格區域或整理三角形，以改善擬合質(zhì)量。使用直觀(guān)的對齊定位工具，可將網(wǎng)格對齊于一已知方向，或是交互產(chǎn)生新的用戶(hù)坐標系來(lái)指定基準位置。全部這些工具也都支持輸入的STL模型數據，這使PowerSHAPE Pro成為能處理來(lái)自任何資源，任何形式的網(wǎng)格數據的理想再制造工具。
（3）根據掃描模型建模及模具設計
PowerSHAPE Pro包含大量的曲面和實(shí)體建模工具，幫助您在最短時(shí)間完成項目。可通過(guò)網(wǎng)格產(chǎn)生截面，定義實(shí)體建模或曲面建模中所需的線(xiàn)框形體。擁有專(zhuān)利的智能光標，可捕捉模型上的關(guān)鍵點(diǎn)，指導您產(chǎn)生直線(xiàn)、圓弧和曲線(xiàn)，簡(jiǎn)化模型建構過(guò)程；可自動(dòng)分區網(wǎng)格并擬合成標準體素曲面或實(shí)體形狀，如圓柱、平面、旋轉體和擠出，加快棱柱形零件的建構；可使用光滑、高質(zhì)量曲面蒙皮模型中的復雜區域；可交互裁剪曲面，產(chǎn)生理想模型；可使用強大的實(shí)體建模工具重新建構已完成的模型，整個(gè)重構過(guò)程具有完整的特征建構歷史，方便隨后編輯。
逆向工程是完全保型性應用，而我們這里考慮的是對造型模型重新特征化，應屬于再造工程。
