外文翻译混合适应层制造的统计工艺流程设计Word格式文档下载.docx

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研究的极限性/隐含性—比如电流、电压、弧长、金属丝的进给率、金属丝的伸出距离、防护气体、充填金属丝的直径、焊接速度等焊接参数将影响沉淀焊缝的形状。

创意/价值—这篇论文描述的是成本低的直接快速加工过程，混合层制造。

这种独特的方法将减少在成批生产中制造模子和冲模的成本和时间。

关键字—快速原型、焊接、衰减分析

论文形式—科研论文

1.介绍

在目前RP技术中，想要得到的金属零件的直接生产是唯一的。

有很多种用激光焊接和气体保护金属极电弧焊加工正在进行的努力研究制造金属物体和工具。

聚焦激光束的应用能更理想的以低热输入和沉淀率加工小和复杂的零件，这样不易产生扭曲。

但是激光能量的有效利用要求一个更复杂的激光束的输送装置和一个昂贵的进给系统。

激光加工对于维护来说是昂贵、危险、困难、难处理的。

而且，用激光加工的零件会有多孔性和收缩。

为了提高它的金属性能和增浓作用、并发的金属渗透—在金属零件上执行烧结操作。

对于建造大尺寸的金属原型，在执行气体保护金属极电弧焊加工时用选择的方法。

一种焊接覆层技术适应的准备工作能使零件的加工比来自单焊缝正常的可能得到的要宽，但是结果不是很完美。

焊缝的形状和几何尺寸是作为RP系统使用焊接法关键的因素，因为这些将决定层厚的极限性，这个层厚影响在得到想要的轮廓面时金属层涂膜的质量。

在各种大学和实验室执行的研究工作，为了加工工具更准确和快速，可以推断出直接金属快速加工过程应该有下面的特征：

硬质材料的直接烧结和融化

每层的两步加工；

第一步产生近网层的沉积物和组织，第二步是以所需精度加工层。

RP范例首次限制

阶梯效应消除或最小化

材料沉积物的高等级

有能力去建造支持结构

在达到这些目的，一个对于制造金属零件的新范例以一种目的被推荐。

为了制造金属刀具和冲模发展一种低成本的RP机床，通过数字控制系统对于近网层沉积物结合MIG/MAG焊接加工，对于网修正结合CNC铣床加工。

以上面RP能力发展知道如何翻新任何其他的CNC加工中心。

一种附加的“金属沉积物”与多余的“金属切削”铣削加工被推荐的混合方法的被定义混合层制造，其中“金属切削”铣削加工包含了MIG/MAG焊接和CNC机床的加工。

这脉冲混合MIG/MAG焊接加工提供了可控制的热，它能改变水珠渗透的精确的深度。

CNC铣削加工以制造的敏捷提高了表面质量和尺寸精度。

虽然MIG/MAG焊接加工不能生产出所要求的精度，但是它经济、安全、轻便和容易维修。

只有近网层在混合加工中沉积，可接受低的精度。

当大多数焊接参数被外形控制时，要有必需的功能使焊接加工和由一般定义的G和M代码执行的机床动力成为整体。

涉及焊接加工的参数如焊接金属的速度、充填金属丝的直径、填充物材料的种类、电压、电流、金属丝伸出的距离、建造的类型等被通过最优化技术很好的调节和冻结。

对于以焊接金属沉积物的分层的制造不同于在普通焊接加工，可以得到低的热量输入和低的焊接金属渗透。

这些低的热量输入和金属渗透特性能得到低的焊接参数，比如金属丝的进给率和焊接电流。

但是以最小的焊接参数的关联的短路金属的移动模式和球状金属的移动模式由于电弧的不稳定会产生很多的贱污。

为了克服这些极限，脉冲协助的MIG/MAG焊接模式是首选。

这种焊接加工变量用了先进的焊接能量提供给脉冲，在高喷射过渡的水平仪和以一个精确的金属丝的进给的低短路水平仪之间的焊接电流流向充填金属丝以维持一个稳定的电弧。

一般，想要的焊接参数是基于过去经验或数据手册预定了。

但是这不能保证这些选择的焊接加工参数会为混合层制造加工产生最理想的焊缝形状。

为了选择最可行的焊接参数，一个带约束的目标函数被公式化以用最优化技术解决最佳焊接参数问题。

对于这种方法，要求要相对多的知识和经验。

此外，为了建立数学模型必须引入很多的焊接经验。

为了完成这种任务和遵循KISS规则，统计加工设计方法作为一种弹射器被充分的证明以给被提议的HLM加工确定最理想的加工参数。

2.统计工艺流程设计

统计试验被计划，关于不同独立因素设置的结合在某个实验室不得不运行和关于响应数据被分析的方式。

这种计划好的成就的目的是发现：

哪种设计和环境的因素重要的影响性能

哪种对策能设计以最小化不利因素和条件的影响以便最后的性能将对代理人不能从经济上和身体上控制，代理人是产品和加工的使用者。

研究员应用各种统计工艺流程设计方法使焊接加工参数最优化一获得较好的焊接结果，主要的方法被实施包括：

1方法和经典试验设计

2模糊逻辑和人造神经系统网

神经系统网有基于重量判断和调节自习功能。

饿这种网络要求有训练时间的

外延量并且缺少解说能力，但是当数据设计足够多的时候更好工作。

统计设计试验是在流传已久的方法中的，为了以经验为主发现造成影响的关联。

这些试验要求最小的轨迹，因此提供最多的经费。

Gunaraj和Murugan为小管埋弧的焊接在加工参数的可使用范围内建立了数学模型。

通过最大化焊接流动速度得到最小焊接周期时间为目的，Allen为金属片的机器人GMAW提议了一种流程设计方法，当在最坏的加工条件上维持预想的焊接质量。

Murray利用试验数据的衰退和尺寸分析在焊接参数和加工变量之间建立分析关系，通过引入没尺寸的质量传递数字并且证明缝形状在质量传递和热传递时的区别。

Juang和Tarng研究了加工参数的选择，为了以无绣钢的钨惰性气体焊接最优化焊接池的形状。

Kim和Rhee发明一种基于方法的模糊控制器以稳定在二氧化碳焊接过程的电弧。

统计试验的设计的分布包括一下几个步骤：

响应的选择

研究因素的辨认

设置在个别不同的试验当中因素引不同对待。

段的选择

为了最小化要求的试验数据以分析加工参数，方法利用正交阵列研究全部的参数范围。

一个正交阵列数学上允许所有试验因素的影响的单个估算。

试验矩阵确保这些在一阵方法内失去平衡，这种方法是控制因素的不同水平在试验中改变。

这种失去的功能被定义成计算实验值和理论值之间的差距。

然后这种失去功能的数值被转换成噪声信号率。

噪声信号率是用来测量偏离理想值的性能特征。

两种应用是通过变量的减少达到表面质量的提高和测量的提高，这两种应用就用到了噪声信号率的概念。

当参数是连续的时候，噪声信号率特征被分为三种类型：

名义上最好的特性

S/N=

平均数=

变量=

较小的最好的特性

较大的最好的特性

在这里，n表示测量的数字，Y表示被测量的数据

对于特性的每种性能，关于以上S/N率的转换，较高的S/N率符合最好的结果。

因此，加工参数最理想的水准是S/N率最高的水准。

3.HLM的方法

HLM的发展过程由如下阶段组成（SreenathbabuandKarunakaran,2002）：

建立一个关于刀具形状的模拟网；

粗加工机床刀具形状最终尺寸的模拟网

减轻和加强压力的热处理

按表面质量要求完成铣削加工

3.1建立一个关于刀具形状的近似模拟网

由马达驱动的X.Y平面工作台基体被强制放置在合适的固定位置上，按照焊接路径要求生成的渴望沉积层厚度与次序边缘近似值限幅例子的策略一致。

焊接机器的MDG/MAG合成操作的必需的功能参数是通过检测的数字控制。

优化的焊接路

简单锯齿形焊接模型是按要求的等高线描绘形状沉积在大多数的底层。

优化的焊接路径在限制地层上传递热量，像热的内应力一样由于焊接过程可能导致部分变形和结构崩溃（ZhengandKovacevic,2001）.。

使用开关求改变停止焊接过程和起动平面铣的过程、反之亦然。

因为这气动操作系统一般在焊接抢和铣削加工之间旋转，所以焊接和铣削随时都有可能交换。

在焊接的过程中像弧形焊接过程一样可能会引起故障/缺陷。

在连续的多层沉淀中最小化并修正偏离，平面铣的执行平面铣削加工，平面铣削加工也确保了成形的层的垂直高度的准确性。

如图1所示的来自大部分顶层一致到像粗加工一样的切削的近似模拟网

3.2机床近似模拟网的刀具形状的最终尺寸

所有的沉积层的水平在沉积阶段由平面铣进行加工。

考虑到收缩和焊接缺陷，使沉积层的大小比实际要求的形状略大。

用焊接达到正确等高线描绘形状是困难的，因此沉积层的边缘始终是粗糙的。

最后的铣削加工操作才能得到正确的形状和准确尺寸。

最终加工刀具路径由机床像粗加工零件形状一样得到最终尺寸，根据层方向由顶端向低端沉积层得到等高线要求的形状并由使用者确定准确性。

按要求完成所有等高线描绘形状的铣削加工。

HLM的发展过程如图2所示不显示任何限制或像尺寸扩大一样丢失。

图1HLM系列

沉积的金属层

沉积层的等高线描绘

沉积层焊接空白线的锯齿形焊接路径

平面铣削的水平面与垂直面的垂直度

铸造像沉积一样多种序列焊接后经过平面铣操作得到平面要求尺寸

最终产品

图2HLM试验设备