[發明專利]一種螺旋槳電弧熔絲增材制造方法

有效

• 申請號: 201810972135.2
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN108971698B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 余圣甫;何天英;史玉升;宋守亮;毛展召
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B23P15/04
• 分類號: B23P15/04;B33Y10/00;B23K9/04;B23K9/095;B22F5/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬;曹葆青

1.一種螺旋槳電弧熔絲增材制造方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

(i)螺旋槳三維模型的建立及分區

針對作為待加工對象的螺旋槳構件，生成其三維點云，并在空間坐標系中擬合建立對應的三維模型；接著，對此三維模型進行針對性的分區處置，其中整個螺旋槳槳轂被單獨設定為第一區域，而位于螺旋槳槳轂側部的各個螺旋槳槳葉分別被設定為彼此獨立的多個第二區域；

(ii)不同分區的特定路徑規劃設計

針對第一區域和多個第二區域，基于不同的原理來規劃設計制造路徑：其中對于第一區域而言，首先采用平面切片的方式得到螺旋槳槳轂的內外輪廓，其中該平面切片所用切平面被定義為與螺旋槳槳轂軸線始終保持垂直的平面，然后計算在該切平面上槳轂的內外輪廓，再由外輪廓逐漸偏置直至內輪廓，由此隨著所述切平面隨著切割高度的逐漸提升而完成整個螺旋槳槳轂的路徑規劃；而對于多個第二區域而言，首先采用柱面切片的方式將各個槳葉部分分割為多個輪廓，其中該柱面切片所用圓柱切面被定義為與所述螺旋槳槳轂同軸的圓柱面，然后計算在該圓柱切面上螺旋槳槳葉的輪廓，再從輪廓的邊緣逐漸偏置直到輪廓內部被填充完整，由此隨著圓柱面的半徑隨著切片高度逐漸提升而逐個完成所有螺旋槳槳葉的路徑規劃；

(iii)基于電弧熔絲增材制造的最終成型

依照步驟(ii)所完成的螺旋槳槳轂及槳葉的制造路徑，采用電弧熔絲增材制造工藝進行相應的組合加工，進而獲得所需的螺旋槳構件產品。

2.如權利要求1所述的一種螺旋槳電弧熔絲增材制造方法，其特征在于，對于所述螺旋槳槳轂而言，在其外輪廓逐漸偏置直至內輪廓的過程中，每次的偏移量設定為2.5mm。

3.如權利要求1或2所述的一種螺旋槳電弧熔絲增材制造方法，其特征在于，對于所述螺旋槳槳葉而言，在其輪廓的邊緣逐漸偏置直到輪廓內部被填充完整的過程中，采用柱面周向填充和柱面軸向填充交替進行的方式來執行：其中所述柱面周向填充被定義為將輪廓內部的點集按照輪廓圓周方向坐標值一致的次序連接起來，然后沿著槳轂軸線方向逐漸偏移的填充方式；而所述柱面軸向填充被定義為將輪廓內部的點集按照輪轂軸線方向坐標值一致的次序連接起來，然后沿著槳轂圓周方向逐漸偏移的填充方式。

4.如權利要求3所述的一種螺旋槳電弧熔絲增材制造方法，其特征在于，對于所述螺旋槳槳葉而言，在其輪廓的邊緣逐漸偏置直到輪廓內部被填充完整的過程中，每次的偏移量設定為2.5mm。

5.如權利要求1或2所述的一種螺旋槳電弧熔絲增材制造方法，其特征在于，在步驟(iii)中，所述電弧熔絲增材制造工藝的關鍵工藝參數包括焊接速度、焊接電流、焊接電壓和送絲速度，并且與所選用的絲材保持對應。

6.如權利要求3所述的一種螺旋槳電弧熔絲增材制造方法，其特征在于，在步驟(iii)中，所述電弧熔絲增材制造工藝的關鍵工藝參數包括焊接速度、焊接電流、焊接電壓和送絲速度，并且與所選用的絲材保持對應。

7.一種螺旋槳構件產品，其采用如權利要求1-6任意一項所述的電弧熔絲增材制造方法而制得。