1、金屬零件與模具直接快速制造技術(shù)能夠大幅度縮短制造周期,降低制造成本,提高金屬制件的質(zhì)量。這些優(yōu)勢(shì)金屬零件與模具快速制造成為國(guó)內(nèi)外快速成形與制造(RP&M)技術(shù)的研究前沿。其中,采用低成本、高效率的高能束等離子射流為熱源的等離子熔積直接制造技術(shù)(PPDM:Plasma Powder Deposition Manufacture)尤其引人注目。它將等離子、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、自動(dòng)控制技術(shù)等高新技術(shù)融合為一體,是一種半熔融/熔融的堆積生長(zhǎng)型

2、、急速加熱與凝固的、非傳統(tǒng)的快速成形加工方式。
　　等離子熔積直接制造技術(shù)的重點(diǎn)除了工藝的研究,制造系統(tǒng)的設(shè)備研制也是關(guān)鍵。創(chuàng)型創(chuàng)質(zhì)實(shí)驗(yàn)室自行開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的等離子熔積與銑削復(fù)合五軸制造數(shù)控機(jī)床。提出了采用“PC+數(shù)控運(yùn)動(dòng)板卡”組成的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的新方案。并采用基于ARM7TDMI-STM芯片組擁有64K閃存的32位高性能嵌入式控制器ARM7(Advanced RISC Machine)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)堆焊參數(shù)的控制。其中,測(cè)控

3、技術(shù)是該成形方法能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵因素,該測(cè)控系統(tǒng)主要包括熔池形貌檢測(cè)、熔池溫度檢測(cè)、成形零件實(shí)時(shí)高度檢測(cè)、實(shí)時(shí)控制算法以及運(yùn)動(dòng)控制等的研究與實(shí)現(xiàn)。
　　熔池形貌檢測(cè)是檢測(cè)的重點(diǎn)。由于熔池區(qū)存在大量的弧光、飛濺等噪聲,不易獲得清晰穩(wěn)定的近熔池區(qū)圖像。鑒于弧光與熔積電流及電弧區(qū)輻射之間的相互關(guān)系,本文采用與等離子光譜匹配的濾光系統(tǒng)將強(qiáng)烈紫外及部分可見(jiàn)光濾去,余留的光作為光源,通過(guò)CCD獲得了穩(wěn)定的近熔池區(qū)圖像。通過(guò)圖像采集卡與計(jì)算機(jī)圖像

4、處理單元互相通信完成圖像采集、存儲(chǔ)、處理、特征提取、偏差提取、過(guò)程控制等任務(wù)。
　　本文在系統(tǒng)各測(cè)控模塊的支持下對(duì)等離子熔積成形工藝進(jìn)行了系統(tǒng)研究,找出熔積電流、移動(dòng)速度和送粉流量等主要工藝參數(shù)對(duì)熔積件形貌的影響規(guī)律;采用MATLAB中的多元高次曲線(xiàn)擬合的方法建立了熔積形貌幾何預(yù)測(cè)模型,掌握了熔積工藝參數(shù)對(duì)熔積成形形貌的影響規(guī)律
　　在本系統(tǒng)中,數(shù)控軌跡運(yùn)動(dòng)和等離子熔積加工控制協(xié)調(diào)工作也是十分重要的。本文開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)可由熔積加