摘 要

电弧增材制造技术是由焊接技术发展而来，以焊枪为热源，金属焊丝作为增材的材料，能够非常快速的成型金属焊件，有力学性能好，能源利用率高，成产速度快，等等一系列明显的优点，而且从目前的发展趋势看，电弧增材拥有广阔的发展前景，本论文在对电弧增材实验的基础上，对电弧增材制造中的路径问题展开了一系列的分析。

开始，我先对电弧增材中单层单道的路径成型参数要求经行了实验分析，结果表明， 实验中随着电流增大增材结果显示焊道宽度增加，于此同时余高系数也明显变大。在此实验基础上进一步做了单道多层的实验，来分析其参数要求，结果表明，在单道多层实验中，随着电流增大，增宽增加，余高洗漱增加，之后又做了一些基础图形的成型实验，对其参数要求经行了实验分析。

再得到成型效果与个各个参数之间关系后，进而对路径经行研究分析，学习了CuraEngine中的路径之后，提出了较为更加合理的路径方法，之后经行了实验验证，在一系列准备实验之后，实验结果与预期效果较为一致。

为了更加方便学习较为复杂模型的路径，对软件Cura进行了系统学习。对其切片代码做了认真的学习分析。并做出了一些二次开发。

关键词：电弧增材；路径规划；性能参数

Abstract

Arc technology is Developed by welding technology，the torch is a heat source，Metal wire as the material of the material，It can be very fast forming metal weldments. It has a lot of advantages. Such as the mechanical performance isgood,high energy efficiency,production speed is fast.And from the current development trend.arc material has a broad development prospects.This paper is based on the experiment of arc and set a series of analyzes were made on the path problems in the manufacture of arcs.

At the beginning, I first asked the experimental analysis of the single-channel single-path path forming parameters in the arc material.The results show,the weld bead width increases as the current increases and The higher coefficient is also significantly larger.In this experiment on the basis of further single-channel multi-layer experiments,to analysis of its parameters, the results show that as the current increases, the widening increases, the higher the wash increases.And then do some basic graphics forming experiments, the parameters required by the experimental analysis.

And the relationship between the forming effect and the individual parameters is obtained,and then on the path of the study and analysis.After learning the path in CuraEngine,proposed a more reasonable path approach,after the experimental verification,after a series of preparations for the experiment,the experimental results are in good agreement with the expected results.

In order to more easily learn the path of more complex models,I studied software Cura systematically .The slice code to do a serious learning analysis.And made some secondary development.

Key words：Arc material; path planning; performance parameters

目录

第1章绪论 1

引言： 1

1.1课题研究的背景、目的及意义 1

1.2国内外现状 2

1.2.1电弧增材制造技术的发展历程 2

1.2.2增材制造发展现状 3

1.2.3电弧增材制造技术研究现状 3

1.2.4ABB机器人二次开发技术 5

1.2.5增材路径规划技术 6

1.3论文主要研究内容 7

第二章电弧增材成型工艺基础研究 8

2.1电弧增材成型工艺 8

2.1.1电弧增材成型工艺与传统工艺比较 8

2.2成型工艺参数与特点 8

2.2.1单层单道成型工艺参数与特点 8

2.2.2多层多道成型工艺参数与特点 10

2.3基础形状零件成型工艺特点 13

2.3.1环形结构件成型工艺特点 13

2.3.2转角型结构件成型工艺特点 15

第三章电弧增材路径规划理论基础 17

3.1现有路径规划 17

3.2电弧增材路径规划特点 18

3.3电弧增材路径规划算法 19

第四章电弧增材路径规划工艺试验验证 21

4.1实验相关设备 21

4.2实验材料 23

4.3实验验证 23

4.3.1宏观形貌分析 23

4.3.2路径规划效果对比分析 24

第五章基于CuraEngine开发的电弧增材路径规划 24

5.1电弧增材集成控制系统 24

5.1.1系统开发环境 24

5.1.2系统总体设计 27

5.2系统模块一设计 28

5.3系统模块二设计 29

总结 31

附件 32

致谢 49

参考文献 50

第1章绪论

引言：

增材制造技术又称“3D打印”技术，因为其鲜明的优点得到了社会各界的高度重视，各大高校、研究机构都有所涉及。从增材制造提出到现在已发展了一个世纪左右，它已经从一个依据简单的的叠层增材已经发展到拥有电子、电弧等多种增材方式的较为成型的科技技术。能够为多种材料成型加工。发展较快的有电弧材、激光增材、电子束增材等等。其主要区别体现在原材料和热源的不同，另外也有对不用金属材料敏感度，这些都会导致增材结果的精度，其中电弧增材是在焊接基础发展而来，在惰性气体的保护下，逐层堆积而来，以焊机的焊枪为热源，通过电脑程序控制，增材出不同的三维焊件。他具有材料利用率高，生产速度快，成本低廉等明显优势，而且其修复能力强，对于破损件可以根据预设程序来完成修复。与传统生产方式相比具有无需模具，数字化程度高等特点。对于小批量焊件优势更为明显。电弧增材技术比铸造技术所生产的产品的组织及力学性能更良好；和现如今发展快速的激光增材技术比较，电弧增材技术对与金属的材质不敏感，而激光增材不能增材对其反射率高的材料。而且增材空间非常受限。

1.1课题研究的背景、目的及意义

增材制造技术是上个世纪的末期才逐渐成型，慢慢发展起来。他的核心思想是将复杂零件分层切片，然后一片一片堆积起来。同传统的制造方法相比，它的亮点在于不仅突破了传统零件依赖多工序结合的制造方式，还实现了设计加工一体化制造，具有极高的材料利用率。增材制造技术的问世和发展，满足了人们对单件、小批量产品的快速，低成本的制造需求。同时，材料逐层累积的制造方式具有高度的柔性，可以实现复杂结构产品的整体制造，极大地促进了产品快速制造及其创新设计的进程，所以现在有很多的学者将其称为第三次工业技术革命的发起者。根据wohlers公司2013年的报告，2012年增材制造在世界范围内所涉及的领域及比例，包括教育研究、功能零件、模具零部件、金属铸造模、原型模具、装配和组装、演示模型、视觉辅助及其他等。其中具有工业应用价值的功能零件制造所占比例已经从2003年的3.7%跃升到2012年的28.2端装备制造及修复领域的重要手段，而且现在有了增材制造自己的制造体系。所以，重视增材技术的发展与扶持，快速拥有与掌握其中的技术方法，具有深远的意义。现如今，人们针对铝/钢金属的增材技术的研究工作已经开展了50余年，先后研究了激光焊、电子束焊、搅拌摩擦焊、钨极氢弧焊、冷金属过渡焊接等众多先进焊接方法，在电弧增材领域取得了很多技术方法，并且取得了一些成就。增材制造产品如图1.1所示