沖擊式水輪機轉(zhuǎn)輪水斗3D堆焊裝置設計及運動分析.pdf

1、轉(zhuǎn)輪是沖擊式水輪機的核心部件，轉(zhuǎn)輪制造水平關(guān)系著水輪機工作效率、壽命和企業(yè)的經(jīng)濟效益。現(xiàn)階段，整體鍛造配合數(shù)控加工是轉(zhuǎn)輪制造的主流方式，但此種方式材料利用率低，通常毛坯的3/4需要去除，造成了大量的材料浪費。尋求轉(zhuǎn)輪制造的新思路，研制相應的裝備，減小材料的浪費、提高生產(chǎn)效率，提升轉(zhuǎn)輪的制造水平很有必要。
　　本文針對轉(zhuǎn)輪水斗的制造問題，把堆焊技術(shù)與3D打印技術(shù)融合在一起，用于轉(zhuǎn)輪水斗毛坯的制造，實現(xiàn)轉(zhuǎn)輪水斗的近凈成型加工。結(jié)合3D

2、堆焊技術(shù)研制適合于轉(zhuǎn)輪水斗堆焊制造和修復的專用堆焊裝置，本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，論述了3D堆焊工藝的原理、特點及其用于轉(zhuǎn)輪制造的合理性。結(jié)合轉(zhuǎn)輪待焊位置分析研究了適合轉(zhuǎn)輪材料堆焊的常用堆焊工藝，確定了轉(zhuǎn)輪水斗的堆焊方法。研究了堆焊工藝參數(shù)對焊絲熔化速度、堆焊成形、飛濺的影響，制定了轉(zhuǎn)輪水斗的堆焊工藝。
　　其次，根據(jù)企業(yè)的技術(shù)要求，對堆焊裝置進行設計，主要進行了堆焊裝置總體方案設計，焊槍水平移動模塊設計，焊槍上下

3、移動模塊設計，焊槍角度調(diào)整模塊設計，轉(zhuǎn)輪變位機構(gòu)設計，并對關(guān)鍵部件進行靜剛度、強度分析，通過堆焊裝置裝配體干涉檢查進一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計。根據(jù)堆焊裝置的實際運動情況，制定堆焊裝置的控制方案，對控制系統(tǒng)主要硬件進行了簡單介紹。
　　再次，確定了堆焊路徑規(guī)劃的整體思路，分析比較了數(shù)控銑削刀具路徑和堆焊路徑的差異，通過Creo對轉(zhuǎn)輪進行三維建模并進行模型處理。采用Creo CAM模塊對水斗的每一層進行加工，采用以焊絲直徑為直徑的銑刀進行堆焊

4、過程模擬，并在Vericut中利用以堆焊熔寬為直徑的刀具進行單層材料移除模擬，闡述了采用刀具路徑代替堆焊時焊絲末端軌跡的合理性。創(chuàng)建后置處理器對CL文件進行編譯轉(zhuǎn)換成數(shù)控系統(tǒng)能識別的MCD文件。
　　最后，根據(jù)堆焊裝置的實際運動情況，通過Creo的機構(gòu)分析模塊，創(chuàng)建機構(gòu)連接定義，添加伺服電機，創(chuàng)建分析定義，創(chuàng)建測量，進行運動碰撞干涉檢查，檢驗焊槍與相鄰水斗可能出現(xiàn)干涉的位置是否會產(chǎn)生干涉，通過調(diào)整焊槍角度使焊槍與相鄰水斗處于臨界干