【《车门钣金件快速成型的实现分析案例》3600字】

车门钣金件快速成型的实现分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u18837车门钣金件快速成型的实现分析案例 1129291.1快速成型工艺介绍及工艺选择 1248851.1.1快速成型工艺介绍 195031.1.2本文工艺的选择—选区激光熔化技术（SLM） 110231.2钣金快速成型 2223971.2.1材料准备 2319591.2.2SLM成型设备 373531.2.3钣金件成型 3324961.3破损件替换 4321631.3.1切割方法 442801.3.2钣金焊接 5277431.3.3钣金喷涂 549681.4车门钣金件修复后效果分析 6179901.1.1获取修复后的数据 6296781.1.2修复后效果分析 775811.5车门钣金件修复设计优化分析 101.1快速成型工艺介绍及工艺选择1.1.1快速成型工艺介绍快速成形技术，也被称为3D打印技术，是基于三维模型数据的，一种通过增加材料层的制造方法来制造目标产品的技术。3D打印金属粉末的技术很多，但它们的内部作用机制基本上是一致的，即高密度热源(激光束或电子束等)与粉状金属颗粒的相互作用，普遍的金属粉末3D打印技术主要有：SLS、SLM、LENS、EBSM等。1.1.2本文工艺的选择—选区激光熔化技术（SLM）最初选择激光融合技术（金属选择激光烧结技术），该技术发展至今，发生了很大的变化，已经发展成两个过程而且完全不同了。（1）选区激光熔化技术的区别：合的材料体系：铁、镍、钻、钛等金属材料铺粉厚度：0.02―0.05mm成形件：属于快速凝固成形，致密度高（2）选区激光烧结技术的区别：合的材料体系：尼龙、蜡和部分低熔点金属材料铺粉厚度：0.05―0.25mm成形件：粘结成形，致密度较低选择选区激光熔化技术（SLM）是由于其材料范围广、密度高、机械性能优越，SLM技术在航天、生物医学、珠宝、生产汽车零部件和模具等领域应用十分广泛。1.2钣金快速成型1.2.1材料准备S136模具钢是常用的金属材料，零件致密度可达到99.5%[[][]史志成.金属粉末3D打印过程模拟及实验研究[D].上海工程技术大学,2017.表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s11SLM形成的航空航天材料特性种类主要材料SLM成型件性能应用钛合金Ti6A14V热塑性和可焊性好框架、接头和叶片等铝合金AlSi10Mg、A6061等导热性能强、材质轻散热片、轻量化结构铜合金GRCo-84等导电、导热及耐磨性良好发动机燃烧室内衬高温合金Inconel718等高强度、韧性好，耐腐蚀汽轮机零部件用于医疗的的不锈钢材料主要是奥氏体316钢，主要用于体外手术导板等。如表4-2所示，SLM成形生物医用材料特性。表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s12SLM成形生物医用材料特性种类主要材料SLM成型件性能应用不锈钢316/316L形状和性能可控，可制备蜂窝状多孔结构外科手术导板铝合金CoCr合金强度与铸件相当牙科修复钛合金Ti6Al4V致密度约为100%人体承重骨植入和关节修复由于车辆车身钣金材料普遍有黑色金属、有色金属构成以及出于对成本的控制，本课题中使用的材料是36L不锈钢，不锈钢金粉末的成分如表4-3所示。表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s1336L不锈钢化学成分碳硅锰磷硫镍铬钼铁≤0.03≤0.75≤2.00≤0.035≤0.0312.5−13.017.5−18.02.25−2.5余量1.2.2SLM成型设备研究中使用的SLM成型设备是由我国自主研发的SLM快速成型机EP-M250，如图4-1所示，EP-M250型设备系统是比较成熟的，它的成型的最大尺是250mm×250mm×300mm，主要的优点是操作的精确性和简洁性以及成型物件较高的精度。图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s11EP-M250设备1.2.3钣金件成型需要打印的钣金件的设计外形尺寸如图4-2所示，使用EP-M250进行打印成形。(a)(b)图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s12钣金件破损部位外形(a)尺寸图,(b)外形形状通常在进行打印前需要设置扫描速度、激光速度等参数,以确保工件的生成，主要工艺参数见表4-4所示。表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s1436L不锈钢化粉末加工表激光功率扫描速度光斑直径分层厚度基板预热温度205/W1000mm∙0.1mm40μm80℃该过程使用该公司的EP-M250设备的MAGICS22.0软件进行处理，基座板为平整度调节,输入操作文件时氧气量在1000ppm以下,打印过程如图4-3所示。最后打印出了车门钣金件破损部位实体结构，如图4-4所示。(a)(b)图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s13钣金件3D打印过程(a)基板,(b)打印中图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s14成型的实物1.3破损件替换1.3.1切割方法车门外板的钣金件局部损伤全部切除，选用用恰当的焊接工艺将打印出来的新件焊接上去。一般采用焊炬切割，焊炬切割存在许多缺点，例如会因受热而变形，会造成金属过早腐蚀。本课题为了修复后能达到较高精度以及保持钣金件特性，故采用激光激光切割,这样在加工精度方面、外观的切削粗糙度、受热面积的范围和加工速度都能满足要求[[]刘晓娟.高温合金薄壁机匣焊接应力变形控制及加工工艺优化[D].哈尔滨工业大学,2018.]。设备如图4-5所示，无人为操作误差,保证在精密机械（距离误差在±0.02mm[]刘晓娟.高温合金薄壁机匣焊接应力变形控制及加工工艺优化[D].哈尔滨工业大学,2018.图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s15激光切割设备1.3.2钣金焊接为了确保车门外板薄板焊接到小尺寸钣金件，新的薄板采用MIG和TIG工艺焊接。（1）熔化极氩弧焊（MIG）设备熔点氩弧焊是采用保护气体为氩或富氩气体的焊接[[]吴犇.焊接技术在车身钣金件修复中的质量分析[J].南方农机,2019,50(15):140.[]吴犇.焊接技术在车身钣金件修复中的质量分析[J].南方农机,2019,50(15):140.（2）钨极氩弧焊（TIG）设备惰性气体保护下的钨焊接，或TIG弧焊，即使在低焊接电流下也能稳定燃烧，特别适用于薄板、超薄板[[]李钰,马继山.钣金件快速精确加工中的激光切割工艺分析[J].火箭推进,2008(04):43-47.][]李钰,马继山.钣金件快速精确加工中的激光切割工艺分析[J].火箭推进,2008(04):43-47.表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s15焊接工艺参数焊接方法焊接参数备注电阻点焊电流8000A，时间0.30s,电极压力1750N球面电极MIG电流92A,电压25.4V，气体流量10L∙单块钻孔φ6TIG电流92A,气体流量10L∙min−1单块钻孔φ61.3.3钣金喷涂在对车门外板进行焊接后，对车门外板进行拉丝处理，再对车门外板修复部位进行钣金喷漆的操作过程如图4-6所示：清理焊接部位清理焊接部位打磨羽状边喷涂环氧底漆刮涂原子灰喷涂底漆调漆喷涂面漆抛光图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s16钣金喷漆的操作过程（1）一旦焊接部件被清理干净，检查焊接后的损坏程度和区域，并建立修复方法。（2）将受损区域与周边油漆膜结合抛光，形成缓冲斜坡表面，使新喷涂的油漆与原车辆油漆更好地结合，如图4-7所示。（3）打磨后的破损表面重新清洁脱脂。（4）刮涂原子灰，也叫腻子，腻子干后，继续打磨，然后确认冲孔线。（5）喷涂底漆，无论是在加工过程中，还是在打磨时，腻子打磨后，都要对不必要喷涂的部位进行反粘保护。（6）调漆时，如图4-8所示，由于车辆经过长时间的使用，油漆颜色与原漆存在色差，所以需要喷漆人员进行手工调漆[[][]彭小龙.钣金和喷漆的操作流程[J].汽车维修与保养,2010(11):95.（7）喷涂面漆时，如图4-9所示，调整后的油漆添加在喷枪中，要调整喷枪（包括气压，油漆量和喷涂的幅度）匀称喷涂在钣金件上；最后进行抛光，抛光是对有瑕疵的面漆进行的补救或者增光操作。图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s17打磨图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s18调漆图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s19喷漆1.4车门钣金件修复后效果分析1.1.1获取修复后的数据对修复后的车门外板又进行点云数据收集，操作步骤同第三章所述，一直到点云数据处理后进行封装，封装如图4-10所示。(a)(b)图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s110封装过程(a)修复后点云,(b)多边形阶段1.1.2修复后效果分析将破损件STL文件和修复后的破损件模型STP文件，一起导入到GeomagicControlX中，换到同一坐标系后，选择【最佳拟合】【3D对比】进行参数设置如图4-11所示，选择【创建注释】在模型中任意找几个点，本文分析了6个点的注释，以此显示出修复后破损件一些重要位置偏差的具体数值，如图4-12所示可知：最大上偏差1.1183，最小上偏差-1.2366，平均偏差0.8226/-0.4332,标准偏差为0.5254。图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s1113D对比参数设置图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s112创建注释钣金件精度的偏差的具体数值如表4-6所示，设置上下公差分别为±1.5mm，可看出从A001到A006的偏差均在在±1.5mm之间，所以从A001到A006的状态均显示为通过。表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s16带标注释参数（单位：mm）名称A001A002A003A004A005A006偏差0.86581.00021.09720.93280.97491.0779状态通过通过通过通过通过通过上公差1.50001.50001.50001.50001.50001.5000下公差-1.5000-1.5000-1.5000-1.5000-1.5000-1.5000参考X-66.2740-20.833235.3268-61.6612-51.0582-18.8593参考Y-48.7115-40.9019-39.56016.479540.684466.7171参考Z3.41522.24752.83723.95393.84212.9220偏差半径1.00001.00001.00001.00001.00001.0000偏差X-0.0424-0.00760.0285-0.0501-0.0463-0.0195偏差Y0.00890.0056-0.00070.01170.01050.0195偏差Z-0.8647-1.0002-1.0968-09314-0.9738-1.0777测量的X-66.3164-20.840835.3553-61.7113-51.1045-18.8788测量的Y-48.7026-40.8963-39.56086.491140.694866.7235测量的Z2.55051.24731.74043.02252.86831.8443法线X-0.0490-0.00760.0260-0.0537-0.0475-0.0107法线Y0.01030.0056-0.00060.01250.01070.0059法线Z-0.9987-1.00000.9997-0.9997-0.9985-0.99983D对比后选择生成报告有偏差分布，如下表4-7所示，标准方差、偏差分布的柱状图等，方便直观的观察钣金件修复后的精度，钣金件的偏差分布如图4-13所示、标准偏差如图4-14所示。表47偏差分布（单位：mm）>=Min<Max点%-2.0000-1.840000.0000-1.8400-1.680000.0000-1.6800-1.520000.0000-1.5200-1.360000.0000-1.3600-1.2000210.0624-1.20001.20003228595.85811.20001.360013043.87171.36001.520060.01781.52001.680020.00591.68001.840060.01781.84002.000030.0089超出最大临界值530.1574超出最小临界值00.0000图413偏差分布图图414标准偏差分布图根据3D对比报告