一種復(fù)雜曲面零件的3D打印修復(fù)方法

1、。權(quán)利要求書1、一種零件的3D打印修復(fù)方法，所述零件存在缺損部位，且缺損處形成有不規(guī)則的曲面，其特征在于，該方法包括如下步驟：1）通過(guò)測(cè)量?jī)x器掃描原始完整零件采集原始曲面模型數(shù)據(jù)；2) 掃描零件缺損部分的不規(guī)則曲面，采用電流計(jì)在曲面外沿設(shè)置多個(gè)采樣的定位點(diǎn)；3）根據(jù)如下公式計(jì)算曲面外沿各個(gè)定位點(diǎn)的距離函數(shù)值S:其中，Sxmin表示定位點(diǎn)在x坐標(biāo)上與其相鄰的兩個(gè)定位點(diǎn)間距離較小的距離值，Symin表示定位點(diǎn)在y坐標(biāo)上與其相鄰的兩個(gè)定位點(diǎn)間距離較小的距離值，Szmin表示定位點(diǎn)在z坐標(biāo)上與其相鄰的兩個(gè)定位點(diǎn)間距離較小的距離值，k表示距離權(quán)值；4）將各個(gè)定位點(diǎn)的距離函數(shù)值由大至小依序排列，并根據(jù)如下

2、公式將序列中距離函數(shù)值最小的定位點(diǎn)V更新為V':其中，x，y，z分別為定位點(diǎn)V的三軸坐標(biāo)值，x'，y'，z'分別為定位點(diǎn)V'的三軸坐標(biāo)值；5）循環(huán)步驟3）-4）直至不再出現(xiàn)新的定位點(diǎn)，通過(guò)循環(huán)更新替換過(guò)程，定位點(diǎn)從曲面的外沿往內(nèi)延伸，最終由原始定位點(diǎn)及更新后的定位點(diǎn)采樣得到完整的待修復(fù)曲面模型數(shù)據(jù)；6）將所述原始曲面模型數(shù)據(jù)與所述待修復(fù)曲面模型數(shù)據(jù)輸入CAD/CAM軟件中進(jìn)行三維重構(gòu)，然后輸出零件缺損部分的三維模型數(shù)據(jù)，將三維模型數(shù)據(jù)輸入3D打印設(shè)備中，最后得到零件的缺損部分的3D打印實(shí)體；7）將所述3D打印實(shí)體放入粘彈性磨粒流拋光系統(tǒng)進(jìn)行拋光，當(dāng)拋光結(jié)

3、束后，取出工件，并擦拭干凈。2、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟7)所述拋光包括如下步驟：I)將粘彈性磨粒流拋光系統(tǒng)的快連接頭與轉(zhuǎn)接頭分開，向上抬動(dòng)手柄，將粘彈性磨粒流工作腔上腔體打開，將所述3D打印實(shí)體放入粘彈性磨粒流工作腔下腔體的配合圓柱槽內(nèi)，然后向粘彈性磨粒流工作腔下腔體中添加粘彈性磨粒流，當(dāng)粘彈性磨粒流填滿下腔體后，蓋上粘彈性磨粒流上腔體；并用螺栓擰將粘彈性磨粒流工作上腔體與粘彈性磨粒流工作下腔體擰緊；然后通過(guò)快連接頭將第一抗磨軟管與粘彈性磨粒流工作腔上腔體上的轉(zhuǎn)接頭相連接；II)啟動(dòng)調(diào)頻電機(jī)，調(diào)頻電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng), 旋轉(zhuǎn)曲軸帶動(dòng)第一碾壓曲拐轉(zhuǎn)動(dòng)，第一碾壓曲拐帶動(dòng)

4、第二碾壓曲拐旋轉(zhuǎn)，而第一碾壓曲拐與第二碾壓曲拐在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中不斷碾壓第一抗磨軟管，從而在第一抗磨軟管中產(chǎn)生真空，引起密封容積不斷變換，進(jìn)而將粘彈性磨粒流從粘彈性磨粒流箱體中不斷抽吸上來(lái)，不斷碾壓到粘彈性磨粒流工作上腔體中，從而將粘彈性磨粒流不斷擠壓拋光3D打印復(fù)雜曲面表面； III)拋光結(jié)束后，拔下第二抗磨軟管上的快連接頭，反向轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)頻電機(jī)，將粘彈性磨粒流工作上腔體及第一抗磨軟管中的殘留粘彈性磨料抽吸碾壓回粘彈性磨粒流料箱中，然后拔下第一抗磨軟管上的快連接頭，擰下螺栓，抬動(dòng)手柄打開粘彈性磨粒流工作腔上腔體，取出工件，并擦拭干凈。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)曲軸分別通過(guò)前支撐

5、圓錐滾子軸承和后圓錐滾子軸承固定于安裝套筒內(nèi)，安裝套筒通過(guò)螺栓與連接殼體相連，連接殼體通過(guò)螺栓與調(diào)頻電極相連接，連接時(shí)調(diào)頻電機(jī)與連接殼體及安裝套筒依靠止口定位，連接殼體通過(guò)其自身的法蘭盤與粘彈性磨粒流箱體上的法蘭座通過(guò)螺紋連接。4、根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的方法，其特征在于，第一抗磨軟管放置在具有定位槽的抗磨軟管箱體中，抗磨軟管箱體通過(guò)螺栓固定在安裝套筒上，在粘彈性磨粒流擠壓拋光3D打印復(fù)雜曲面過(guò)程中可通過(guò)蝶閥控制出口開度大小，從而控制流量大小，進(jìn)而調(diào)整粘彈性磨粒流的拋光速度。5、根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的方法，其特征在于，在3D打印設(shè)備打印缺損部分的3D打印實(shí)體時(shí)，同時(shí)還打印與3D打印實(shí)體一體成

6、型的定位圓柱，所述定位圓柱用于在拋光時(shí)固定3D打印實(shí)體。6、根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的方法，其特征在于，軟管采用室溫硫化硅橡膠材料。7、根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的方法，其特征在于，零件為金屬零件。說(shuō)明書一種復(fù)雜曲面零件的3D打印修復(fù)方法技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種3D打印方法，尤其涉及一種應(yīng)用于具有復(fù)雜曲面的金屬零件的3D打印修復(fù)方法。背景技術(shù)3D打印首先需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)所打印產(chǎn)品的需求，設(shè)計(jì)產(chǎn)品的三維圖形，而以往此產(chǎn)品三維圖形，主要依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，或者依靠原產(chǎn)品的二維圖紙生成。3D打印技術(shù)如今已被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品的制造中，而在產(chǎn)品的修復(fù)領(lǐng)域，3D打印技術(shù)的應(yīng)用卻存在難點(diǎn)。這是由于某些產(chǎn)品的缺損表

7、面往往是較為復(fù)雜的曲面，而不是規(guī)則、光滑的曲面。復(fù)雜腔體或復(fù)雜曲面的加工一直是加工制造業(yè)的難題，而缺損的零部件待修復(fù)部分大都為復(fù)雜腔體與復(fù)雜曲面。目前隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，對(duì)復(fù)雜零件，特別是具有復(fù)雜腔體與復(fù)雜曲面的金屬零件加工可以產(chǎn)生新的思路。同時(shí)，3D打印成型的部件表面的較高粗糙度往往不利于“縫合”在原產(chǎn)品的破損處，而傳統(tǒng)的加工工藝又無(wú)法對(duì)3D打印件的復(fù)雜曲面進(jìn)行有效的降糙加工。在現(xiàn)有技術(shù)中，一方面，一般采用掃描儀掃描零件，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)網(wǎng)格化后細(xì)分曲面的方式獲得曲面，這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)是算法簡(jiǎn)單，容易得到一個(gè)光滑的曲面，但是其不適用于復(fù)雜的不規(guī)則的曲面提取。另一方面，目前磨粒流拋光的傳輸方式

8、主要有兩種方法，第一種采用松散低粘度磨粒流，其含固量低，采用泵直接抽吸式加工，但一般用于精加工表面的拋光，其拋光表面一般都在微米或亞微米級(jí)，而3D打印零件一般表面粗糙度在毫米級(jí)或亞毫米級(jí)，所以低含固量的磨粒流對(duì)其表面去處量較少，幾乎對(duì)粗糙表面無(wú)作用。第二種采用聚合粘彈性磨粒流，其含估量極高，采用泵閥不能夠抽吸，所以采用液壓缸活塞推動(dòng)料缸活塞的方式直接擠壓聚合粘彈性磨粒流，但此方法，液壓系統(tǒng)的功率損失嚴(yán)重，特別是拆卸麻煩，并且加工一個(gè)零件首先需要研制專門的夾具，特別是3D打印金屬零件，其表面及其復(fù)雜，所以?shī)A具研制非常麻煩，并不適用于3D打印復(fù)雜曲面的拋光。如何精確得到被損傷零件復(fù)雜的修復(fù)表面，以

9、及如何獲得高品質(zhì)的3D打印產(chǎn)品的表面質(zhì)量，則涉及到對(duì)原始待修復(fù)的復(fù)雜表面數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確提取，以及如何在超精密加工過(guò)程中對(duì)打印成型的復(fù)雜曲面表面的微觀材料進(jìn)行去除，以實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的產(chǎn)品表面質(zhì)量。而上述兩個(gè)方面均是是目前急需解決的問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了提供一種對(duì)待修復(fù)的復(fù)雜曲面進(jìn)行高精度提取，并對(duì)打印成型后的零件缺損部分進(jìn)行加工以降低曲面的粗糙度的3D打印修復(fù)方法。具體采用如下技術(shù)方案：方法包括如下步驟：1）通過(guò)測(cè)量?jī)x器掃描完整原始零件采集原始曲面模型數(shù)據(jù)；2) 掃描零件缺損部分的復(fù)雜曲面，采用電流計(jì)在曲面外沿設(shè)置多個(gè)采樣的定位點(diǎn)；3）根據(jù)如下公式計(jì)算曲面外沿各個(gè)定位點(diǎn)的距離函數(shù)值S:其中

10、，Sxmin表示定位點(diǎn)在x坐標(biāo)上與其相鄰的兩個(gè)定位點(diǎn)間距離較小的距離值，Symin表示定位點(diǎn)在y坐標(biāo)上與其相鄰的兩個(gè)定位點(diǎn)間距離較小的距離值，Szmin表示定位點(diǎn)在z坐標(biāo)上與其相鄰的兩個(gè)定位點(diǎn)間距離較小的距離值，k表示距離權(quán)值；4）將各個(gè)定位點(diǎn)的距離函數(shù)值由大至小依序排列，并根據(jù)如下公式將序列中距離函數(shù)值最小的定位點(diǎn)V更新為V':其中，x，y，z分別為定位點(diǎn)V的三軸坐標(biāo)值，x'，y'，z'分別為定位點(diǎn)V'的三軸坐標(biāo)值；5）循環(huán)步驟3）-4）直至不再出現(xiàn)新的定位點(diǎn)，通過(guò)循環(huán)更新替換過(guò)程，定位點(diǎn)從曲面的外沿往內(nèi)延伸，最終由原始定位點(diǎn)及更新后的定位點(diǎn)采樣得到完

11、整的待修復(fù)曲面模型數(shù)據(jù)；6）將所述原始曲面模型數(shù)據(jù)與所述待修復(fù)曲面模型數(shù)據(jù)輸入CAD/CAM軟件中進(jìn)行三維重構(gòu)，然后輸出零件缺損部分的三維模型數(shù)據(jù)，將三維模型數(shù)據(jù)輸入3D打印設(shè)備中，最后得到零件的缺損部分的3D打印實(shí)體；7）將所述3D打印實(shí)體放入粘彈性磨粒流拋光系統(tǒng)進(jìn)行拋光，當(dāng)拋光結(jié)束后，取出工件，并擦拭干凈。優(yōu)選地，步驟7)所述拋光包括如下步驟：I)將粘彈性磨粒流拋光系統(tǒng)的快連接頭與轉(zhuǎn)接頭分開，向上抬動(dòng)手柄，將粘彈性磨粒流工作腔上腔體打開，將所述3D打印實(shí)體放入粘彈性磨粒流工作腔下腔體的配合圓柱槽內(nèi)，然后向粘彈性磨粒流工作腔下腔體中添加粘彈性磨粒流，當(dāng)粘彈性磨粒流填滿下腔體后，蓋上粘彈性磨粒

12、流上腔體；并用螺栓擰將粘彈性磨粒流工作上腔體與粘彈性磨粒流工作下腔體擰緊；然后通過(guò)快連接頭將第一抗磨軟管與粘彈性磨粒流工作腔上腔體上的轉(zhuǎn)接頭相連接；II)啟動(dòng)調(diào)頻電機(jī)，調(diào)頻電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng), 旋轉(zhuǎn)曲軸帶動(dòng)第一碾壓曲拐轉(zhuǎn)動(dòng)，第一碾壓曲拐帶動(dòng)第二碾壓曲拐旋轉(zhuǎn)，而第一碾壓曲拐與第二碾壓曲拐在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中不斷碾壓第一抗磨軟管，從而在第一抗磨軟管中產(chǎn)生真空，引起密封容積不斷變換，進(jìn)而將粘彈性磨粒流從粘彈性磨粒流箱體中不斷抽吸上來(lái)，不斷碾壓到粘彈性磨粒流工作上腔體中，從而將粘彈性磨粒流不斷擠壓拋光3D打印復(fù)雜曲面表面； III)拋光結(jié)束后，拔下第二抗磨軟管上的快連接頭，反向轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)頻電機(jī)，將粘彈

13、性磨粒流工作上腔體及第一抗磨軟管中的殘留粘彈性磨料抽吸碾壓回粘彈性磨粒流料箱中，然后拔下第一抗磨軟管上的快連接頭，擰下螺栓，抬動(dòng)手柄打開粘彈性磨粒流工作腔上腔體，取出工件，并擦拭干凈。優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)曲軸分別通過(guò)前支撐圓錐滾子軸承和后圓錐滾子軸承固定于安裝套筒內(nèi)，安裝套筒通過(guò)螺栓與連接殼體相連，連接殼體通過(guò)螺栓與調(diào)頻電極相連接，連接時(shí)調(diào)頻電機(jī)與連接殼體及安裝套筒依靠止口定位，連接殼體通過(guò)其自身的法蘭盤與粘彈性磨粒流箱體上的法蘭座通過(guò)螺紋連接。優(yōu)選地，第一抗磨軟管放置在具有定位槽的抗磨軟管箱體中，抗磨軟管箱體通過(guò)螺栓固定在安裝套筒上，在粘彈性磨粒流擠壓拋光3D打印復(fù)雜曲面過(guò)程中可通過(guò)蝶閥控制出口

14、開度大小，從而控制流量大小，進(jìn)而調(diào)整粘彈性磨粒流的拋光速度。優(yōu)選地，在3D打印設(shè)備打印缺損部分的3D打印實(shí)體時(shí)，同時(shí)還打印與3D打印實(shí)體一體成型的定位圓柱，所述定位圓柱用于在拋光時(shí)固定3D打印實(shí)體。優(yōu)選地，軟管采用室溫硫化硅橡膠材料。優(yōu)選地，零件為金屬零件。本發(fā)明具有如下有益技術(shù)效果：1、本發(fā)明的3D打印修復(fù)方法較之傳統(tǒng)手工修復(fù)有著精度高、成本低、易修改的優(yōu)點(diǎn)。2、本發(fā)明采用的復(fù)雜曲面提取算法可獲得與待修復(fù)的復(fù)雜表面相一致的三維實(shí)體模型，其效率大大高于三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x。3、相比較傳統(tǒng)泵閥控制的松散低粘度磨粒流拋光以及液壓擠壓推動(dòng)的聚合粘彈性磨粒流拋光，本發(fā)明采用電機(jī)直連傳輸曲軸，并通過(guò)曲軸碾壓抗磨

15、軟管傳輸高含固量的粘彈性磨粒流，使軟管內(nèi)傳輸周期變化的容積，從而將高含固量磨粒流直接輸送到3D打印成品工件的密封腔體內(nèi)拋光工件表面。4、通過(guò)快換接頭直接連接軟管，拆卸方便，軟管采用室溫硫化硅橡膠材料，其對(duì)溫度變化不敏感，而且其抗磨損，當(dāng)粘彈性磨粒流的反復(fù)高速通過(guò)其表面時(shí)，不能磨損輸送軟管。5、選用變頻電機(jī)，可以變頻調(diào)節(jié)碾壓速度，從而可以根據(jù)工件的復(fù)雜程度控制碾壓軟管速度。6、采用3D打印零件時(shí)自身生產(chǎn)定位圓柱，不用研制專門的拋光夾具。附圖說(shuō)明圖1 是本發(fā)明的方法流程圖。圖2 是本發(fā)明的粘彈性磨粒流拋光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖3 是室溫硫化硅橡膠軟管密封容積變化圖。具體實(shí)施方式1-粘彈性磨粒流箱體；2-法

16、蘭座；3-變頻電機(jī)；4-聯(lián)軸器；5-連接殼體；6-安裝套筒；7-抗磨軟管箱體；8- 前支撐圓錐滾子軸承；9-旋轉(zhuǎn)曲軸；10-后支撐圓錐滾子軸承； 11-密封圈；12-轉(zhuǎn)接頭；13- 蝶閥； 14 -工作腔與箱體連接螺栓； 15- 快連插頭：16 -第一抗磨軟管；17- 第二抗磨軟管；18 -快連接頭；19- 3D打印件；20- 粘彈性磨粒流工作腔上腔體；21-上下工作腔體連接螺栓；22-粘彈性磨粒流工作腔下腔體；23-轉(zhuǎn)接頭；24-手柄 25 法蘭；26-第一碾壓曲拐；27-第二碾壓曲拐；28-螺栓；29-螺栓；30-螺栓；如圖1所示，本發(fā)明的方法包括如下步驟：1）通過(guò)測(cè)量?jī)x器掃描原始零件采集

17、原始曲面模型數(shù)據(jù)；2) 掃描零件缺損部分的復(fù)雜曲面，采用電流計(jì)在曲面外沿設(shè)置多個(gè)采樣的定位點(diǎn)；3）根據(jù)如下公式計(jì)算曲面外沿各個(gè)定位點(diǎn)的距離函數(shù)值S:其中，Sxmin表示定位點(diǎn)在x坐標(biāo)上與其相鄰的兩個(gè)定位點(diǎn)間距離較小的距離值，Symin表示定位點(diǎn)在y坐標(biāo)上與其相鄰的兩個(gè)定位點(diǎn)間距離較小的距離值，Szmin表示定位點(diǎn)在z坐標(biāo)上與其相鄰的兩個(gè)定位點(diǎn)間距離較小的距離值，k表示距離權(quán)值；4）將各個(gè)定位點(diǎn)的距離函數(shù)值由大至小依序排列，并根據(jù)如下公式將序列中距離函數(shù)值最小的定位點(diǎn)V更新為V':其中，x，y，z分別為定位點(diǎn)V的三軸坐標(biāo)值，x'，y'，z'分別為定位點(diǎn)V'

18、的三軸坐標(biāo)值；5）循環(huán)步驟3）-4）直至不再出現(xiàn)新的定位點(diǎn)，通過(guò)循環(huán)更新替換過(guò)程，定位點(diǎn)從曲面的外沿往內(nèi)延伸，最終由原始定位點(diǎn)及更新后的定位點(diǎn)采樣得到完整的待修復(fù)曲面模型數(shù)據(jù)；6）將所述原始曲面模型數(shù)據(jù)與所述待修復(fù)曲面模型數(shù)據(jù)輸入CAD/CAM軟件中進(jìn)行三維重構(gòu)，然后輸出零件缺損部分的三維模型數(shù)據(jù)，將三維模型數(shù)據(jù)輸入3D打印設(shè)備中，最后得到零件的缺損部分的3D打印實(shí)體；7）將所述3D打印實(shí)體放入粘彈性磨粒流拋光系統(tǒng)進(jìn)行拋光。粘彈性磨粒流拋光系統(tǒng)如圖2所示，其對(duì)3D打印實(shí)體的拋光過(guò)程如下：首先，將快連接頭18與轉(zhuǎn)接頭23分開，然后向上抬動(dòng)手柄24，將粘彈性磨粒流工作腔上腔體20打開，將帶有長(zhǎng)定位

19、圓柱的3D打印零件19放入粘彈性磨粒流工作腔下腔體22的配合圓柱槽內(nèi)，然后向粘彈性磨粒流工作腔下腔體22中添加粘彈性磨粒流，當(dāng)粘彈性磨粒流填滿下腔體后，蓋上粘彈性磨粒流上腔體20；并用螺栓擰21將粘彈性磨粒流工作上腔體20與粘彈性磨粒流工作下腔體21擰緊；然后通過(guò)快連接頭將第一抗磨軟管16與粘彈性磨粒流工作腔上腔體20上的轉(zhuǎn)接頭23相連接；其次，啟動(dòng)調(diào)頻電機(jī)3，從而調(diào)頻電機(jī)3通過(guò)聯(lián)軸器4帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)曲軸9轉(zhuǎn)動(dòng)。其中旋轉(zhuǎn)主軸分別通過(guò)前支撐圓錐滾子軸承8和后圓錐滾子軸承10固定于安裝套筒6內(nèi)，而安裝套筒6通過(guò)螺栓29與連接殼體5相連，而連接殼體5通過(guò)螺栓30與調(diào)頻電極3相連接，連接時(shí)調(diào)頻電機(jī)3與連接殼體5及安裝套筒6依靠止口定位。另外連接殼體5通過(guò)其自身的法蘭盤與粘彈性磨粒流箱體1上的法蘭座通過(guò)螺紋連接。再次，旋轉(zhuǎn)曲軸9分別帶動(dòng)起其自身的曲拐26，與曲拐27旋轉(zhuǎn)，而曲拐26和曲拐27在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中不斷碾壓第一抗磨軟管16，從而在第一抗磨軟管中產(chǎn)生真空，引起密封容積不斷變換，從而將粘彈性磨粒流從粘彈性磨粒流箱體1中不斷抽吸上來(lái)，而不斷碾壓到粘彈性磨粒流工作上腔體20中，從而將粘彈性磨粒流不斷擠壓拋光3D打印復(fù)雜曲面表面。其中，第一抗磨軟管放置在具有定位槽的抗磨軟管箱體中，而抗磨軟管箱體通過(guò)螺栓28固定在安裝套筒6上。另外在粘彈性磨粒流擠壓