先進(jìn)加工技術(shù)含數(shù)控加工部分和增材制造部分

先進(jìn)數(shù)控技術(shù)分析基于CATIA的飛行器數(shù)控加工技術(shù)分析全組目錄航空制造業(yè)特點(diǎn)數(shù)控系統(tǒng)分析機(jī)床分析轉(zhuǎn)換成代碼前處理代碼后處理分析航空增材制造分析基于CATIA的飛行器數(shù)控加工技術(shù)分析1序言2航空制造業(yè)特點(diǎn)4航空增材制造分析個(gè)人目錄基于CATIA的飛行器數(shù)控加工技術(shù)分析序言101課題來(lái)源

由于我之前在進(jìn)行學(xué)科課程設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)數(shù)控加工技術(shù)產(chǎn)生了較為濃厚的興趣，對(duì)于沈飛車(chē)間的加工的零件和機(jī)床感到很“親切”，結(jié)合我們之前在學(xué)習(xí)飛行器制造工藝學(xué)課程時(shí)對(duì)數(shù)控加工的技術(shù)知識(shí)，于是想到做這方面的專題報(bào)告。

在暑假中，我在閱讀新聞時(shí)偶然得知沈陽(yáng)飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)公司于2005年突破了飛機(jī)鈦合金小型、次承力結(jié)構(gòu)件激光增材制造關(guān)鍵技術(shù)，并成功實(shí)現(xiàn)在我國(guó)某型艦載機(jī)上的進(jìn)行裝機(jī)工程應(yīng)用，使我國(guó)成為當(dāng)時(shí)繼美國(guó)（2002年）之后國(guó)際上第2個(gè)實(shí)現(xiàn)激光增材制造鈦合金小型、次承力構(gòu)件實(shí)際裝機(jī)工程應(yīng)用的國(guó)家，在進(jìn)一步查閱關(guān)于增材制造的資料，對(duì)原有的報(bào)告進(jìn)行了進(jìn)一步的完善。

基于CATIA的飛行器數(shù)控加工技術(shù)分析基于CATIA的飛行器數(shù)控加工技術(shù)分析2航空制造業(yè)特點(diǎn)2.0引言

對(duì)于一個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)，航空航天工業(yè)是制造業(yè)最為重要的組成部分之一，也是科技含量最高的制造領(lǐng)域之一，體現(xiàn)了國(guó)防科技工業(yè)現(xiàn)代化水平和國(guó)家現(xiàn)代制造業(yè)實(shí)力，在國(guó)防現(xiàn)代化和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著舉足輕重的作用。

為了對(duì)所加工零件有更深入的了解，現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行分析。航空制造業(yè)總體特點(diǎn)帶筋件的分析自由曲面基于CATIA的飛行器數(shù)控加工技術(shù)分析構(gòu)件特點(diǎn)2.1航空制造業(yè)總體特點(diǎn)大量采用自由曲面形式16

從形式的角度，為了到良好的氣動(dòng)性能，結(jié)構(gòu)上大量采用自由曲面形式，其準(zhǔn)確成型難度較大。

我們?cè)阝k金車(chē)間參觀了部分軍機(jī)的鈑金復(fù)雜曲面的成型過(guò)程基于CATIA的飛行器數(shù)控加工技術(shù)分析基于CATIA的飛行器數(shù)控加工技術(shù)分析2.1航空制造業(yè)總體特點(diǎn)較多形成各種復(fù)雜型腔26某型戰(zhàn)斗機(jī)構(gòu)件型腔圖

從外觀的角度，為了減輕結(jié)構(gòu)重量并增強(qiáng)結(jié)構(gòu)性能，在飛行器構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行等強(qiáng)度設(shè)計(jì)，其直接結(jié)果就是往往需要在結(jié)構(gòu)上形成各種復(fù)雜型腔，其中型腔靠近外形的槽腔常為直紋曲面，而且具有復(fù)雜的槽腔、筋條、凸臺(tái)和減輕孔等特征。

我們?cè)跀?shù)控加工車(chē)間參觀了我國(guó)某大型運(yùn)輸機(jī)的翼肋成型及殲擊機(jī)的機(jī)翼構(gòu)件成型過(guò)程?；贑ATIA的飛行器數(shù)控加工技術(shù)分析2.1航空制造業(yè)總體特點(diǎn)大量采用整體構(gòu)件36

隨著航空制造工業(yè)的快速發(fā)展，由于現(xiàn)代飛機(jī)性能要求和設(shè)計(jì)水平不斷提高，為了進(jìn)一步提升結(jié)構(gòu)效率，大型航空整體結(jié)構(gòu)件逐漸替代了傳統(tǒng)的螺栓連接和鉚接的飛機(jī)組合件，且使用整體制造水平的普遍提升，使得整體結(jié)構(gòu)件成為廣泛采用的主要承力構(gòu)件。

相對(duì)于傳統(tǒng)拼接的結(jié)構(gòu)，它不但可減少零件數(shù)目，降低結(jié)構(gòu)重量，而且接縫少，密封性好，裝配簡(jiǎn)單，使飛機(jī)等的結(jié)構(gòu)效率和可靠性成倍甚至數(shù)十倍地提高?；贑ATIA的飛行器器數(shù)控加加工技術(shù)術(shù)分析2.1航空制造造業(yè)總體體特點(diǎn)制造過(guò)程程中材料料去除率率大46為了降低低飛機(jī)等等飛行器器的自身身結(jié)構(gòu)重重量，增增大攜帶帶負(fù)載的的能力和和實(shí)現(xiàn)更更遠(yuǎn)的飛飛行距離離，飛行行器制造造過(guò)程中中其航空空整體結(jié)結(jié)構(gòu)件由由整塊大大型毛坯坯直接““掏空””加工而而成，其其通常去去除量能能達(dá)到70%，加工周周期長(zhǎng)。美國(guó)的F-22飛機(jī)中尺尺寸最大大的Ti6Al4V鈦合金整整體加強(qiáng)強(qiáng)框，所所需毛坯坯模鍛件件重達(dá)2796千克，而而實(shí)際際成形零零件重量量不足144千克，材材料的的利用率率不到4.90%?；贑ATIA的飛行器器數(shù)控加加工技術(shù)術(shù)分析2.1航空制造造業(yè)總體體特點(diǎn)加工變形形問(wèn)題嚴(yán)嚴(yán)重56從加工產(chǎn)產(chǎn)品的良良品率的的角度，，飛行器器上的結(jié)結(jié)構(gòu)件往往往由于于其設(shè)計(jì)計(jì)水平較較高而加加工變形形問(wèn)題嚴(yán)嚴(yán)重，影影響加工工效率，，而當(dāng)面面臨如尺尺寸大、、材料去去除率高高、剛性性差等特特點(diǎn)時(shí)，，這些問(wèn)問(wèn)題更更更加凸顯顯，當(dāng)工工件從夾夾具上取取下后，，往往產(chǎn)產(chǎn)生彎曲曲、扭曲曲、彎扭扭組合等等加工變變形，使使零件難難以達(dá)到到設(shè)計(jì)要要求。由由于不同同飛機(jī)結(jié)結(jié)構(gòu)件采采用不同同材料毛毛坯和不不同加工工方式，，它們產(chǎn)產(chǎn)生變形形的方式式與程度度也不盡盡相同。。我國(guó)中航航工業(yè)集集團(tuán)民用用飛機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)包合作作生產(chǎn)中中，飛機(jī)機(jī)座艙前前、后側(cè)側(cè)骨架數(shù)數(shù)控加工工后會(huì)發(fā)發(fā)生彎曲曲變形．．整體梁梁、接頭頭等加工工后出現(xiàn)現(xiàn)彎曲和和扭轉(zhuǎn)變變形?；贑ATIA的飛行器器數(shù)控加加工技術(shù)術(shù)分析2.1航空制造造業(yè)總體體特點(diǎn)性能要求求較高66加工精度度形位精度度重量控制制使用壽命命基于CATIA的飛行器器數(shù)控加加工技術(shù)術(shù)分析2.2鋁合金的的在飛行行器上的的應(yīng)用近年來(lái)，，隨著航航空材料料的快速速發(fā)展，，鈦合金金、鋁合合金和復(fù)復(fù)合材料料成為航航空整體體結(jié)構(gòu)件件的主要要結(jié)構(gòu)材材料，且且在戰(zhàn)斗斗機(jī)等高高機(jī)動(dòng)性性飛行器器中所占占比重越越來(lái)越大大，但是是航空鋁鋁合金仍仍然是應(yīng)應(yīng)用最為為廣泛的的金屬材材料，尤尤其是在在民用大大飛機(jī)中中更是如如此。在在各種民民用大飛飛機(jī)系列列機(jī)型中中，鋁合合金使用用量基本本在70%以上，其其中，波波音747中的鋁合合金使用用量高達(dá)達(dá)到81%，有＂空空中巨無(wú)無(wú)霸＂之之稱的A380飛機(jī)的結(jié)結(jié)構(gòu)材料料中鋁合合金占66%。其中，，鋁合金金主要用用來(lái)制作作航空航航天產(chǎn)品品的受力力結(jié)構(gòu)件件，如隔隔框、大大梁、翼翼肋、巧巧條、起起落架等等零件。。從制造的的角度，，模鍛件件和預(yù)拉拉伸板材材是鋁合合金整體體結(jié)構(gòu)件件毛坯材材料的兩兩種主要要形式。。隨著金金屬板制制造水平平的提高高，平面面類整體體結(jié)構(gòu)件件、板、、框、肋肋、梁的的鋁合金金零件已已普遍采采用預(yù)拉伸板板，在沈沈飛車(chē)間間中也大大量使用用。預(yù)拉伸板板材通過(guò)過(guò)在專用用板材拉拉伸機(jī)上上預(yù)先給給材料少少量的塑塑性變形形，改變變板材內(nèi)內(nèi)部原有有應(yīng)力分分布狀態(tài)態(tài)，減小小與均勻勻化內(nèi)部部固有應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)態(tài)。航空空鋁合金金超厚板板（>40mm）是一種種用量較較大，需需要采用用先進(jìn)加加工技術(shù)術(shù)的新型型關(guān)鍵結(jié)結(jié)構(gòu)材料料。如德德國(guó)生產(chǎn)產(chǎn)的厚280mm，長(zhǎng)20mm的鋁合金金預(yù)拉伸伸板材，，由其制制造的整整體結(jié)構(gòu)構(gòu)件壁厚厚為2-3ｍｍ，廣廣泛應(yīng)用用于波音音軍事運(yùn)運(yùn)輸機(jī)C-17和波音777、737飛機(jī)上。?；贑ATIA的飛行器器數(shù)控加加工技術(shù)術(shù)分析2.3帶筋件的的總體特特點(diǎn)分析析結(jié)構(gòu)常見(jiàn)見(jiàn)：從工藝知知識(shí)、編編程經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)、形狀狀的角度度分析飛飛機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的的筋這類類形狀零零件，可可得知，，筋是飛飛機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)件中最最常見(jiàn)的的形狀之之一。綜合性強(qiáng)強(qiáng)：筋通常起起提高結(jié)結(jié)構(gòu)件強(qiáng)強(qiáng)度的作作用，也也有部分分筋有一一些特殊殊的功用用。其形狀是由由結(jié)構(gòu)件件本身的的設(shè)計(jì)，，以及工工藝等諸諸多因素素決定的的。薄壁結(jié)構(gòu)構(gòu)：由于飛機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)件件本身要要求零件件在保證證強(qiáng)度的的情況下下盡可能能輕，因因而通常常情況下下筋的寬寬度只有有3-4mm，屬于薄薄壁結(jié)構(gòu)構(gòu)。種數(shù)豐富富：飛機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的的筋形狀狀各異，，數(shù)量多多，常位位于槽腔腔、輪廓廓之間或或槽腔內(nèi)內(nèi)部01課題目的的2.3帶筋件的的總體特特點(diǎn)分析析拓?fù)溥叄?，指筋邊2，由主拓?fù)鋼涿媾c側(cè)側(cè)拓?fù)涿婷嫦嘟坏牡膬蓷l凸凸邊列組組成，3，筋頂面加加工刀軌軌計(jì)算的的原始驅(qū)驅(qū)動(dòng)幾何何元素，，也是筋筋特征合合并的依依據(jù)）主拓?fù)涿婷妫?，指筋頂面面，2，通常由平平面、圓圓柱面或或自由曲曲面組成成，3，筋特征的的主要加加工區(qū)域域約束面：1，約束面為為筋兩端端的端面面2，約束面通通常為槽槽腔的側(cè)側(cè)壁面，一般為一一些平面面或直紋紋面3，常常需要要單獨(dú)進(jìn)進(jìn)行加工工側(cè)拓?fù)涿婷妫?，指筋的側(cè)側(cè)面2，通常由平平面、圓圓柱面或或曲面組組成3，構(gòu)成槽腔腔側(cè)面、、或輪廓廓側(cè)面，，其加工工受到所所處部位位的影響響筋底面：1，筋的底面面2，通常多為為平面3，筋底面在在筋的側(cè)側(cè)面加工工中限定定了筋側(cè)側(cè)面加工工的范圍圍特征基于CATIA的飛行器器數(shù)控加加工技術(shù)術(shù)分析2.3帶筋件的的分析加工內(nèi)容容151)頂面的加加工筋特征都都需要加加工筋頂頂部分1，筋特征加加工中最最主要的的部分，，2，飛機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)件筋特特征的數(shù)數(shù)控編程程中編程占很大大的比例例。3，是筋特征征加工中中情況最最多，工工藝最復(fù)雜的部部分。2)約束面的的加工在一部分分筋中，，存在約約束面需需要單獨(dú)獨(dú)加工，1，為了精加加工約束束面2，在筋頂面上上加工出足足夠的空間間，為之后筋頂面面加工的進(jìn)進(jìn)刀做準(zhǔn)備備。3)筋側(cè)面的加加工往往在銑槽腔內(nèi)內(nèi)壁面或銑銑輪廓面時(shí)時(shí)順帶完成(只有在開(kāi)口口筋或獨(dú)立立筋中，若若筋的強(qiáng)度不夠，筋筋的側(cè)面才才需要單獨(dú)獨(dú)加工)?；贑ATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析2.3帶筋件的分分析筋加工順序序的安排25筋約束面筋頂面筋側(cè)面基于CATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析2.3帶筋件的分分析通常情況下下，一般先先加工約束束面，后加加工筋側(cè)面面。選用這這個(gè)加工順順序理由是是：如圖所所示，在筋筋頂面加工工中，若約約束面未加加工完成，，則當(dāng)?shù)毒呔咦叩娇拷s束面的的位置，由由于約束面面處還存在在粗加工余余量，將導(dǎo)導(dǎo)致銑刀側(cè)側(cè)面突然出出現(xiàn)大的切切削量，刀刀具易損。。所以，此此類情況，，通常都是是先加工約約束面，再再加工筋頂頂面.筋側(cè)面的加加工，一般般都在加工工筋頂面之之后。由于于筋是一類類薄壁結(jié)構(gòu)構(gòu)，筋的寬寬度通常只只有3～4mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于于筋的長(zhǎng)度度和高度。。在筋頂面面、約束面面和側(cè)面的的加工中，，筋頂面的的加工最易易發(fā)生變形形。為了防止頂頂面加工時(shí)時(shí)發(fā)生大的的變形，通常在筋的的側(cè)面還未未加工，還還留有粗加加工余量，，即筋的寬寬度方向上上還有一定定厚度時(shí)，，先將筋頂頂部分加工工完成，之之后再加工工筋的側(cè)面面?；贑ATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析2.3帶筋件的分分析筋頂面對(duì)筋筋加工的影影響35頂面的加工工，主要受受筋頂面各各面類型的的影響，通通常需要考考慮有如下下一些通用用的原則：：（1）爬坡原則：盡量實(shí)現(xiàn)現(xiàn)從筋頂面面較低處向向筋頂面較較高處進(jìn)行行加工，方方便排屑，，減少刀具具摩損。平平底刀側(cè)刃刃加工，適適合自下往往上加工零零件，當(dāng)運(yùn)運(yùn)動(dòng)軌跡自自上往下時(shí)時(shí)，刀具底底部將參與與切削，而而平底刀底底部的切削削能力較弱弱，容易損損傷刀具和和工件。（2）小坡度下滑滑原則：當(dāng)筋頂面面加工不可可避免的要要從筋頂面面較低處向向較高處加加工時(shí)，盡盡量使下滑滑坡度較小小的方向?yàn)闉榧庸し较蛳颉＃?）刀軌應(yīng)避免免位于筋頂頂中線上：當(dāng)?shù)毒咧兄行奈挥诒槐患庸そ铐旐數(shù)闹芯€上上時(shí)，加工工時(shí)震動(dòng)大大，故刀軌軌最好偏移移一個(gè)距離離，保證切切削時(shí)的平平穩(wěn)性。（4）開(kāi)敞性原則則：從無(wú)干涉涉部位進(jìn)刀刀進(jìn)行加工工。在不考考慮過(guò)渡圓圓弧面的情情況下，根根據(jù)筋頂面面類型的不不同，如圖圖2-7所示，筋分分為如下3種情況：a）平頂筋；；b）斜頂筋；；c）曲頂筋。?；贑ATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析2.3帶筋件的分分析筋兩端連接接支撐情況況對(duì)筋加工工的影響45筋是一類薄薄壁結(jié)構(gòu)，，其兩端是是否有連接接支撐，影影響筋強(qiáng)度度的大小，，也影響筋筋的加工，，尤其對(duì)筋筋側(cè)面的加加工影響較較大。為防防止筋側(cè)面面加工時(shí)發(fā)發(fā)生大的變變形，工藝藝員必須根根據(jù)筋兩端端連接支撐撐情況的不不同，采用用不同的加加工工藝方方案。根據(jù)據(jù)筋兩端是是否有連接接支撐，可可將筋分為為下列3種類型：（a）筋兩端都有有連接支撐撐。在飛機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，此此類筋最多多，它一般般位于槽腔腔之間或處處于輪廓上上，兩端都都與其它筋筋或其它特特征相交，，強(qiáng)度相對(duì)對(duì)較大。（b）筋一端無(wú)連連接支撐。該類筋又又稱開(kāi)口筋筋，其一端端與其它特特征相交，，另一端無(wú)無(wú)連接。（c）筋兩端都無(wú)無(wú)連接支撐撐。該類筋又稱稱獨(dú)立筋，，通常位于于槽腔內(nèi)部部，不與槽槽腔壁面相相交。在民民用飛機(jī)結(jié)結(jié)構(gòu)件中，，此類筋還還常分布于于輪廓上，，成耳片狀狀，又稱耳耳片筋?；贑ATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析2.3帶筋件的分分析筋所處位置置情況的不不同對(duì)筋加加工的影響響55位于外輪廓廓上的筋的的加工和在在結(jié)構(gòu)件內(nèi)內(nèi)部的筋的的加工有所所不同。輪輪廓上的筋筋的加工，，除了受筋筋自身類型型、形狀的的影響，通通常還受裝裝夾方案、、工藝凸臺(tái)臺(tái)位置以及及輪廓面精精度要求等等因素的影影響。按筋筋在飛機(jī)結(jié)結(jié)構(gòu)件中的的位置的不不同，如圖圖，可分為為下列3種情況：a）筋在槽之間間b）筋在槽之內(nèi)內(nèi)c）筋在輪廓上上基于CATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析2.4自由曲面設(shè)設(shè)計(jì)隨著現(xiàn)代科科技及工業(yè)業(yè)的發(fā)展，，自由曲面面已廣泛應(yīng)應(yīng)用于各行行各業(yè)，大大到汽車(chē)外外形，飛機(jī)機(jī)機(jī)身，船船舶船體，，小到電話話機(jī)座等，，因此，如何何精確、高高效地設(shè)計(jì)計(jì)和制造自自由曲面件件成為必須須解決的問(wèn)問(wèn)題。由于于自由曲面面一般比較較復(fù)雜，計(jì)計(jì)算比較繁繁瑣，程序序段很多，，用手工編編程是難以以完成的，，應(yīng)盡可能能采用自動(dòng)動(dòng)編程。自自動(dòng)編程時(shí)時(shí)，程序員員根據(jù)零件件圖樣和工工藝要求，，使用相關(guān)關(guān)CAD/CAM軟件，先用用CAD功能模塊進(jìn)進(jìn)行建模，，然后利用用CAM模塊產(chǎn)生刀刀具路徑，，進(jìn)而用后后置處理程程序產(chǎn)生數(shù)數(shù)控程序，，可以通過(guò)過(guò)軟件傳給給數(shù)控機(jī)床床，完成自自由曲面的的加工?；贑ATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析如何更好應(yīng)應(yīng)對(duì)上述制造要要求基于CATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析3航空增材制制造分析基于CATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析3.1增材技術(shù)概概述3.2我國(guó)的應(yīng)用用情況3.3發(fā)展歷史3.4技術(shù)特點(diǎn)3.5增材技術(shù)的的種類及介介紹3.6發(fā)展方向基于CATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析3.1增材技術(shù)概概述增材制造(additivemanufacturing，AM)技術(shù)是通過(guò)過(guò)CAD設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采采用材料逐逐層累加的的方法制造造實(shí)體零件件的技術(shù)，，其基本原理理是離散-堆積原理。。自20世紀(jì)80年代末，增增材制造技技術(shù)逐步發(fā)發(fā)展，期間間也被稱為為“材料累加制制造”(materialincreasemanufacturing)、“快速原型”(rapidprototyping)、“分層制造”(1ayeredmanufacturing)、“實(shí)體體自由制造造”(solidfree-formfabrication)、“3D打印技術(shù)”(3Dprinting)等，，名名稱稱各各異異的的叫叫法法，，分分別別從從不不同同側(cè)側(cè)面面表表達(dá)達(dá)了了該該制制造造技技術(shù)術(shù)的的特特點(diǎn)點(diǎn)。?；谟贑ATIA的飛飛行行器器數(shù)數(shù)控控加加工工技技術(shù)術(shù)分分析析該技技術(shù)術(shù)源源于于20世紀(jì)紀(jì)80年代代的的美美國(guó)國(guó)，，它它是是將將表面面工工程程、、材材料料工工程程、、數(shù)數(shù)字字建建模模、、自自動(dòng)動(dòng)化化控控制制等等多多項(xiàng)項(xiàng)前前沿沿技技術(shù)術(shù)相結(jié)結(jié)合合而而形形成成的的新新興興制制造造技技術(shù)術(shù)，，被被英英國(guó)國(guó)雜雜志志《《經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)學(xué)學(xué)人人》》譽(yù)譽(yù)為為“制造造業(yè)業(yè)的的革革命命??！”3.1增材材技技術(shù)術(shù)概概述述基于于CATIA的飛飛行行器器數(shù)數(shù)控控加加工工技技術(shù)術(shù)分分析析在航航空空領(lǐng)領(lǐng)域域使使用用較較多多的的高高性性能能大大型型金金屬屬構(gòu)構(gòu)件件的的激激光光增增材材制制造造，，指的的是是通通過(guò)過(guò)長(zhǎng)長(zhǎng)期期激激光光逐逐點(diǎn)點(diǎn)掃掃描描、、逐逐線線搭搭接接、、逐逐層層熔熔化化凝凝固固堆堆積積（（增增材材制制造造）），，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)三三維維復(fù)復(fù)雜雜零零件件的的““近近凈凈成成形形””。。實(shí)實(shí)際際上上是是激激光光超超常常冶冶金金／／快快速速凝凝固固高高性性能能““材材料料制制備備””與與大大型型復(fù)復(fù)雜雜構(gòu)構(gòu)件件逐逐層層增增材材““直直接接制制造造””的的一一體體化化過(guò)過(guò)程程（（即即材材料料制制備備／／零零件件成成形形一一體體化化、、成成形形／／控控性性一一體體化化））。?；谟贑ATIA的飛飛行行器器數(shù)數(shù)控控加加工工技技術(shù)術(shù)分分析析3.2我國(guó)國(guó)的的應(yīng)應(yīng)用用情情況況我國(guó)國(guó)該該項(xiàng)項(xiàng)技技術(shù)術(shù)的的應(yīng)應(yīng)用用道道路路上上較較為為突突出出，，目目前前應(yīng)應(yīng)用用的的型型號(hào)號(hào)有有如如下下所所示示1，在在民民用用飛飛機(jī)機(jī)上上，，C919大飛飛機(jī)機(jī)駕駕駛駛艙艙玻玻璃璃窗窗框框架架和和緣緣條條零零件件.2，在在軍軍用用飛飛機(jī)機(jī)上上，，艦艦載載戰(zhàn)戰(zhàn)斗斗機(jī)機(jī)-殲15，多多用用途途戰(zhàn)戰(zhàn)斗斗轟轟炸炸機(jī)機(jī)殲殲-16，隱隱形形戰(zhàn)戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)殲殲20，隱隱形形戰(zhàn)戰(zhàn)斗斗機(jī)機(jī)殲殲-31，運(yùn)運(yùn)-20大型型運(yùn)運(yùn)輸輸機(jī)機(jī)。?；谟贑ATIA的飛飛行行器器數(shù)數(shù)控控加加工工技技術(shù)術(shù)分分析析3.3發(fā)展展歷歷史史目前前，，該該技技術(shù)術(shù)正正在在歐歐美美掀掀起起如如火火如如荼荼的的產(chǎn)產(chǎn)業(yè)業(yè)化化發(fā)發(fā)展展熱熱潮潮，，并并已已廣廣泛泛應(yīng)應(yīng)用用于于創(chuàng)創(chuàng)意意設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)、、醫(yī)醫(yī)療療保保健健、、航航空空航航天天、、汽汽車(chē)車(chē)制制造造、、模模具具制制作作、、影影視視教教育育等等。。其其發(fā)發(fā)展展過(guò)過(guò)程程中中的的重重大大事事件件發(fā)發(fā)生生時(shí)時(shí)間間如如下下所所示示：：1995中國(guó)國(guó)提提出出技技術(shù)術(shù)構(gòu)構(gòu)想想1978美國(guó)國(guó)提提出出技技術(shù)術(shù)構(gòu)構(gòu)想想2000AMS4999美國(guó)國(guó)裝裝機(jī)機(jī)工工程程應(yīng)應(yīng)用用F-22和F/A-l8E/F2012電子子束束熔熔絲絲成成形形J-152007中國(guó)國(guó)裝裝機(jī)機(jī)工工程程應(yīng)應(yīng)用用c9192013電子子束束熔熔絲絲成成形形F-35基于于CATIA的飛飛行行器器數(shù)數(shù)控控加加工工技技術(shù)術(shù)分分析析1978美國(guó)聯(lián)合合技術(shù)研研究心提提出并被被命名為為“激光逐層層上釉”工藝。實(shí)際上早早在１９９７８年年美國(guó)聯(lián)聯(lián)合技術(shù)術(shù)研究中中心就已已提出出并被命命名為“激光逐層層上釉”工藝，提提出通過(guò)過(guò)激光熔熔化／快快速凝固固逐層堆堆積原理理制造致致密金屬屬構(gòu)件的的技術(shù)思思路，雖然當(dāng)時(shí)時(shí)已明確確指出了了現(xiàn)代金金屬件激激光增材材制造技技術(shù)的幾幾乎全部部?jī)?yōu)點(diǎn)，，但由于于受當(dāng)時(shí)時(shí)工業(yè)激激光器功功率及數(shù)數(shù)控技術(shù)術(shù)水平的的限制，，該技術(shù)術(shù)并未立立即引起起人們的的注意。。3.3發(fā)展歷史史基于CATIA的飛行器器數(shù)控加加工技術(shù)術(shù)分析1995西北工業(yè)業(yè)大學(xué)提提出激光光增材制制造的技技術(shù)構(gòu)思思。我國(guó)開(kāi)展展航空制制造領(lǐng)域域增材制制造技術(shù)術(shù)和應(yīng)用用研究最最具代表表性的單單位主要要是西北北工業(yè)大大學(xué)和北北京航空空航天大大學(xué)。西北工工業(yè)大學(xué)學(xué)于1995年開(kāi)始在在國(guó)內(nèi)率率先提出出以獲得得極高(相當(dāng)于鍛鍛件)性能構(gòu)件件為目標(biāo)標(biāo)的激光光增材制制造的技技術(shù)構(gòu)思思，并在迄今今近20年的時(shí)間間里持續(xù)續(xù)進(jìn)行了了LSF技術(shù)的系系統(tǒng)化研研究工作作，形成成了包括括材料、、工藝、、裝備和和應(yīng)用技技術(shù)在內(nèi)內(nèi)的完整整的技術(shù)術(shù)體系，，并在多多個(gè)型號(hào)號(hào)飛機(jī)、、航空發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)上上獲得了了廣泛的的裝應(yīng)用用。3.3發(fā)展歷史史基于CATIA的飛行器器數(shù)控加加工技術(shù)術(shù)分析1998激光增材材制造構(gòu)構(gòu)件逐步步進(jìn)入美美軍項(xiàng)目目中。MTS公司出資資與約翰翰霍普金金斯大學(xué)學(xué)、賓州州州立大大學(xué)開(kāi)展展了飛機(jī)機(jī)機(jī)身鈦鈦合金結(jié)結(jié)構(gòu)件的的激光直直接沉積積技術(shù)研研究，在在對(duì)鈦合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)件激光光增材制制造技術(shù)術(shù)進(jìn)行了了大量研研究并取取得重要要進(jìn)展的的基礎(chǔ)上上，于1998年成立了了專門(mén)從從事航空空鈦合金金構(gòu)件激激光增材材制造技技術(shù)工工程化應(yīng)應(yīng)用的AeroMet公司。3.3發(fā)展歷史史基于CATIA的飛行器器數(shù)控加加工技術(shù)術(shù)分析2000美國(guó)SAE協(xié)會(huì)制定定了Ti-6Al-4V合金LSF成形的美美國(guó)航空空材料標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)AMS4999。美國(guó)SAE協(xié)會(huì)于2001年制定了了Ti-6Al-4V合金LSF成形的美美國(guó)航空空材料標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)AMS4999(該標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)在在2011年進(jìn)行行了了修訂訂AMS499A)，這個(gè)事事件在全球掀起起了金屬屬零件直直接增材材制造的的第一次次熱潮。值得注意意的是，，在增材材制造技技術(shù)發(fā)展展的早期期，美國(guó)國(guó)軍方就就已對(duì)這這項(xiàng)技術(shù)術(shù)的發(fā)展展給予了了相當(dāng)?shù)牡年P(guān)注。。3.3發(fā)展歷史史基于CATIA的飛行器器數(shù)控加加工技術(shù)術(shù)分析2006中航工業(yè)業(yè)北京航航空制造造工程研研究所開(kāi)開(kāi)發(fā)了國(guó)國(guó)內(nèi)首臺(tái)臺(tái)電子束束熔絲沉沉積成形形設(shè)備。。中航工業(yè)業(yè)北京航航空制造造工程研研究所目目前開(kāi)發(fā)發(fā)的國(guó)內(nèi)內(nèi)最大的的電子束束成形設(shè)設(shè)備真空空室，有有效加工工范圍1.5mx0.8mx3m,5軸聯(lián)動(dòng)，，雙通道道送絲。。在此基基礎(chǔ)上，，研究了了TC4,TA15,TC11、TC18,TC21等鈦合金金以及A100超高強(qiáng)度度鋼的力力學(xué)性能能。3.3發(fā)展歷史史基于CATIA的飛行器器數(shù)控加加工技術(shù)術(shù)分析2007我國(guó)突破破了飛機(jī)機(jī)鈦合金金小型、、次承力力結(jié)構(gòu)件件激光增增材制造造關(guān)鍵技技術(shù)并成成功實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在型號(hào)號(hào)飛機(jī)上上的裝機(jī)機(jī)工程應(yīng)應(yīng)用。北京航航空航航天大大學(xué)與與沈陽(yáng)飛飛機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)研研究所所、第一一飛機(jī)機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)研究究院、、沈陽(yáng)飛飛機(jī)工工業(yè)集集團(tuán)公公司、西安安飛機(jī)機(jī)工業(yè)業(yè)集團(tuán)團(tuán)公司司等單單位長(zhǎng)長(zhǎng)期““產(chǎn)學(xué)學(xué)研””緊密密合作作，于于2005年突破破了飛飛機(jī)鈦鈦合金金小型型、次次承力力結(jié)構(gòu)構(gòu)件激激光增增材制制造關(guān)關(guān)鍵技技術(shù)并并成功功實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在型型號(hào)飛飛機(jī)上上的裝裝機(jī)工工程應(yīng)應(yīng)用，，使我我國(guó)成成為當(dāng)當(dāng)時(shí)繼繼美國(guó)國(guó)（2002年）之之后國(guó)國(guó)際上上第２２個(gè)個(gè)實(shí)實(shí)現(xiàn)激激光增增材制制造鈦鈦合金金小型型、次次承力力構(gòu)件件實(shí)際際裝機(jī)機(jī)工程程應(yīng)用用的國(guó)國(guó)家。。2008年以來(lái)來(lái)先后后在包包括ＣＣ９９１９９大型型客機(jī)機(jī)等大大飛機(jī)機(jī)在內(nèi)內(nèi)的多多種型型號(hào)飛飛機(jī)的的研制制和生生產(chǎn)中中工程程應(yīng)用用。這這一可可喜突突破也也使我我國(guó)成成為目目前世世界上上唯一一突破破飛機(jī)機(jī)鈦合合金大大型整整體主主承力力構(gòu)件件激光光增材材制造造技術(shù)術(shù)并裝裝機(jī)工工程應(yīng)應(yīng)用的的國(guó)家家。。。3.3發(fā)展歷歷史基于CATIA的飛行行器數(shù)數(shù)控加加工技技術(shù)分分析2012在我國(guó)國(guó)某型型戰(zhàn)機(jī)機(jī)上試試飛，，電子子束熔熔絲成成形制制造的的鈦合合金零零件在在國(guó)內(nèi)內(nèi)飛機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)上率率先實(shí)實(shí)現(xiàn)了了裝機(jī)機(jī)應(yīng)用用。據(jù)報(bào)道道稱，，為一一種艦艦載戰(zhàn)戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)。3.3發(fā)展歷歷史基于CATIA的飛行行器數(shù)數(shù)控加加工技技術(shù)分分析2013裝有電電子束束熔絲絲沉積積成形形鈦合合金零零件的的F-35飛機(jī)已已于2013年初試試飛。。據(jù)報(bào)道道，裝裝有電電子束束熔絲絲沉積積成形形鈦合合金零零件的的F-35飛機(jī)已已于2013年初試試飛。。LockheedMartin公司選選定了了F-35飛機(jī)的的襟副副翼梁梁，準(zhǔn)準(zhǔn)備用用電子子束熔熔絲沉沉積成成形代代替鍛鍛造，，預(yù)期期零件件成本本降低低60%。近期期，美美國(guó)Sciaky公司采采用EBF3技術(shù)以以及與與鍛件件結(jié)合合的組組合制制造技技術(shù)已已經(jīng)為為L(zhǎng)ockheedMar-tin公司制制造了了F-35聯(lián)合攻攻擊戰(zhàn)戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)的垂垂尾、、襟翼翼副梁梁，LockheedMartin公司也也宣稱稱，已已在F-35II型戰(zhàn)斗斗機(jī)上上應(yīng)用用了900多個(gè)增增材制制造的的零件件。不過(guò)，，需要要指出出的是是，目目前Boeing和LockheedMartin公司在在飛機(jī)機(jī)上裝裝機(jī)應(yīng)應(yīng)用的的增材材制造造零件件主要要還是是非結(jié)結(jié)構(gòu)件件。3.3發(fā)展歷歷史基于CATIA的飛行行器數(shù)數(shù)控加加工技技術(shù)分分析3.4技術(shù)特特點(diǎn)隨著新新軍事事變革革，航航空裝裝備要要滿足足空軍軍戰(zhàn)略略轉(zhuǎn)型型和空空軍建建設(shè)的的需求求，其其制造造和維維修保保障能能力必必須與與時(shí)俱俱進(jìn)，，而先先進(jìn)的的裝備備制造造和維維修技技術(shù)則則是加加快提提升國(guó)國(guó)家軍軍事實(shí)實(shí)力的的重要要因素素。增增材制制造技技術(shù)以以其快快速制制造的的優(yōu)勢(shì)勢(shì)，在在2014年11月美國(guó)防防部年會(huì)設(shè)設(shè)備展示會(huì)會(huì)上，增材材制造技術(shù)術(shù)不但有一一個(gè)專題研研討，還在在其他多個(gè)個(gè)專題中被被提及，由由此，其重重要地位可可見(jiàn)一斑。?；贑ATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析所制造材料料性能優(yōu)異異18在航空材料料領(lǐng)域，目目前已經(jīng)取取得了技術(shù)術(shù)突破，使使用微米級(jí)級(jí)別的鈦金金屬顆粒，，而后均勻勻打造出產(chǎn)產(chǎn)品，其構(gòu)構(gòu)件的承載載力等力學(xué)學(xué)性能就要要比其鑄造造件強(qiáng)得多多。其原因因如下：（1）零件具有有晶粒細(xì)小小、成分均均勻、組織織致密的快快速凝固非非平衡組織織，綜合力力學(xué)性能優(yōu)優(yōu)異。（2）從理論上上說(shuō)，零部部件越多越越不安全，，結(jié)合部通通常都是隱隱患。無(wú)縫縫連接作為為增材制造造技術(shù)的一一大亮點(diǎn)，，不僅減少少了零部件件的數(shù)量，，簡(jiǎn)化了裝裝配工作，，提高了裝裝備的生產(chǎn)產(chǎn)質(zhì)量，其其安全性和和可靠性也也隨之提高高。3.4技術(shù)特點(diǎn)基于CATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析降低設(shè)備的的全壽命期期成本。28采用本技術(shù)術(shù)可以極大大降低成本本，王明華華團(tuán)隊(duì)利用用激光快速速成形技術(shù)術(shù)制造出我我國(guó)自主研研發(fā)的大型型客機(jī)C919的主風(fēng)擋窗窗框，在此此之前只有有歐洲一家家公司能夠夠做，僅每件模具費(fèi)費(fèi)就高達(dá)200萬(wàn)美元，而而利用激光光快速成形形技術(shù)制作作的零件成本不不及模具的的1/10。且維修方方便，基于于金屬增材材制造的高高性能修復(fù)復(fù)技術(shù)保證證航空構(gòu)件件的全壽命命期的質(zhì)量量與成本。。3.4技術(shù)特點(diǎn)基于CATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析生產(chǎn)周期短短38傳統(tǒng)的制造造工藝相當(dāng)當(dāng)復(fù)雜，增增材制造顛顛覆了傳統(tǒng)統(tǒng)制造的生生產(chǎn)方式，，它是一個(gè)個(gè)材料逐層層疊加的的過(guò)程，，這種數(shù)字字化制造模模式將車(chē)、、銑、刨、、鉗等復(fù)雜雜工序省去去，直接根根據(jù)三維模模型數(shù)據(jù)生生成任何形形狀的產(chǎn)品品，可以將將許多組合合部件集為為一體，大大大降低了了制造工藝藝的復(fù)雜性性。如在C-919的制造中，，現(xiàn)在僅需55天，中國(guó)就可可以“打印出”C-919客機(jī)的主風(fēng)風(fēng)擋整體窗窗框。歐洲一家飛飛機(jī)制造公公司表示，，他們生產(chǎn)產(chǎn)同樣的東東西至少要兩年年。當(dāng)然，他他們使用是是傳統(tǒng)的生生產(chǎn)飛機(jī)部部件的方式式。近凈成成形，只需需一步完成成；加工設(shè)設(shè)計(jì)靈活度度高，可以以實(shí)現(xiàn)特殊殊功能零部部件的“原位”鑄造等等。。這樣就大大大降低了了制造成本本，提高了了制造效率率與加工質(zhì)質(zhì)量。3.4技術(shù)特點(diǎn)基于CATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析制造裝備簡(jiǎn)簡(jiǎn)單。48傳統(tǒng)方法對(duì)對(duì)制造技術(shù)術(shù)及裝備的的要求高，，通常需要要大規(guī)格鍛鍛坯加工及及大型鍛造造模具制造造、萬(wàn)噸級(jí)級(jí)以上的重重型液壓鍛鍛造裝備，，制造工藝藝相當(dāng)復(fù)雜雜，生產(chǎn)周周期長(zhǎng)、制制造成本高高，例如，傳統(tǒng)統(tǒng)飛機(jī)鈦合合金大型關(guān)關(guān)鍵構(gòu)件的的制造方法法是鍛造和和機(jī)械加工工，先要熔熔鑄大型鈦鈦合金鑄錠錠、鍛造制制坯、加工工大型鍛造造模具，然然后再用萬(wàn)萬(wàn)噸級(jí)水壓壓機(jī)等大型型鍛造設(shè)備備鍛造出零零件毛坯，，最后再對(duì)對(duì)毛坯零件件進(jìn)行大量量機(jī)械加工工。整個(gè)工工序下來(lái)，，耗時(shí)費(fèi)力力，有的構(gòu)構(gòu)件，光大大型模具的的加工就要要用一年以以上的時(shí)間間，要?jiǎng)佑糜脦兹f(wàn)噸級(jí)級(jí)的水壓機(jī)機(jī)來(lái)工作，，甚至還需需要輔助設(shè)設(shè)施。增材制造設(shè)設(shè)備便于攜攜帶，甚至至可以用于于前沿陣地地維修保障障。增材制制造設(shè)備不不需要大型型的輔助設(shè)設(shè)備，體積積小，占用用空間少，，設(shè)備移動(dòng)動(dòng)調(diào)整方便便，它可以以不受場(chǎng)地地和環(huán)境限限制，甚至至實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程程制造。只只要有專用用設(shè)備和適適用的原材材料，可以以在任何地地方實(shí)現(xiàn)生生產(chǎn)。3.4技術(shù)特點(diǎn)基于CATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析4.4技術(shù)特點(diǎn)基于CATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析3.4技術(shù)特點(diǎn)基于CATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析通過(guò)組合制制造技術(shù)改改造提升傳傳統(tǒng)航空制制造技術(shù)58將傳統(tǒng)的數(shù)數(shù)控機(jī)床立立式加工設(shè)設(shè)備進(jìn)行升升級(jí)，使其其能夠采用用激光工程程化凈成形形實(shí)現(xiàn)金屬屬3D打印。該項(xiàng)項(xiàng)目獲得美美國(guó)制造資資助，由Optomec公司牽頭，，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)隊(duì)包括MachMotion公司、TechSolve公司、洛克克希德丁公公司和美國(guó)國(guó)陸軍貝尼尼特實(shí)驗(yàn)室室。該項(xiàng)項(xiàng)目通過(guò)采采用模塊化化設(shè)計(jì)方式式，嵌入最最新的控制制系統(tǒng)、軌軌跡規(guī)劃系系統(tǒng)和質(zhì)量量監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)，能將任任意的數(shù)控控機(jī)床升級(jí)級(jí)使其具備備3D打印功能，，從而經(jīng)經(jīng)濟(jì)有效地地實(shí)現(xiàn)增材材和減材制制造工藝的的結(jié)合。從而經(jīng)濟(jì)有有效地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)增材和減減材制造工工藝的結(jié)合合。該項(xiàng)項(xiàng)目證明了了美國(guó)制造造有效加速速增材制造造技術(shù)向主主流制造技技術(shù)過(guò)渡的的使命，這這一成果將將有望對(duì)制制造業(yè)產(chǎn)生生改變游戲戲規(guī)則的影影響。一臺(tái)機(jī)床同同時(shí)具備增增材和減材材功能，將將極大地影影響企業(yè)的的加工能力力和成本效效益。美美國(guó)制造還還將進(jìn)一步步討論數(shù)控控機(jī)床升級(jí)級(jí)3D打印技術(shù)，，并探討討在車(chē)間集集成先進(jìn)增增材制造技技術(shù)的挑戰(zhàn)戰(zhàn)機(jī)遇及長(zhǎng)長(zhǎng)期影響。。3.4技術(shù)特點(diǎn)基于CATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析此外，本技術(shù)還可可應(yīng)用于機(jī)機(jī)床的維修修等，報(bào)廢的零零部件或者者整機(jī)基本本上作為廢廢品處理，，如此連鎖鎖損失，造造成了更大大的浪費(fèi)。。本平臺(tái)之之LCD技術(shù)是一種種激光熔覆覆仿形修復(fù)復(fù)技術(shù)，在在鋼鐵行業(yè)業(yè)用處極為為廣泛。采采用LCD激光熔覆沉沉積技術(shù)，，既能使失失效或報(bào)廢廢設(shè)備及零零部件重新新使用，又又可以使新新品延長(zhǎng)使使用壽命，，甚至可以以多次修復(fù)復(fù)。據(jù)調(diào)查查，寶鋼、、鞍鋼、本本鋼、首鋼鋼、武鋼、、唐鋼、太太鋼、攀鋼鋼、包鋼，，都對(duì)沉積積技術(shù)非常常感興趣，，有的已從從中受益。。3.4技術(shù)特點(diǎn)基于CATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析可設(shè)計(jì)能力力強(qiáng)68可以制造一一些過(guò)去無(wú)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的的航空功能能結(jié)構(gòu)，顯顯著提升航航空構(gòu)件的的效能，實(shí)實(shí)現(xiàn)先進(jìn)飛飛機(jī)結(jié)構(gòu)的的輕量化、、緊湊性和和多功能設(shè)設(shè)計(jì)，AirBus公司通過(guò)對(duì)對(duì)飛機(jī)短艙艙鉸鏈進(jìn)行行拓?fù)鋬?yōu)化化設(shè)計(jì)，使使最終制造造的零件減減重60%，并解決了了原有設(shè)計(jì)計(jì)所存在的的使用過(guò)程程中高應(yīng)力力集中問(wèn)題題。3.4技術(shù)特點(diǎn)基于CATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析材料利用率率高78材料利用率率高，美國(guó)國(guó)的F-22飛機(jī)中尺寸寸最大的Ti6Al4V鈦合金整體體加強(qiáng)框，，所需毛坯坯模鍛件重重達(dá)2796千克，而而實(shí)際成形形零件重量量不足144千克，材材料的利用用率不到4.90%，2010年，利用激激光直接制制造C919達(dá)中央翼根根肋，傳統(tǒng)統(tǒng)鍛件毛坯坯重達(dá)1607千克，而利用激激光成形技技術(shù)制造的的精坯重量量?jī)H為136千克，節(jié)省省了91.5%的材料，并且經(jīng)過(guò)性性能測(cè)試，，其性能比比傳統(tǒng)鍛件件還要好。。另外傳統(tǒng)飛飛機(jī)制造業(yè)業(yè)不僅耗時(shí)時(shí)久，而且且浪費(fèi)太多多材料。一一般只有10%的原材料能能被利用，，剩下的在在鑄模、鍛鍛造、切割割和拋光工工序中就損損失了。3.4技術(shù)特點(diǎn)基于CATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析可制造材料料種類多88除常見(jiàn)的PLA，ABS等塑料材料料外，在金金屬方面主主要包括鈦鈦合金、鎳鎳基高溫合合金、不銹銹鋼、合金金鋼及Ｒｅｅ等難熔金金屬，現(xiàn)在在常見(jiàn)的可可制造材料料為T(mén)C4，M100鋼，TA15、TA12鈦合金及Inconel718合金材料。。此外進(jìn)行行相關(guān)改裝裝后還可以以加工多種種有機(jī)材料料。3.4技術(shù)特點(diǎn)基于CATIA的飛行器數(shù)數(shù)控加工技技術(shù)分析3.5增材技術(shù)的的種類及介介紹經(jīng)過(guò)短短42年的發(fā)展，，其技術(shù)種種類因其多多種多樣的的出發(fā)點(diǎn)而而種類繁多多，而且，，相似于電電子行業(yè)的的“摩爾定定律”在每每個(gè)月都會(huì)會(huì)新的重大大技術(shù)突破破，如上個(gè)個(gè)月22日，華中科科技大學(xué)的的張海鷗教教授主導(dǎo)研研發(fā)的金屬屬3D打印新技術(shù)術(shù)“智能微微鑄鍛”，，相似于Sciaky的EBAM技術(shù)相似，，但是有望望改變國(guó)際際上由西方方國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)導(dǎo)的金屬走走絲3D打印格局局。基于CATIA的飛行器器數(shù)控加加工技術(shù)術(shù)分析3.5增材技術(shù)術(shù)的種類類及介紹紹基于CATIA的飛行器器數(shù)控加加工技術(shù)術(shù)分析激光選區(qū)區(qū)熔化成成形技術(shù)術(shù)是以原原型制造造技術(shù)為為基本原原理發(fā)展展起來(lái)的的一種先先進(jìn)的激激光增材材制造技技術(shù)。通通過(guò)專用用軟件對(duì)對(duì)零件三三維數(shù)模模進(jìn)行切切片分層層，獲得得各截面面的輪廓廓數(shù)據(jù)后后，利用用高能量量激光束束根據(jù)輪輪廓數(shù)據(jù)據(jù)逐層選選擇性地地熔化金金屬粉末末，通過(guò)過(guò)逐層鋪鋪粉，逐逐層熔化化凝固堆堆積的方方式，制制造三維維實(shí)體零零件。選區(qū)激光光熔化技技術(shù)SLM(SelectiveLaserMelting)3.5增材技術(shù)術(shù)的種類類及介紹紹基于CATIA的飛行器器數(shù)控加加工技術(shù)術(shù)分析（1）成型能能力強(qiáng)，，可以實(shí)實(shí)現(xiàn)力學(xué)學(xué)性能優(yōu)優(yōu)于鑄件件的高復(fù)復(fù)雜性構(gòu)構(gòu)件的直直接制造造，成形形件的復(fù)復(fù)雜性基基本不受受限制。。加工死死角位置置可直接接成形，，避免加加工殘留留，組件件整體成成形可減減少連接接結(jié)構(gòu)數(shù)數(shù)量，實(shí)實(shí)現(xiàn)輕量量化?？煽梢灾圃煸靷鹘y(tǒng)方方法無(wú)法法成形的的復(fù)雜零零件，對(duì)對(duì)零件設(shè)設(shè)計(jì)和實(shí)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)優(yōu)化意意義重大大。SLM是三維打打印家族族中，在在成形件件的復(fù)雜雜程度方方面，名名列第一一，可完完成嵌套套性、蜂蜂窩性和和三維曲曲線腔管管性結(jié)構(gòu)構(gòu)的成形形。選區(qū)激光光熔化技技術(shù)SLM(SelectiveLaserMelting)3.5增材技術(shù)術(shù)的種類類及介紹紹基于CATIA的飛行器器數(shù)控加加工技術(shù)術(shù)分析（2）精度高，，激光選選區(qū)熔化化成形技技術(shù)通常常采用粒粒徑30μm左右的超超細(xì)粉末末為原材材料，圖圖4為激光選選區(qū)熔化化成形技技術(shù)制造造鈦合金金零件所所使用的的TC4超細(xì)球形形粉，通通常鋪粉粉厚度＜＜100μμm（最薄鋪鋪粉厚度度可達(dá)20μm），每個(gè)個(gè)加工層層控制的的很薄，，可達(dá)到到30μm。另外該該技術(shù)還還使用了了光斑很很小的激激光束，，可使成成形的零零件具有有很高的的尺寸精精度（可可達(dá)0.1mm）以及優(yōu)優(yōu)異的表表面質(zhì)量量（粗糙糙度Ra可達(dá)30~50μm），圖5為選區(qū)激激光熔化化成形TC4鈦合金表表面形貌貌。因此此該技術(shù)術(shù)具有精精度高、、表面質(zhì)質(zhì)量?jī)?yōu)異異等特點(diǎn)點(diǎn)，制造造的零件件只需進(jìn)進(jìn)行簡(jiǎn)單單的噴砂砂或拋光光即可直直接使用用。由于于材料及及切削加加工的節(jié)節(jié)省，其其制造成成本可降降低20%~40%，生產(chǎn)周周期也將將縮短80%。選區(qū)激光光熔化技技術(shù)SLM(SelectiveLaserMelting)3.5增材技術(shù)術(shù)的種類類及介紹紹基于CATIA的飛行器器數(shù)控加加工技術(shù)術(shù)分析（3）通常成成形尺寸較小小，只能進(jìn)進(jìn)行單種種材料的的直接成成形，目目前成熟熟的商用用化裝備備的成形形尺寸一一般小于于300mm。（4）成型效率率低，SLM技術(shù)的沉沉積效率率要比LSF技術(shù)低1～2個(gè)數(shù)量級(jí)級(jí)，（5）利用率高高，材料利利用率很很高，一一般在90%以上，若若設(shè)計(jì)和和操作得得當(dāng)，合合格率幾幾乎為100%。（6）材料上上，目前前激光增增材制造造對(duì)于鋁鋁、鎂等等一類低低熔點(diǎn)高高活性合合金的成成熟度還還較低，，較為成成功的案案例主要要集中于于AlSi10Mg合金的SLM成形。AlSi10Mg合金相當(dāng)當(dāng)于我國(guó)國(guó)的ZL104合金。給給出了SLM成形AlSi10Mg合金的力力學(xué)性能能?？梢砸钥吹?，，SLM成形AlSi10Mg合金的力力學(xué)性能能遠(yuǎn)高于于鑄造ZL104合金T6態(tài)的力學(xué)學(xué)性能。。這一方方面來(lái)源源于SLM成形過(guò)程程中AlSi10Mg合金的沉沉積組織織相比鑄鑄態(tài)合金金會(huì)顯著著細(xì)化，，同時(shí)SLM成形過(guò)程程中激光光多層往往復(fù)沉積積的再熱熱處理也也使得合合金在成成形的同同時(shí)還經(jīng)經(jīng)受了充充分的時(shí)時(shí)效處理理。（7）成型有保保護(hù)氣體體，成形環(huán)環(huán)境一般般為真空空或保護(hù)護(hù)氣氛，，避免成成形件二二次污染染。（8）成形件的的各項(xiàng)力力學(xué)性能能指標(biāo)高高于鑄件件，接近近鍛件。。3.5增材技術(shù)術(shù)的種類類及介紹紹基于CATIA的飛行器器數(shù)控加加工技術(shù)術(shù)分析電子束自自由成形形制造技技術(shù)EBF3(ElectronBeamFreeformFabrication)3.5增材技術(shù)術(shù)的種類類及介紹紹基于CATIA的飛行器器數(shù)控加加工技術(shù)術(shù)分析選區(qū)激光光熔化技技術(shù)SLM(SelectiveLaserMelting)3.5增材技術(shù)術(shù)的種類類及介紹紹基于CATIA的飛行器器數(shù)控加加工技術(shù)術(shù)分析激光選區(qū)區(qū)熔化LCD(LaserCladdingDeposition)3.5增材技術(shù)術(shù)的種類類及介紹紹基于CATIA的飛行器器數(shù)控加