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应用激光:基于正交试验的SLM成形件精度多目标优化

2023-04-07
摘要:本文将从多角度构建优化设计模型,涵盖精度内容里的多项指标,如尺寸精度与形状精度,期望利用工艺参数的优化,从总体上提升制件总体精度。

  【作 者】杨丽;李大胜;陈兴强;丁国华

  【前 言】

  在制造强国的大环境下,增材制造技术以自身无可比拟的优势得到了制造领域的高度重视,在航空航天领域、生物医疗领域具有广阔的应用前景。

  目前,国内外学者对 SLM 成形技术做了相关学术研究,主要集中在成形缺陷和制件力学性能方面,如朱成凯等[1]研究激光振镜延时处理对 SLM成形件表面质量的影响;高显鹏等[2]研究了能量密度对复合材料成形质量的影响规律;齐振佳等[3]研究了材料变化对制件力学性能的影响,得出添加微量硼可以有效细化原始柱状晶。目前,由于高设计自由度和高精度零件的应用推广,人们对成形件的精度也提出了更高的要求[4],主要是制件表面粗糙度。如陈曦等[5]研究如何通过后处理的方法提高表面粗糙度;Fox等[6]针对不同的零件结构,研究了垂悬结构表面粗糙度的影响因素;Song等[7]研究了工艺参数对表面粗糙度的影响。但制件精度是一个多方位的指标,不单单由表面粗糙度一个参数决定。鉴于此种情况,本文将从多角度构建优化设计模型,涵盖精度内容里的多项指标,如尺寸精度与形状精度,期望利用工艺参数的优化,从总体上提升制件总体精度。

  【结 论】

  对316L粉末进行SLM 正交试验,以制件整体精度最优为总目标,分配粗糙度、轮廓度、尺寸精度各自的权重,得到了多目标优化模型,并利用试验数据分析出最优加工工艺参数及形状参数。在对测量结果进行分析过程中,发现部分制件的单目标得分存在反向性,即针对同一个制件,某一单目标的得分最高,另一单目标的得分最低。这也从一个侧面反映出整体优化的实际意义,只有从整体上考 虑,才能不失偏颇,得到一个较好的整体精度。

  以下是正文:

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标签: 成形