[发明专利]一种零部件损伤的激光立体仿形修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属或是非金属零部件的修复技术领域，特别是涉及一种零部件损伤的激光立体仿形修复方法。

背景技术

逆向仿形，又称为逆向工程，是一种零部件或产品再现过程。通过红外线或是激光对原零部件或产品的外部形貌进行跟踪、扫描，再利用特定的软件对所扫描的外貌点进行采集，分析，借助软件绘图功能，还原零部件或产品的三维图像，进而形成图纸。

作为一项新的先进制造技术，激光立体仿形技术（即3D打印技术），它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

飞机结构件、发动机零部件、金属模具等贵重零部件在服役一段时间后，会出现不同形式的损伤而无法继续正常使用，另外零部件制造过程中也容易出现误加工造成的损伤。这些零部件一般较贵重，出现上述情况往往进行报废处理，造成极大的经济损失。传统的解决工艺包括以下两种方式：1）损伤的零部件进行报废处理，直接舍弃，用新的零部件进行替换；2) 对零部件的损伤部位进行修复后，按照加工图纸重新加工。但是这两种工艺都存在其自身的局限性。对于方式1)来说，对于失效零部件来说，损伤处体积较零部件的总体积来说，还是比较小的，若是直接报废，会造成大量的浪费，尤其是对原材料和加工的浪费；对于方式2)来说，虽然能在一定程度上解决对原材料的浪费，实现材料的循环利用，但是后续加工工序复杂，基本上保留了原零部件的所有加工工艺，且对图纸准确性依赖十分高，加工周期长。且上述两种工艺都仅适用于金属材料。因此现有技术中，尤其是针对非金属零部件的修复并没有一种很好的解决方案。

发明内容

本发明基于上述现有技术问题，通过结合逆向工程和激光立体仿形（3D打印）两种技术，创新的提出一种基于三维扫描和求差建模的激光立体仿形修复方法，利用三维扫描软件得到损伤零部件和标准零部件的模型数据，并对两者进行比对求差获得待修复区域的精确模型，然后控制数控系统按照待修复区域的精确模型通过激光熔覆头将修复材料逐层沉积在损伤零部件的待修复区域，完成损伤零部件的精密修复。本发明能够在保证较高精度的条件下，对金属或非金属零部件进行精密修复，由于能够精确的按照待修复区域的精准模型进行修复，使得修复尺寸更加接近原尺寸，修复后的零部件只需对表面进行打磨即可使用，大大节省了后续机加工时间，并大大缩短了修复周期，同时修复材料与原损伤部位为冶金结合，结合力强，性能稳定性高，成品率高，并大大降低了对贵重零部件、精密零部件的修复成本，而且本发明所述方法不仅可以适用于金属材料部件，更可以应用在非金属材料部件上，具有广阔的推广应用前景。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种零部件损伤的激光立体仿形修复方法，包括以下步骤：

步骤（1）、对损伤零部件对应的标准零部件的外观进行三维扫描，建立零部件未发生损伤前的标准结构模型；

步骤（2）、对损伤零部件的外观进行三维扫描，获得损伤零部件的实际结构模型；

步骤（3）、对步骤（1）得到的标准结构模型和步骤（2）获得的实际结构模型进行比对求差处理，得到与损伤零部件的损伤区域完全对应的修复区结构模型；

步骤（4）、根据步骤（3）得到的修复区结构模型判定损伤零部件上的损伤类型，对于损伤部位相对于零部件正常表面向外凸出的外凸型损伤执行步骤（5），对于损伤部位相对于零部件正常表面向内凹陷的内凹型损伤执行步骤（6）；

步骤（5）、将损伤零部件的外凸型损伤加工处理成内凹型损伤，然后重复执行步骤（2）至步骤（4）；

步骤（6）、控制激光立体仿形设备按照步骤（3）确定的修复区结构模型对损伤零部件的损伤区域进行激光熔敷修复；

步骤（7）、对步骤（6）修复后的损伤零部件进行检验。

进一步的根据本发明所述的激光立体仿形修复方法，其中步骤（1）中对标准零部件的一部分外观进行扫描，并建立标准结构模型，标准零部件的该部分外观对应于损伤零部件发生损伤的外观部位；其中步骤（2）中对损伤零部件发生损伤的外观部位进行三维扫描，获得实际结构模型，且所述实际结构模型与所述标准结构模型对应于零部件整体的同一结构部位。