[发明专利]一种壳类零件变厚度曲面分层、路径规划及工艺控制方法

摘要

一种壳类零件变厚度曲面分层、路径规划及工艺控制方法，先进行基于壳类零件曲面轮廓特征的曲面切层，得到不等厚曲面切层；然后进行基于测地线路径规划；最后进行五轴打印机工艺控制，对于模型表面轮廓线为直线的不等厚零件，利用G代码自带线性插值控制走丝速度和喷头高度实现变层厚直线打印；对于表面轮廓线为曲面的不等厚零件，利用梯形近似等效曲面，计算吞吐量，通过控制走丝速度和喷头高度来实现曲面的打印；本发明可以显著提高零件的表面光洁度和力学性能。

主权项

1.一种壳类零件变厚度曲面分层、路径规划及工艺控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)基于壳类零件曲面轮廓特征的曲面切层，包括以下步骤：/n1.1)输入模型文件：构建制品的三维模型，并对三维模型进行三角剖分；/n1.2)标记上下表面：首先批量选取正面朝z轴负半轴，即面片法向量第三个坐标z<0的三角面片及面片上的所有点，提取三角网格的边缘边界并向内偏置得到一条封闭折线，保留封闭折线内部和折线上的三角网格顶点作为三维模型的底层三角面片；然后批量选取正面朝z轴正半轴，即面片法向量第三个坐标z>0的三角面片及面片上的所有点，提取三角网格的边缘边界并向内偏置得到一条封闭折线，保留封闭折线内部和折线上的三角网格顶点作为三维模型的顶层三角面片，其余面片作为曲面分层的分割边界曲面；/n1.3)获取等高线：对上下表面进行基于其等高线分别划分成相同数量的空间曲线，空间曲线依照高度顺序进行编号，并使得上下表面编号相等的空间曲线相匹配；/n1.4)曲线等分及最短距离点匹配：将相对应的空间曲线进行n等分各得到n个点，然后使用最短距离算法使得离得最近的点一一对应，并将对应点相连后根据所切层数进行等分处理；/n1.5)线段等分及样条插值：将不同相连线段在同等位置的等分点进行曲面样条插值后即得到不等厚曲面切层；/n2)基于测地线路径规划，包括以下步骤：/n2.1)基于步骤1.5)得到的不等厚曲面切层获取需要路径规划的三角网格；/n2.2)求需要路径规划的三角网格的各顶点到起始点的测地线距离场，并提取等距线作为路径；/n2.3)生成首层曲面路径和高层曲面路径，以及挤出量的信息；/n2.4)若有待路径规划的三角网格，返回步骤2.1)继续，反之，将路径信息写入gcode文件，结束；/n3)五轴打印机工艺控制：对于模型表面轮廓线为直线的不等厚零件，利用G代码自带线性插值控制走丝速度和喷头高度实现变层厚直线打印；对于表面轮廓线为曲面的不等厚零件，利用梯形近似等效曲面，计算吞吐量，通过控制走丝速度和喷头高度来实现曲面的打印。/n