零部件的轻量化对提升航空航天装备效能意义极大,传统的制造技术难于满足小批量多品种零件的轻量化制造需求,而增材制造技术的发展为航空航天零部件的个性化制造打开新局面。本文以某型航空发动机附件支架为例,研究其受载荷的应力和变形情况、分析其传力路径,采用构型拓扑化的思路结合增材制造工艺特点,按传力路径优化材料分布和结构设计。结果表明优化后减重22.6%,一阶固有频率提高到279.9Hz,满足指标要求。面向增材制造优化的支架满足轻量化、集成化、功能结构一体化要求,本文所述的设计思路具有推广和借鉴意义。

以金属钛合金丝材Ti6A14V为研究对象,建立高斯面热源有限元分析模型,对不同熔覆厚度进行模拟仿真,研究分析Ti6A14V增材制造过程中的单道单层温度场、应力场变化,寻找出最优的方案并进行实验验证。结果表明Ti6A14V工件在制造过程中存在较大的温度场梯度,而且随着成形厚度的增加,工件内部热量积累和应力现象明显降低;在冷却过程中,基板与第一道成形层处容易产生应力集中,其产生的纵向应力在残余应力的分布中占主导地位。此研究结果可为金属Ti6A14V熔丝增材制造的工艺参数优化提供理论依据。

选择性激光熔融技术(SLM)是增材制造中重要的手段之一,对于传统成形方式中结构复杂,无法直接加工,需求量小的金属零部件,SLM技术具有明显优势。但是成形零件的表面有较多黏附颗粒及气孔等缺陷,这些缺陷导致了零件表面质量较差,从而制约了SLM技术的推广。因此,针对表面质量较差这一问题,使用射流电解加工技术对工件表面进行修整。该研究以SLM制备的316L不锈钢作为材料,以电流密度、加工时间、电解液温度三种工艺参数作为变量,以加工后的样件表面粗糙度及材料去除量作为响应指标。分析了工艺参数组合对射流电解修整SLM不锈钢材料这一工艺过程的影响,并在Design-Expert中建立了工艺参数与响应指标间的数学多项式方程。经分析后优化得出了五组工艺参数组合,对应不同加工后表面粗糙度,分别为(2~6)μm,并通过实际加工验证了粗糙度与材料去除量的...

为了设计舱门摇臂静力试验方案并验证试验方案的可行性,根据适航条款对静力试验机的主要参数进行了分析,明确了试验机对元件的加载要求,并进行了试验误差因素分析。运用SolidWorks对主要影响试验结果的夹具零件进行了结构设计,并通过ANSYS Workbench进行了不同加载方式下的应变误差分析,验证其强度、刚度是否满足使用要求。结合准则建立试验方案并对模拟元件进行试验。最终得到了在双95可靠性分析下舱门摇臂试验结果与有限元仿真结果的误差值,满足测试要求,验证了试验方案的可行性,同时也为类似元件的静力试验提供了理论基础和技术支撑,具有广泛的应用价值和现实意义。

为了验证增材制造的铝合金接头是否满足使用工况载荷要求,分析了影响试验精度的因素并确定试验夹具设计指标,设计了铝合金接头的静力试验方案并进行试验验证,获得了可靠的试验数据;通过试验结果与有限元仿真结果的比较,验证了试验方案的可行性和有限元分析结果的精度,为类似增材制造构件的静力试验提供了可参考的方法,具有工程应用价值和现实意义。

采用选择性激光烧结成形增材制造技术制备AlSi10Mg发动机气缸盖,对比测试了气缸盖产品和拉伸试棒在T6热处理前后的硬度、抗拉强度和断后伸长率的变化。利用激光粒度仪对AlSi10Mg粉末的粒度尺寸分布特征和粒形形貌表征的检测分析,借助金相显微镜和扫描电子显微镜对气缸盖的微观组织特征、共晶硅晶粒和固溶体晶粒的大小进行研究,并对其组织形貌与力学性能之间的对应关系进行了分析探讨。结果表明,热处理前后AlSi10Mg增材制造产品的硬度、抗拉强度和伸长率分别为126 HBW、445 MPa、6.5%和85.8 HBW、335 MPa、11%。

9月7日,经过200多个小时的持续工作,一个接近设备成形空间极限的超大尺寸钛合金复杂零件在昆明理工大学增材制造中心试制成功。该钛合金复杂零件尺寸达250 mm×250 mm×257 mm,零件及支撑总质量超过21 kg,是迄今为止利用激光选区熔融方法成形的最大单体钛合金复杂零件。激光选区熔融是金属3D打印方法中的一种,它以激光为热源,依照零件离散后的形状数据对铺好的金属粉末进行扫描,使金属粉末逐点熔化堆积,实现金属零件直接制造。通过这种方法制造出的金属零件力学性能优良、表面质量好、尺寸精度高,是金属3D打印领域的研究热点。但是,在金属激光3D打印过程中,会产生很高的残余应力,复杂结构零件成形时的应力变形、开裂等问题,尤其是激光3D打印钛合金时,这些问题更为突出。为此,昆明理工大学黎振华教授及其合作团队在粉末性能控制、构件结构...

针对某燃机叶片叶型部分形状复杂和轮廓度精度要求高的特点,提出了一种基于熔融沉积技术的燃机叶片快速熔模铸造方法,通过基于NURBS曲线的分层截面生成算法对燃机叶片STL(stereolithography)模型进行分层,提高燃机叶片模样的轮廓度精度,制订了燃机叶片快速熔模铸造工艺流程,采用三坐标测量机对燃机叶片铸件进行测量,对其两个关键截面进行型线轮廓度偏差分析与评价,结果表明:基于熔融沉积技术的快速熔模铸造燃机叶片铸件在轮廓精度方面满足要求,快速熔模铸造工艺流程合理、可行。

航空发动机的涡轮叶片作为动力产生的主心脏,具有“弯”、“宽”、“掠”、“扭”、“薄”的特点,为了保证发动机的机能平稳性,常在叶片上设计微小气膜冷却孔结构以保证涡轮发动机的进口温度平衡。然而针对这种复杂直纹面上的微小孔加工在传统钻削加工与特种电化学加工中目前主要存在着加工效率低以及质量精度差的问题。为了解决减材制造复杂型面上的微小孔加工技术问题,提出了一种基于增材制造特性的带气膜孔叶片快速成型工艺方法。从增材制造的材料成型特性入手,建立快速成型中各阶段的成型工艺参数与成型质量间的作用关系,并结合多目标函数优化法利用Matlab软件实现成型工艺参数的最优化。实验结果表明,该方法只需传统减材制造的1/5周期即可快速成型出综合精度达IT8,且表面粗糙度在3μm以下的制件,因此该技术的研究对实现复杂...

3D打印技术近些年来飞速发展,但其距离全面产业化仍有很长路程.文中对3D打印技术概念及发展历程和现状进 行了概述,针对现阶段3D打印技术的瓶颈进行了分析,列举3D打印技术发展的瓶颈,并对打破瓶颈方法进行了初步探讨.