一种基于片间盲区优化工艺的复杂曲面均匀喷涂制造方法

摘要

本发明公开了一种基于片间盲区优化工艺的复杂曲面均匀喷涂制造方法，首先根据工件的几何和拓扑特征对STL模型进行分片，将原始工件曲面分割为若干简单的近似平面子片分别进行处理；然后根据喷枪喷涂成型模型及相应的工艺生产指标，优化求解喷枪的移动速度和行程间距等关键喷涂参数，以生成子片内的喷涂路径；再通过提取各相邻子片边缘之间的位置关系和喷枪的行进方向，分别针对几种常见的典型盲区情况采用分段采样的方法建立均匀喷涂的数值模型；最后统一采用遗传算法对盲区喷涂路径进行优化求解。本发明节省了涂料和人力成本，从而有利于提高喷涂生产的效益，具有良好的应用价值和经济前景。

主权项

一种基于片间盲区优化工艺的复杂曲面均匀喷涂制造方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)首先基于几何尺寸进行子片划分，重点考虑工件表面的弯曲程度，采用双背离角算法将复杂工件曲面分割为一个个近似平面的曲面；其次是在几何尺寸划分的基础上，结合工件的拓扑特性，采用投影法将其进一步分割，划分为拓扑结构简单的工件曲面，以便于处理工件存在孔洞的情况；(2)根据所建立的涂层累积速率模型，以涂层期望厚度和涂层均匀性为混合优化目标，建立相应的优化模型，然后采用黄金分割搜索法求解得到喷涂速度和行程间距，在此基础上采用包围盒投影方法获得优化的简单子片内喷涂轨迹点；(3)通过提取各相邻子片边缘之间的位置关系和喷枪的行进方向，分别针对具有任意锐角关系相邻外表面的喷枪轨迹优化、具有垂直关系的两个相邻内表面的喷枪轨迹优化和三个具有垂直关系的相邻内表面所形成的内部角区域的喷枪轨迹优化等三种常见的典型盲区情况，根据子片边界与喷枪轨迹，分几种情况：平行‑平行，平行‑垂直和垂直‑垂直，采用基于有限元思想的分段采样方法分别建立喷涂优化数值模型，从而对盲区的喷涂路径进行优化调整；(4)根据建立的喷枪轨迹优化模型，确定每个个体的基因为需要优化的喷枪轨迹参数，组成染色体；根据涂层厚度建立适应度函数，然后采用遗传算法求解喷枪轨迹优化模型。