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增材制造的零件会在倾斜或凹凸表面出明显台阶效应,不能满足实际成型零件的表面精度要求,而减材加工的精度高,但加工柔性较差。增减材复合加工充分利用了二者的优缺点实现了有效互补,将数控加工与增材制造有机集成,既有增材制造的柔性与速度,又有减材制造的尺寸和表面加工精度,不仅能够提高生产效率,降低生产成本。拓宽产品原料加工范围,还可以减少生产过程中切削液的使用,保护环境,具有广阔的应用前景。但目前,增减材复合加工工艺仍不成熟,尤其在获得增减材复合加工代码时,通过手动方式将增材代码与减材代码进行集成,自动化程度较低。本文研究基于STL数据模型的自适应分层方法、基于STL数拟模型的刀位轨迹规划、进行增减材复合软件系统开发,实现了在一个软件系统中可自动生成加工模型的增材加工代码、减彩加工代码、增减材加工代码。本文主要研究内容如下:(1)基于截面积变化梯度的自适应分层算法。利用VC++6.0软件平台实现对STL模型的读取显示,并利用三角面片之间的性质与分层平面之间的位置关系对STL模型进行数据处理,对模型进行分层厚度调整时,利用三角形分割法进行截平面轮廓面积计算并进行分层厚度调整,设计实验验证自适应分层算法的可行性。(2)FDM成型工艺传热过程对成型质量影响研究。对成型过程中重要的工艺参数挤出量进行数学建模。利用ANSYS有限元分析软件的命令流输入方式和“生死单元技术”对FDM成型过程进行仿真模拟,分析了分层厚度与成型速度的温度场、应力场分布,并研究了分层厚度与成型速度对成型件精度影响:通过分析成型件成型过程中的温度场分布,对挤出量数学模型进行修正并进行实验验证。(3)基于STL数据模型的刀位轨迹规划。对于刀位轨迹交叉、重叠及自相交等造成的刀具与工件之间干涉、碰撞问题,提出了一种基于STL数据三维模型的刀位轨迹自动生成方法。该方法将STL三维模型数据分层切片处理后的结果作为刀触点轨迹:采用顶点偏置算法生成可满足数控加工要求的刀位轨迹。通过向量点乘法判断刀位轨迹的干涉或碰撞情况,并对刀位轨迹进行分环处理,判断子环的有效性后得到单连通刀位轨迹,实现了STL离散三角网格模型刀位轨迹的自动生成。(4)增减材复合加工后处理软件开发。针对目前增材加工代码和减材加工代码需要利用各自的软件进行代码输出,增减材复合加工代码数据处理过程复杂的问题。本文利用VC++6.0软件平台开发一款增减材复合加工软件系统,实现STL模型的自动读取与显示、加工参数设置、增材G代码、减材NC代码、增减材复合加工代码的自动生成等功能。利用实验室现有的打印机对增材G代码进行实验,利用VERICUT软件对减材代码进行仿真,利用搭建的增减材复合实验平台对增减材复合加工代码进行实验,以此验证软件系统的可应用性。