3。3  机器人双填丝I/O 接口设计与调试 12

3。4送丝机送丝速度的调节与测试 14

3。5  机器人PAW电弧双填丝自动增材制造系统 15

4  PAW电弧自动增材制造系统试验验证与外观分析 16

4。1  实验材料及方法 16

4。2  试验程序设计 16

4。3  H08Mn2Si碳钢丝材单填丝与双填丝对比试验研究 17

4。4  H00Cr21Si10不锈钢丝材单填丝与双填丝对比试验研究 19

4。5  H00Cr21Si10不锈钢丝和 H08Mn2Si碳钢丝复合堆敷试验 20

4。6  交替堆覆试验件和多层“井”堆敷试验件的堆覆试验 22

结  论 25

致  谢 26

参 考 文 献 27

1  绪论

1。1  课题背景及意义

随着社会的高速发展，科技的不断进步，人们对工业制造的要求也在逐步提高，更加注重资源节约、高效制造等方面，希望在节约成本的同时也能提高效率，即追求现代工业生产中的最佳生产方式。增材制造技术就是新兴起的节能高效的制造技术之一。

增材制造技术的原理是，将添加材料逐点积累形成面，逐面积累成体[1]。该技术与传统构件制造中的减材手段相比，不仅能够大大减少材料的浪费、精简加工工序，还能够压缩产品的制造时间和研发时间，在缩短产品开发周期、提高生产的柔性化等方面都有积极的作用。

电弧增材制造技术采用电弧作为热源，使用电弧的热量将金属丝等添加材料熔化，然后按照设计的成形轨迹在基板上进行层层堆覆，直至获得所需形状的金属零件。得到的成形构件全部由焊缝金属构成，其化学成分均匀、致密度较高、力学性能和冶金性能都比较好，在工业生产中具有显著的优势。因此该技术是直接成形金属零件的重要方法之一，也是低成本直接成形的主要研究方向，其主要特点为生产成本低；高度柔性；技术高度集成；生产效率较高[2]。

采用单丝电弧增材制造时，焊接电流是在弧光长丝通过的，这样就很难提升焊接速度[3]。而使用双丝或者多丝电弧焊工艺时，焊接速度可以显著提高，因此双丝或多丝在经济效益方面有显著优势。其原因是双丝电弧增材制造技术的沉积速率比单丝电弧增材制造的沉积速率高到两倍以上，输入到基体金属的热量比较少，同时熔化深度以及焊缝金属的稀释率会更小。双丝增材制造技术不仅可以实现快速焊接，也可以实现高熔敷率的焊接，即可以同时在厚大结构和薄板结构产品的工业生产方面发挥重大的作用，达到显著提高生产效率的目的。尽管现在已有的电弧增材制造系统设备的自动化生产水平还比较低，相关数据库资源短缺，难以实现大规模工程应用；但是随着人们的高度关注，其自动化水平将会在短时间内迅速提高。自动化是未来工业生产的主要方法，用机器人操作替代人工操作不仅可以提高生产效率，还会在一定程度上提高焊接的精确度，改善工作环境[2]。From~优Y尔R论^文W网wWw.YoUeRw.com 加QQ7520.18766

本课题将进行双填丝机器人PAW电弧自动增材制造系统的设计与研究，尝试运用等离子热源，实现不锈钢、碳钢交替堆覆以及两者同时填丝时快速沉积构件的成形。本课题的研究结果将会扩展到双填丝等离子增材制造技术的应用范围，深入探究双填丝等离子增材制造技术的工艺特点，获得其成形规律及优点，可以实现工业生产中所需的快速环保，具有很强的工程使用价值和理论价值。