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金属零件激光直接快速成形技术是一种基于分层制造的成形工艺,成形件表面及侧面质量较差,而“激光熔覆+机械铣削”的复合成形工艺虽然解决了直接成形件表面不光滑的问题,但加工难度大,效率低,浪费材料。为了解决上述问题,将“激光熔覆-增材制造”与“激光铣削-减材制造”相结合,提出激光复合精确成形技术,用三维测量系统对熔覆件凸点进行数据采集、数据处理,反馈到铣削系统,实现凸点精确铣削及成形件形貌的闭环控制,最终实现金属零件快速、高效、精确立体成形。本文对Fe313激光熔覆件铣削光整复合精确成形高质量方形薄壁件进行了研究,主要内容如下:(1)针对单道多层熔覆件的几何特性及材料特性,探究激光铣削光整熔覆件的整形机理,并从激光入射弧形面不同位置的功率密度变化情况及激光铣削弧形面的排屑模型两个方面,分析了激光铣削对弧面凸起坡度的光整作用;建立了熔覆件侧面激光边缘切割模型。(2)用脉冲激光对单道三层Fe313激光熔覆件表面和侧面分别进行单因素试验和正交试验研究,通过单因素试验探究点间距、功率、脉宽及离焦量对熔覆件表面铣削深度、侧面铣削宽度及侧面铣削质量的影响规律;通过正交试验的极差分析,探究各工艺参数对面粗糙度、铣削深度(宽度)的影响大小,得出点间距对表面铣削深度及侧表面粗糙度的影响均为最大,功率对侧面铣削宽度影响最大;此外,通过综合平衡法对激光铣削参数进行了优化。(3)在三维测量系统表面凸点处理的基础上,对数据可视化处理系统软件做了进一步开发得到CSV2DXF2.0,增加了侧面数据可视化处理功能,该软件仍保留表面数据可视化处理功能,实现了熔覆件三维精确铣削及成形件形貌的闭环控制。(4)将方形薄壁件进行分段加工,利用三维测量系统及优化的铣削参数对凸点区域进行精确铣削,铣削完成后再重复熔覆-铣削的过程,最终复合精确成形出表面质量较高的方形薄壁件,成形件中激光铣削区域组织细化明显,该区域硬度增大,说明激光铣削有重熔硬化作用。复合成形件硬度整体高于直接成形件,在组织细化区域尤为明显。研究成果表明,激光复合精确成形技术实现了成形件三维形貌的闭环控制,结合优化的铣削参数可成形出质量较高的方形薄壁件,与其他金属零件复合成形工艺相比,提高了成形效率及精度、减少了材料浪费、降低了生产成本。