摘要：在对现有冲击式水轮机转轮的制造工艺进行全面分析的基础上，提出利用“轮毂锻造+机器人堆焊水斗”的制造工艺，采用“离散-堆积”原理，用逐点、线、面的成形制造高强度、不绣钢、复杂结构，主要利用逆向工程的原理进行转轮的反求设计，完成水轮机的三维造型设计。根据转轮叶片的外轮廓点云截面还原截面图，进行仿真试验，优化焊接参数（如焊接电流，电压等），焊接速度、送丝速度的优化模型，同时优化堆焊焊道，确定最有利于生产，堆焊出的水斗的抗疲劳程度更高的焊接参数。利用机器人增材制造技术实现水轮机水斗的增材制造，实现一种全新的水斗加工制造设计方法，这样最终得到的堆焊冲击式转轮水斗产品经过打磨、抛光等工艺后得到成品，其流线性更好，使用寿命更长。

关键词：逆向工程 增材制造 焊接参数 堆焊 

 

目 录

摘 要

ABSTRACT

1 绪 论-1

1.1 课题的目的及意义-1

1.2 冲击式水轮机转轮-1

1.2.1 冲击式水轮机转轮国内外研究现状-1

1.2.2冲击式水轮机转轮的技术特点-2

1.3 增材制造技术-2

1.3.1 增材制造技术国内外研究现状-2

1.3.2 增材制造技术的工艺分类-2

1.4 毕业设计任务要求-3

1.5 本章小结-3

2 基于机器人增材制造技术制造转轮坯件-4

2.1 冲击式水轮机转轮制造现状-4

2.1.1 现阶段转轮的主要制造方法及缺陷-4

2.1.2 水轮机转轮传统制造方法的应力缺陷-4

2.1.3 增材制造就水斗应力缺陷的克服-4

2.2 基于机器人增材制造技术制造水轮机转轮坯件-5

2.2.1 水轮机转轮水斗坯件制造工艺的比较-5

2.2.2 增材制造制造转轮水斗主要步骤-6

2.3 增材制造工艺的技术关键-6

2.3.1 主要焊接工艺参数对水斗增材制造的影响-6

2.3.2 其他焊接工艺参数对水斗增材制造的影响-8

2.3.3 基于机器人的增材制造系统设计-9

2.4 本章小结-13

3 工艺实验-14

3.1 焊接工艺参数-14

3.2 单层单道堆焊成形特点-14

3.2.1 单层单道堆焊熔敷工艺-14

3.2.2 单层单道堆焊熔敷工艺分析-15

3.3 多层单道堆焊成形特点-16

3.3.1 大电流多层单道堆焊熔敷工艺-16

3.3.2 大电流多层单道堆焊熔敷工艺分析-18

3.3.3 小电流多层单道堆焊熔敷工艺-18

3.3.4 小电流多层单道堆焊熔敷工艺分析-19

3.4 点云截面间距-20

3.5 本章小结-21

4 冲击式水轮机转轮水斗的点云截面获取-22

4.1 水斗的数据点云-22

4.2 关于水斗的设计流程-22

4.3 建立用户坐标系-22

4.4 冲击式水轮机转轮水斗的点云截面设计-24

4.4.1 概述-24

4.4.2 创建多个平行截面-24

4.4.3 圈选间隔3x2mm连续的截面点云-25

4.5 本章小结-27

5 总结-28

参考文献-29

致谢-30