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摘要
为解决大众汽车用于PVC涂覆的流管壁较薄、容易破裂以及传统制造方法难度大等问题,提出基于激光选区熔化技术的复杂PVC涂覆流管的设计与制造。为保证PVC流管成型件的尺寸精度与表面质量满足强度与精度需求,对不同摆放角度的内孔成型效果以及薄壁成型效果进行实验探究,结合以往研究成果,确定在流管成型时各成型面与基板间的摆放角度大于45°、流管壁厚设计为0.15mm,光斑补偿为0时可以达到良好的整体加工质量。此外,在流管体与底座的焊接装配环节,在焊接加工中伴随着较高的脉冲激光能量,容易对流管的薄壁特征造成瞬间焊穿的损坏,所以需要保证流管与底座连接处壁厚在0.4-0.5mm,同时为避免流管出现突变截面以降低SLM加工难度,最终将流管体优化设计为变直径流管体。另一方面,为进一步优化复杂PVC涂覆流管的成型质量,从组合制造方式角度提出了多种优化设计思路,最终选取金属3D打印技术成型流管体与CNC加工流管底座、电火花加工处理流管体等组合的方式用于实现PVC涂覆复杂流管的精确制造。实验验证方面,通过对上述对不同成型方式的流管进行实际涂覆实验,获得的PVC涂覆胶体效果证明选用电火花钻孔方式对SLM成型后的出胶口进行二次加工可有效提高出流管体胶口处的表面质量,进一步提高了PVC涂覆表面质量,PVC涂覆质量可以达到A等级,满足大众公司的要求。由于在实际涂覆过程中,流管出胶口表面粗糙度和尺寸精度直接影响PVC涂覆的胶体质量与宽度,同时出胶口较小,PVC胶体在流管内的压强分布与流速分布对涂覆线的尺寸和表面质量的影响难以掌控,因此对上述传统定直径流管体与变直径流管两种结构设计进行计算流体动力学（CFD）胶体流动验证讨论,仿真结果表明变直径流管体内的PVC胶体对流管壁产生的压力较定直径流管壁造成的静压降低了2kpa,这意味着正常的涂覆条件下对流管体强度的需求得到缓解;在出胶口处表现出更均匀的流速与更少的紊流,较传统定直径结构具有更好的PVC材料流动性。上述CFD模拟结果也表明,SLM制造流管内壁表面较为粗糙（约为Ra 6-10μm）,但不会较大影响涂胶质量。综合的实验证明,SLM与传统制造技术相结合能够高精度地制造复杂零件。
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