● 摘要
功能梯度材料由于其所具有的其它普通材料和一般复合材料所不具备的优越性能，因而在航空航天、核能能源、汽车工程，化学工程、电子工程、生物医学工程等众多领域有着越来越广泛的应用。传统的加工方法难以加工这类材料的零件，快速原型制造技术出现为加工此类零件找到了一条有效途径。快速原型制造技术采用分层和材料逐点或逐线堆积加工零件，适合加工每层内或每层间材料有变化的非均质材料零件。 扫描路径规划在整个快速原型加工过程中起着非常重要的作用，作为实体加工前的最后步骤，路径扫描算法将直接影响到整个零件的生成。论文首先提出了基于有限元法功能梯度材料零件模型和描述功能梯度材料零件分层后层片数据的数据格式。以统一、清晰的形式完整地描述了功能梯度材料零件中和层片上的几何形体信息及材料分布信息。为路径扫描工作奠定了数据基础。 目前快速原型设备主要是单喷头设备，不能实现内部材料连续变化实体零件的加工，针对这一难题论文研究并提出一种基于层片数据的材料分布离散与制造路径规划方法，不仅仅可以得到零件层片在其几何轮廓的2维空间内任意点处准确的材料成分，而且可以灵活控制材料离散的精度。多喷头快速原型设备在功能梯度材料零件加工制造过程中更具优势，是真正实现功能梯度材料零件无误差加工制造的重要技术手段。针对多喷头快速原型设备的原理和技术特点，论文也提出了相应的路径扫描算法。论文最后给出了两种路径规划实例，验证路径扫描算法的正确性。