發(fā)布時(shí)間：2021-06-23 11:06

　　薄壁件由于質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造等工業(yè)領(lǐng)域,同時(shí)因其壁厚尺寸小、結(jié)構(gòu)形狀不規(guī)則等特點(diǎn),導(dǎo)致薄壁件在傳統(tǒng)加工過程中難以保證其成型質(zhì)量且加工成本高。將增材制造技術(shù)與弧焊機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合,基于“離散-堆積”的加工原理,采用CMT的焊接工藝,實(shí)現(xiàn)薄壁件的電弧增材制造成型,不但可以提高成型效率、降低成本,而且成型精度得到保證。首先在傳統(tǒng)的分層算法的基礎(chǔ)上,對(duì)成型的截面幾何模型進(jìn)行建模并建立分層高度預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)模型,計(jì)算分層高度的預(yù)估值。通過邊緣曲線方程計(jì)算預(yù)制件在Z軸方向上偏移量,進(jìn)行高度補(bǔ)償預(yù)測(cè),提高分層精度,實(shí)現(xiàn)基于高度預(yù)測(cè)的分層算法優(yōu)化。針對(duì)復(fù)雜薄壁件的輪廓曲線引入有理B樣條曲線求取焊接軌跡,通過有理B樣條函數(shù)定義式與有理B樣條曲線擬合方法,設(shè)計(jì)軌跡求取算法,根據(jù)預(yù)制件三維模型提取輪廓數(shù)據(jù)建立軌跡曲線方程,自動(dòng)生成成型路徑。然后提出一種快速標(biāo)定方法:輔助特殊點(diǎn)快速標(biāo)定法,通過模型預(yù)測(cè)理論中求得的四元數(shù)位姿矩陣,根據(jù)向量旋轉(zhuǎn)理論,完成增材制造成型系統(tǒng)的標(biāo)定。設(shè)計(jì)離線編程流程圖,利用離線編程仿真軟件Robotstudio,結(jié)合計(jì)算出的路徑曲線擬合方程進(jìn)行路徑自動(dòng)提... 

【文章來源】：天津工業(yè)大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２弧焊機(jī)器人三維焊接成型金屬件??

２００３年美國(guó)Ｓｏｕｔｈｅｒｎ?Ｍｅｔｈｏｄｉｓｔ大學(xué)Ｏｕｙａｎｇ等人＾對(duì)變極性氣體鶴極氬弧??焊（ＧＴＡＷ）增材制造成型過程沉積層顯微組織和幾何特征進(jìn)行了研宄，并對(duì)沉積??層的幾何結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行了探討，考慮的工藝參數(shù)包括：焊接速??度、接觸角、焊接電流電壓、送絲速度等［２９’３°：。搭建了成型系統(tǒng)，成型了?１２０層??４０４３鋁合金空心圓柱零件，如圖１－５所示。研宄認(rèn)為，增材制造成型需要對(duì)基板??進(jìn)行預(yù)熱，并且需要精確控制焊接熱輸入，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控焊接弧長(zhǎng)，控制焊槍端??部與成型表面之間的距離，采取在前４０層成型時(shí)，每層電流減�。保粒瑢�(duì)比分析??了工藝參數(shù)與成型件微觀組織結(jié)構(gòu)、幾何形狀、粗糙度及硬度的關(guān)系。??

來源于電弧有規(guī)律的不連續(xù)，即焊接過程中熔滴的“熱－冷－熱－冷”的循環(huán)過程，??因此顯著降低了熱輸入量［３３］。??２〇〇９年哈爾濱工業(yè)大學(xué)馮驥才等人［３４：１通過傳感和圖像分析方法，分析了波??控特性及其液滴過渡過程，建立了電流、電壓波形傳感系統(tǒng)和視覺傳感系統(tǒng)，使??用ＣＭＴ焊接直接成型，研宄了?ＣＭＴ的工藝特性，在純鋁薄板上進(jìn)行了試驗(yàn)，??結(jié)果表明，基于特殊波形控制和輔助反拉力，成型過程非常穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)無飛??溉焊接和低熱量輸入。同時(shí)ＣＭＴ的低熱輸入不僅可以減小純鋁薄板焊接時(shí)的撓??曲變形，而且可以提高間隙橋接能力。??２０１２年英國(guó)Ｃｒａｎｆｉｅｌｄ大學(xué)焊接與激光研宄中心的Ｋａｚａｎａｓ等人’利用ＣＭＴ??弧焊機(jī)器人采用全位置焊接方式進(jìn)行任意角度的薄壁墻體的快速成型，利用機(jī)器??人的高自由度，提出了焊槍傾斜方式，可以不借助變位機(jī)便可直接成型具有任意??傾角的零件；進(jìn)行傾斜焊接試驗(yàn)，得到焊接工藝參數(shù)與成型質(zhì)量之間的關(guān)系，如??圖１－８所示。研宂結(jié)果顯示采用ＣＭＴ全位置焊接方式在工藝上可以實(shí)現(xiàn)任意形??狀構(gòu)件的增材制造成型，可以解決部分大型結(jié)構(gòu)件的在增材制造成型過程中過度??依賴變位裝置的難題，并成型了部分典型薄壁件［３６］，如圖１－９所示。??

【參考文獻(xiàn)】：
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[4]大型薄壁件內(nèi)壁加工方法及加工工藝的研究[D]. 馮佳彬.沈陽理工大學(xué) 2016
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