薄壁件由于質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造等工業(yè)領(lǐng)域,同時因其壁厚尺寸小、結(jié)構(gòu)形狀不規(guī)則等特點,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,對成型的截面幾何模型進行建模并建立分層高度預(yù)測的數(shù)學(xué)模型,計算分層高度的預(yù)估值。通過邊緣曲線方程計算預(yù)制件在Z軸方向上偏移量,進行高度補償預(yù)測,提高分層精度,實現(xiàn)基于高度預(yù)測的分層算法優(yōu)化。針對復(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,自動生成成型路徑。然后提出一種快速標(biāo)定方法:輔助特殊點快速標(biāo)定法,通過模型預(yù)測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)計離線編程流程圖,利用離線編程仿真軟件Robotstudio,結(jié)合計算出的路徑曲線擬合方程進行路徑自動提... 

【文章來源】：天津工業(yè)大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２弧焊機器人三維焊接成型金屬件??

２００３年美國Ｓｏｕｔｈｅｒｎ?Ｍｅｔｈｏｄｉｓｔ大學(xué)Ｏｕｙａｎｇ等人＾對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行了研宄，并對沉積??層的幾何結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)之間的關(guān)系進行了探討，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基板??進行預(yù)熱，并且需要精確控制焊接熱輸入，同時實時監(jiān)控焊接弧長，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，每層電流減�。保�，對比分析??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，在純鋁薄板上進行了試驗，??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，可以實現(xiàn)無飛??溉焊接和低熱量輸入。同時ＣＭＴ的低熱輸入不僅可以減小純鋁薄板焊接時的撓??曲變形，而且可以提高間隙橋接能力。??２０１２年英國Ｃｒａｎｆｉｅｌｄ大學(xué)焊接與激光研宄中心的Ｋａｚａｎａｓ等人’利用ＣＭＴ??弧焊機器人采用全位置焊接方式進行任意角度的薄壁墻體的快速成型，利用機器??人的高自由度，提出了焊槍傾斜方式，可以不借助變位機便可直接成型具有任意??傾角的零件；進行傾斜焊接試驗，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】：
期刊論文
[1]電弧增材制造技術(shù)及其在TC4鈦合金中的應(yīng)用研究進展[J]. 楊海歐,王健,周穎惠,王沖,林鑫.  材料導(dǎo)報. 2018(11)
[2]基于電弧增材制造的截面掃描軌跡規(guī)劃[J]. 孫清潔,桑海波,劉一搏,馮吉才.  焊接學(xué)報. 2017(10)
[3]厚板V形坡口機器人填充焊接工藝研究[J]. 李天旭,王天琪,楊華慶,侯仰強.  焊接. 2017(09)
[4]基于快速增材制造關(guān)鍵金屬部件組織性能調(diào)控的后處理技術(shù)及設(shè)備探究[J]. 戴煜,李禮,馬衛(wèi)東.  新材料產(chǎn)業(yè). 2017(05)
[5]擺焊參數(shù)對焊縫成形的影響分析[J]. 侯仰強,王天琪,李亮玉,李天旭,劉曉輝.  焊接. 2017(03)
[6]基于雙機器人協(xié)調(diào)焊接標(biāo)定算法[J]. 侯仰強,王天琪,李亮玉,岳建鋒,劉曉輝.  焊接學(xué)報. 2017(02)
[7]鈦合金電弧增材制造技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 尹博,趙鴻,王金彪,劉運鳳,馬洪文.  航空精密制造技術(shù). 2016(04)
[8]鋁合金電弧熔積成形機器人增材制造系統(tǒng)[J]. 陳樹君,趙昀,肖珺,田宏宇.  焊接. 2016(04)
[9]絲材電弧增材制造技術(shù)研究現(xiàn)狀與趨勢[J]. 耿海濱,熊江濤,黃丹,李京龍,朱志華.  焊接. 2015(11)
[10]鋁合金電弧增材制造焊道寬度尺寸預(yù)測[J]. 柏久陽,王計輝,林三寶,楊春利.  焊接學(xué)報. 2015(09)

博士論文
[1]Ti-V系β鈦合金結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及其塑性變形機制[D]. 王選理.上海交通大學(xué) 2015
[2]基于TIG堆焊技術(shù)的熔焊成型軌跡規(guī)劃研究[D]. 胡瑢華.南昌大學(xué) 2007

碩士論文
[1]基于CMT的鋁合金電弧增材制造（3D打�。┘夹g(shù)及工藝研究[D]. 張瑞.南京理工大學(xué) 2016
[2]基于三維激光掃描數(shù)據(jù)隧道變形信息提取[D]. 李祖來.西南交通大學(xué) 2016
[3]義齒3D打印技術(shù)中分層算法與刀具路徑生成策略的研究[D]. 王美茜.吉林大學(xué) 2016
[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
[5]不銹鋼薄板冷金屬過渡焊焊接（CMT）工藝研究[D]. 孟慶亮.吉林大學(xué) 2015
[6]機器人弧焊增材制造離線編程系統(tǒng)研究[D]. 蒲英釗.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[7]全鋁散熱器封頭半自動MIG焊接工藝研究[D]. 彭小洋.重慶大學(xué) 2013
[8]機器人焊接技術(shù)在薄壁鋼質(zhì)特種車輛上的應(yīng)用研究[D]. 鄭國禹.重慶大學(xué) 2008
[9]TIG熔焊成型中焊縫幾何尺寸的建模與控制[D]. 張光云.南昌大學(xué) 2008
[10]基于三維圖形仿真的弧焊機器人離線編程及其技術(shù)實現(xiàn)[D]. 林君.北京工業(yè)大學(xué) 2003



本文編號：3244824