本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜模具型面的等離子束表面改性系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：模具的表面性能直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和模具的使用壽命。據(jù)統(tǒng)計,模具80%以上的失效是由表面損傷引起的。根據(jù)結(jié)構(gòu)及服役條件的不同,模具承受著不同的外加載荷,受力形式極為復(fù)雜,而且各種應(yīng)力主要集中在表面。因此,模具表面比內(nèi)部更容易產(chǎn)生損傷。等離子束(Plasma Transferred Arc,PTA)具有能量轉(zhuǎn)化效率高、設(shè)備和安裝成本較低、對生產(chǎn)環(huán)境要求較低和方便攜帶等特點,用于金屬的表面強化和改性具有很大的優(yōu)越性。然而,現(xiàn)有的等離子束表面改性設(shè)備主要集中于平面工件或簡單曲面加工處理,對于具有復(fù)雜型面的模具表面自動化加工還缺少相應(yīng)的解決方案�；谝陨蠁栴},本文設(shè)計研制了一種面向復(fù)雜模具型面的等離子束表面改性系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)等離子束的加工工藝特點,采用六自由度串聯(lián)式機器人作為運動執(zhí)行裝置,配合自主研發(fā)的控制軟件,驅(qū)動等離子槍執(zhí)行三維離線軌跡運動和不同工藝的表面處理。該系統(tǒng)硬件采用工業(yè)控制計算機作為控制中樞,通過數(shù)據(jù)采集卡、電氣控制模塊和網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)等離子束設(shè)備與機器人之間的交互通信和協(xié)同運動。設(shè)計研發(fā)離線控制系統(tǒng)以實現(xiàn)設(shè)備的離線自動化加工。該系統(tǒng)主要包括加工控制模塊和離線軌跡處理模塊兩部分。其中加工控制模塊根據(jù)等離子束表面改性技術(shù)的工藝特性,設(shè)計了包含運動參數(shù)和工藝參數(shù)的控制文本,自行編寫命令解釋器對其中關(guān)鍵字解析,能實現(xiàn)等離子束設(shè)備和機器人的實時協(xié)同控制。離線軌跡點處理模塊開發(fā)了路徑生成功能,能根據(jù)CAD模型對加工軌跡的路徑、機器人位姿和等離子束工藝參數(shù)等進行控制和調(diào)節(jié),并能對軌跡點做仿真校驗。為了確保加工過程的順利執(zhí)行和防止事故的發(fā)生,本文運用機器人的運動學(xué)原理對工作空間進行詳細(xì)的計算分析,并通過仿真的方式對機器人關(guān)節(jié)限位和奇異點進行分析和校驗,從而能夠有效減少關(guān)節(jié)限位情況的發(fā)生;提出了一種靈活的工件標(biāo)定方法,能快速實現(xiàn)不同特征工件的標(biāo)定,并通過變換歐拉角坐標(biāo)系的方式改善位姿來規(guī)避奇異點的出現(xiàn)。實體模具的表面強化試驗結(jié)果表明,本系統(tǒng)能夠?qū)?fù)雜曲面進行有效的等離子束強化處理,經(jīng)處理后的模具獲得了良好的表面質(zhì)量,且表面性能得到了明顯的提高。試驗過程證實了等離子束表面改性系統(tǒng)離線自動化加工的可行性,同時也驗證了對復(fù)雜模具型面處理的可操作性。
【關(guān)鍵詞】：等離子束 表面改性 復(fù)雜型面 機器人 離線編程
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG76
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題來源、目的及意義9-10
• 1.2 模具表面改性技術(shù)研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 等離子束表面改性設(shè)備研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 研究內(nèi)容、技術(shù)路線14-16
• 2 硬件系統(tǒng)設(shè)計16-29
• 2.1 整體方案設(shè)計16-17
• 2.2 等離子束發(fā)生裝置17-21
• 2.3 運動執(zhí)行裝置21-24
• 2.4 工業(yè)控制機24-27
• 2.5 本章小結(jié)27-29
• 3 離線控制系統(tǒng)設(shè)計29-52
• 3.1 表面改性工藝動作設(shè)計29-30
• 3.2 離線控制系統(tǒng)流程設(shè)計30-32
• 3.3 工藝文本的設(shè)計和規(guī)定32-33
• 3.4 加工過程控制模塊33-45
• 3.5 離線軌跡處理模塊45-50
• 3.6 本章小結(jié)50-52
• 4 機器人工作空間分析和標(biāo)定52-65
• 4.1 引言52
• 4.2 機器人工作空間分析52-56
• 4.3 機器人標(biāo)定和奇異點處理56-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 5 等離子束表面改性實例65-72
• 5.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計65-66
• 5.2 實驗工藝參數(shù)及條件66-68
• 5.3 實驗結(jié)果驗證68-70
• 5.4 本章小結(jié)70-72
• 6 總結(jié)與展望72-74
• 6.1 總結(jié)72-73
• 6.2 展望73-74
• 致謝74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表文章79

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1 裴昊;復(fù)雜模具型面的等離子束表面改性系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2015年

本文編號：901919