本文關(guān)鍵詞：基于機(jī)器人的熔覆快速再制造成形基礎(chǔ)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：再制造具有高效、低成本、少污染的特點(diǎn)，是綠色技術(shù)的重要組成部分，是21世紀(jì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的新技術(shù)。作為再制造工程的一個(gè)重要的分支，機(jī)械再制造能夠使損壞或報(bào)廢的設(shè)備零部件恢復(fù)性能或超過(guò)新產(chǎn)品性能。常見(jiàn)的用于再制造的工藝有熱噴涂、粘結(jié)、刷鍍和熔覆等，將這些技術(shù)和快速成形技術(shù)相結(jié)合能夠方便、快捷的完成對(duì)缺損零部件的修復(fù)。熔覆成形技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)材料間的冶金結(jié)合，制造出致密度高、力學(xué)性能優(yōu)異的零件，成為礦山、石油、汽輪機(jī)等大型設(shè)備再制造的主要技術(shù)。常見(jiàn)的熔覆熱源有電弧、激光和等離子弧，等離子弧熔覆效率較低、激光熔覆的成本較高。本文建立了基于六自由度弧焊機(jī)器人的快速再制造成形實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并對(duì)熔覆成形過(guò)程的中相關(guān)基礎(chǔ)問(wèn)題進(jìn)行了研究。 建立了基于弧焊機(jī)器人的快速成形實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過(guò)對(duì)松下弧焊機(jī)器人DTPS軟件二次開(kāi)發(fā)，可將路徑數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換為機(jī)器人可識(shí)別的數(shù)控文件，實(shí)現(xiàn)成形過(guò)程的自動(dòng)化；設(shè)計(jì)了循環(huán)水冷和剛性約束控制模塊，，通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明這兩種措施對(duì)零件的變形能夠進(jìn)行有效控制；搭建了測(cè)溫系統(tǒng)，實(shí)時(shí)測(cè)量成形過(guò)程的溫度場(chǎng)，以便對(duì)熔覆成形的熱力學(xué)進(jìn)行研究。 對(duì)熔覆成形工藝參數(shù)進(jìn)行了研究。通過(guò)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)建立了成形軌跡與熔覆成形工藝參數(shù)間的數(shù)學(xué)模型。改善了成形過(guò)程中濺射大、氣孔等工藝參數(shù)設(shè)置不當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題；通過(guò)熄弧處停留時(shí)間和往復(fù)堆積方法消除了垂直堆積出現(xiàn)的“縮尾”現(xiàn)象；在拐角處使用減速法和小電流法能夠解決“小拐角”堆積時(shí)拐角處疊加增大的問(wèn)題；研究了水平堆積過(guò)程中相鄰兩道的搭接模型和垂直堆積中高度的變化規(guī)律；對(duì)成形三維零件的幾何尺寸設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。 對(duì)熔覆成形過(guò)程的溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。建立了有限元模型，使用ANSYS的“單元生死法”模擬堆積過(guò)程的動(dòng)態(tài)累積，建立的有限元模型得到的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合。研究了單道單層、單道多層、多道單層熔覆成形過(guò)程的溫度場(chǎng)演變規(guī)律，除第一道僅經(jīng)過(guò)焊后加熱處理外，每一道都經(jīng)歷了焊前預(yù)熱和焊后加熱處理，相鄰兩道之間存在重熔現(xiàn)象。通過(guò)優(yōu)化熔覆方向、相鄰兩焊道間停留時(shí)間等措施可以減小零件的變形。
【關(guān)鍵詞】：再制造 快速成形 數(shù)值模擬 熔覆
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TP242;TH16
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目錄6-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 快速再制造成形技術(shù)的發(fā)展及意義8-10
• 1.1.1 再制造技術(shù)8
• 1.1.2 快速成形技術(shù)8-9
• 1.1.3 金屬 RP 技術(shù)與再制造技術(shù)的融合9-10
• 1.2 基于熔覆的快速再制造技術(shù)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 激光熔覆成形工藝11-12
• 1.2.2 堆焊熔覆成形工藝12-13
• 1.2.3 熔覆修復(fù)過(guò)程的自動(dòng)化研究13-14
• 1.3 主要的研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線14-16
• 第2章 基于機(jī)器人的快速再制造成形系統(tǒng)平臺(tái)16-33
• 2.1 快速再制造成形實(shí)驗(yàn)平臺(tái)16-18
• 2.1.1 六自由度弧焊機(jī)器人16-17
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)工作平臺(tái)17-18
• 2.2 快速再制造成形軟件18-22
• 2.2.1 成形軌跡數(shù)控代碼生成18-19
• 2.2.2 機(jī)器人數(shù)控代碼生成19-22
• 2.3 溫度采集系統(tǒng)建立22-27
• 2.3.1 溫度測(cè)量方式的選擇22
• 2.3.2 溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)22-23
• 2.3.3 成形溫度的實(shí)時(shí)采集23-25
• 2.3.4 成形溫度采集實(shí)驗(yàn)25-27
• 2.4 循環(huán)水冷溫度控制方式27-29
• 2.4.1 連續(xù)多道堆積研究27-28
• 2.4.2 單道堆積溫度循環(huán)28-29
• 2.5 剛性約束控制對(duì)變形的影響29-31
• 2.6 本章小結(jié)31-33
• 第3章 成形實(shí)驗(yàn)研究33-51
• 3.1 基本成形參數(shù)研究33-38
• 3.1.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)33-34
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析34-35
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的回歸分析35-38
• 3.2 路徑掃描基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)38-40
• 3.3 二維成形實(shí)驗(yàn)研究40-47
• 3.3.1 二維水平堆積成形40-41
• 3.3.2 二維垂直堆積成形41-42
• 3.3.3 二維堆積成形研究42-46
• 3.3.4 二維堆積成形樣例46-47
• 3.4 三維成形實(shí)驗(yàn)47-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第4章 成形過(guò)程數(shù)值模擬研究51-76
• 4.1 成形過(guò)程數(shù)值模擬技術(shù)51-58
• 4.1.1 成形過(guò)程數(shù)值模擬意義51-52
• 4.1.2 成形過(guò)程溫度場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型52-54
• 4.1.3 成形熱源模型54-57
• 4.1.4 熔覆成形過(guò)程處理及參數(shù)57-58
• 4.2 單道成形數(shù)值模擬研究58-63
• 4.2.1 模型建立58-59
• 4.2.2 模擬溫度數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)溫度數(shù)據(jù)對(duì)比分析59-60
• 4.2.3 循環(huán)水冷方式下溫度場(chǎng)60-61
• 4.2.4 循環(huán)水冷方式下結(jié)構(gòu)場(chǎng)61-63
• 4.3 單道多層成形數(shù)值模擬研究63-71
• 4.3.1 單道多層熔覆成形模型64
• 4.3.2 模擬溫度數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)溫度數(shù)據(jù)對(duì)比分析64-66
• 4.3.3 熔覆快速成形的熱循環(huán)66-67
• 4.3.4 溫度梯度67-68
• 4.3.5 不同熔覆方向溫度場(chǎng)對(duì)比研究68-71
• 4.4 多道單層成形數(shù)值模擬研究71-74
• 4.4.1 多道單層熔覆成形模型71-72
• 4.4.2 相鄰兩道間不同停留時(shí)間的影響72-74
• 4.5 本章小結(jié)74-76
• 第5章 總結(jié)與展望76-78
• 5.1 總結(jié)76
• 5.2 展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-80
• 碩士期間發(fā)表論文80-81
• 致謝81

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于機(jī)器人的熔覆快速再制造成形基礎(chǔ)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：275225