车身覆盖件的三维激光切割工艺研究

论文摘要

三维激光切割技术广泛应用于新车型开发时的样车制造以及车身零部件的小批量生产,可以取代传统制造工艺中的冲孔模和修边模,不仅减少了模具的数量,节省模具的设计和制造费用,而且大大缩短了新车型的开发周期。本文主要围绕车身覆盖件的三维激光切割工艺展开研究,解决实际生产中所遇到的工艺问题,提高切割的质量和精度。首先,分析了使用三维激光切割技术加工车身覆盖件的优势所在,指出了在实际加工过程中对三维激光切割质量影响较大的因素,并提出了评定三维激光切割质量的方法。其次,重点分析和解决了三维激光切割过程中的工艺问题,包括离线自动编程的应用方法,网格夹具的快速设计制造方法,以及为提高切割质量和切割精度而采取的特殊工艺措施:穿孔、引入线、引上线、引下线、焦斑半径补偿的设置;碰撞、工件变形、爬坡转角的工艺处理方法;激光型式(脉冲激光和连续激光)的选择原则。最后,通过试验的方法研究三维激光切割工艺参数对切割质量的影响,工艺参数选取:激光功率、脉冲频率和占空比、切割速度、辅助气体的压力、光束入射角和焦点位置;切割质量的评定选取:切缝宽度、切割面粗糙度、切割面波纹和热影响层深度。通过对试验数据的处理和分析,总结出单一工艺参数对切割质量的影响规律。本文所做的工作为进一步开展三维激光切割工艺数据库和智能参数选择系统的研究奠定了坚实的基础,对实际生产中提高车身覆盖件的三维激光切割质量具有重要的借鉴和指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 激光加工概况
• 1.1.2 三维激光切割技术的特点
• 1.2 车身覆盖件三维激光切割的优势
• 1.3 三维激光切割技术的研究现状及进展
• 1.3.1 国外概况
• 1.3.2 国内概况
• 1.3.3 发展趋势
• 1.4 课题的研究背景和意义
• 1.5 本文的主要研究内容及结构安排
• 1.5.1 本文的主要研究内容
• 1.5.2 本文的结构安排
• 第2章 三维激光切割的理论研究
• 2.1 三维激光切割的原理
• 2.1.1 激光切割原理
• 2.1.2 激光切割的主要方式
• 2.2 影响三维激光切割质量的因素
• 2.3 三维激光切割质量的评定
• 2.4 本章小结
• 第3章 车身覆盖件三维激光切割的工艺处理
• 3.1 三维激光切割的设备
• 3.1.1 三维激光切割机
• 3.1.2 激光器
• 3.2 三维激光切割的数控编程技术
• 3.2.1 示教编程
• 3.2.2 离线自动编程
• 3.3 三维激光切割的特殊工艺处理
• 3.3.1 穿孔的设置
• 3.3.2 辅助切割路径的设置
• 3.3.3 碰撞的工艺处理
• 3.3.4 爬坡转角的工艺处理
• 3.3.5 工件变形的工艺处理
• 3.3.6 激光型式的选择
• 3.4 三维激光切割的夹具设计
• 3.4.1 简易夹具
• 3.4.2 网格夹具
• 3.5 本章小结
• 第4章 试验条件和试验方案
• 4.1 试验条件
• 4.1.1 三维激光切割机床
• 4.1.2 激光器
• 4.1.3 切割材料的性质
• 4.1.4 夹具
• 4.1.5 数控编程
• 4.2 试验方案
• 4.2.1 参数选取
• 4.2.2 轨迹设计
• 4.3 本章小结
• 第5章 试验结果及分析
• 5.1 切缝宽度
• 5.1.1 切缝宽度的测量结果
• 5.1.2 结果分析
• 5.2 切割面粗糙度
• 5.2.1 切割面粗糙度的测量结果
• 5.2.2 结果分析
• 5.3 切割面波纹
• 5.3.1 切割面波纹的测量结果
• 5.3.2 结果分析
• 5.4 热影响层深度
• 5.4.1 热影响层的金相图
• 5.4.2 结果分析
• 5.5 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 附录 B 车身覆盖件三维激光切割程序