修边机器人的夹紧机构优化设计及运动分析

针对修边机器人夹紧机构的优化设计开展研究。通过分析夹紧机构的机构组成原理,建立了以夹紧机构工作半径最大化为优化目标,以各转动副位置、支撑底座质量、极限位置、工作半径范围、压杆运动稳定性和驱动杆推程为约束条件的机构优化设计数学模型。模型验证实验中,以夹持直径d=40cm的圆形塑料制品为例,得到了压杆位移、压杆与驱动杆速率比随驱动杆位移变化的曲线,并对驱动杆的运动速度曲线进行了规划。仿真结果显示,优化及运动分析结果满足设计要求,从而为修边机器人的优化设计与自动控制提供了设计参考。

高功率光纤激光焊接铝合金焊缝成形特征研究

为了探究铝合金高功率光纤激光焊接焊缝成形特征与规律,采用高斯光束与平顶光束对3mm厚5052铝合金进行激光对焊,对比分析了不同光束模式下的焊缝成形特征与激光功率、扫描速率对焊缝成形的影响。结果表明,平顶光束焊接主要为热导模式,熔池呈U型,易产生气孔、裂纹等缺陷;高斯光束焊接有4种模式,随着激光功率和扫描速率的变化,4种模式相互转化,深熔焊模式下,熔池形貌呈"丁字"型;扫描速率为20mm/s时,高斯光束有效深熔焊的下、上临界功率密度分别为8.8×10~5W/cm^2和9.2×10~5W/cm^2;激光功率为2.7k W时,高斯光束有效深熔焊的下、上线能量分别为77J/mm和90J/mm;在满足深熔焊所需功率密度条件下,线能量可作为激光深熔焊接的一个判据,线能量和功率密度对焊接模式与熔池形貌共同起决定性作用。

激光切割技术在船舶制造中的应用现状与发展趋势

激光切割具有切割效率高,切割精度高,热变形小,割缝质量与切口面垂直性好等优点,在钣金、汽车、机械等行业已经得到大量应用,但由于船舶切割自身的特点,激光切割在该行业未能大面积推广。本文总结了激光切割技术的原理与特点,回顾了激光切割技术在船舶制造中的应用现状及存在的问题,重点对现状进行了分析和展望,从性价比、装备柔性化和质量等方面进行了深入分析并提出了应用建议。

基于光学光刻技术的PDMS微纳敏感结构薄膜加工工艺研究

利用光学光刻技术进行多种形状规格聚二甲基硅氧烷(PDMS)微纳敏感结构的并行加工。研究了基于光学光刻技术的PDMS微纳敏感结构薄膜加工工艺,并加工出不同形状、、不同大小的PDMS微纳敏感结构。此外,对加工后的PDMS微纳敏感结构薄膜进行表征,观察了不同形状、不同大小的PDMS微纳敏感结构的形貌特征。结果表明:基于光学光刻技术的PDMS微纳敏感结构薄膜加工工艺具有加工效率高,加工过程中不需要刻蚀、激光加工等复杂工艺和昂贵设备的特点,并且实现了大批量PDMS微纳敏感结构的并行加工。同时,掩模板上的微纳图案较好地转移到PDMS薄膜上,具有较好的图案曝光成像和图形转移效果。此外,制备的PDMS微纳敏感结构形状较规则、排列整齐,并且不同形状,不同大小的PDMS微纳敏感结构都具有高度一致性较好,侧面轮廓分明,侧壁角接近90°的特征。

BTTZ电缆制造过程中氧化镁落粉均匀性研究

新型垂直氧化镁灌装法是矿物绝缘电缆(BTTZ电缆)的主流生产线,但是由于氧化镁落粉不密实的原因,其击穿电压较难达到2 500 V的标准。针对以上不足,对氧化镁落粉特性和影响因素进行有限元分析研究,采用Ansys DesignModeler软件对落粉流体域模型进行了建模,并利用Ansys Mesh软件对仿真模型进行网格划分,之后采用Ansys Fluent软件对模型进行材料属性及边界条件等设置,并展开仿真计算和后处理分析。得到分析结果为:通常情况下,管道边缘部分和中心点部分的粉末体积占比较大,而空心圆(铜导体放置的位置)之间的粉末体积占比相对较小。此外,漏斗的角度对落粉均匀性影响不大,而氧化镁的粒径对落粉均匀性有一定的影响,在一定范围内,粉末粒径越小落粉越均匀,故为了提高落粉均匀性可适当减小氧化镁粉粒径。

宽带光束与同轴粉末流耦合规律及熔覆层成形特征

利用高功率宽带平顶光束进行熔覆试验,采用高速摄像机和图像处理软件,建立了宽带光束-同轴粉末流耦合模型,研究了不同送粉器粉盘转速和载气流量下激光束与同轴粉末流的耦合特性和规律,并通过金相显微镜和体视显微镜分析不同光粉耦合形态下熔覆涂层的成形特征与规律,构建了光粉耦合特性与熔覆层成形的关系。结果表明:在载气流量不变的条件下,随粉盘转速增加,粉末流与激光束的耦合位置逐渐由宽带光束内变成宽带光束外,粉末流汇聚点焦距增大,汇聚直径先增大后保持不变;在基体处的区域由焦柱粉流区变为环状粉流区,熔覆层宽度略减小,高度和接触角增大,粉末利用率先增大后减小,稀释率减小。在粉盘转速不变的条件下,随载气流量增加,粉末流与激光束的耦合形态不变,粉末流位于宽带光束外,粉末流汇聚点焦距先增大后减小,汇聚直径先增大后保持不变;在基体处的区域由环状粉流区变为焦柱粉流区,熔覆层宽度先增大后减小,高度和接触角先增大后保持不变,粉末利用率先增大后减小,稀释率减小。当粉盘转速为1.2 r/min,载气流量为4 L/min时,能够获得较好的成形质量。

双波长激光束同轴复合焊接系统设计与实验研究

铜及其合金材料热导性良好、反射率高,采用单一激光焊接难度较大。提出绿-红外双波长脉冲激光同轴复合焊接方法,并研制了焊接系统。系统的绿激光脉冲能量为255.4mJ,功率稳定度为±2%;消色差焊接头保证了T2紫铜的双波长激光同轴复合精密焊接。对焊缝进行显微组织及显微硬度测试,结果表明,焊缝光滑平整,无缺陷;焊缝正面高度与母材区的持平,宽度约为0.5mm,焊缝反面高度略低于母材区,宽度约为0.4mm;焊缝平均显微硬度为134HV,为母材的64.8%,未出现严重的软化现象。

光纤激光焊接铝合金离焦量对焊缝成形的影响

采用高功率光纤激光对3mm厚铝合金进行焊接实验,系统研究了离焦量对焊缝熔池形貌、熔深、熔宽、底部驼峰及深宽比、宽度比例系数的影响。结果表明,随着离焦量的增加,焊接模式由深熔焊转变为热导焊,熔宽变化不明显,底部驼峰高度和宽度比例系数降低;用高功率光纤激光焊接时,通过减小负离焦量或改变为正离焦的方式能降低焊缝塌陷程度与底部驼峰高度;用较低功率光纤激光焊接时,通过增大负离焦量或减小正离焦量的方式能增大背面熔宽。

激光诱导等离子体刻蚀Pyrex7740玻璃工艺研究

通过控制变量法研究了激光能量密度、加工速度、重复频率、刻蚀次数等激光加工参数对紫外激光诱导等离子体刻蚀Pyrex7740玻璃刻蚀深度和表面刻蚀质量(包括边缘是否齐整、崩边、碎裂等)的影响规律。结果表明,以铜膜作为吸收层的紫外激光诱导等离子体刻蚀Pyrex7740玻璃的激光能量密度阈值在1.54~2.10J/cm^2之间,且在一定范围内激光能量密度越大,刻蚀深度越深,等离子体越稳定,刻蚀质量越好;激光刻蚀速度过慢或过快都会造成等离子体不稳定,对刻蚀质量产生不良影响,即并非光斑重叠度越大刻蚀效果越好。研究结果为激光诱导等离子体精密刻蚀Pyrex7740玻璃及其他光学透明材料刻蚀工艺优化和参数选取提供参考。