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异型汽车板材高速激光切割工艺研究
| 论文题名： | 异型汽车板材高速激光切割工艺研究 |
| 关键词： | 汽车车身;高速激光切割;温度场;多目标优化 |
| 摘要： | 汽车车身部件形状复杂、加工精度要求高，制造成本和轻量化材料对板材落料和切割的工艺要求各异。传统冲压的生产方式，具有模具成本高，工序复杂等缺点，且不能满足小批量、个性化生产的需求。激光切割技术具有加工精度高、绿色环保、速度快等优势，已经广泛应用于汽车车身加工领域。为解决激光落料速度慢、效率低，切割质量难控制等问题，开展异型汽车板材高速激光切割工艺研究。 首先，选取某品牌车标板形状作为切割对象，利用ANSYS软件建立激光切割有限元模型，分析500W和1500W激光器切割下，激光功率、切割速度、板厚变化下对温度场的影响规律。研究表明切割速度过快、功率过小、板材过厚时都会使材料表面的温度达不到其熔点，随着激光功率的升高，材料吸收的能量更多，温度梯度更大，可以获得更快的切割速度，提高切割效率。 其次，通过单因素试验方法，对汽车车身所用板材低碳钢薄板进行切割实验，选取挂渣高度和切缝宽度作为激光切割质量的评价指标，研究典型工艺参数激光功率、切割速度、辅助气压力和离焦量对切割质量的影响规律，得出一组合适的工艺参数。在此基础上，基于响应面试验进行激光切割质量多目标优化，得出激光功率、切割速度、辅助气压和离焦量对切缝宽度和挂渣高度之间的交互作用关系，激光功率和切割速度是影响挂渣高度和切缝宽度的主要因素，在传统的500W数控激光切割下，优化后切割速度达到9m/min，提高了12.5％。 最后，以激光单头与板材相对运动提高切割速度的方式，设计7自由度机器人高速切割系统，即6自由度机器人与PLC控制移动平台结合，进一步验证汽车车标板、车窗板、侧围连接件板的激光高速切割工艺。用1500W激光切割0.7mm厚低碳钢，0.55Mpa的氧气作为辅助气体，初步试验切割速度可达20m/min。 |
| 作者： | 杨韩 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 王洪建 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆工商大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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