多切割平台三维钣金件激光切割虚拟制造系统研究与开发

发布时间：2020-08-24 08:44

【摘要】：针对三维钣金件激光切割对于虚拟制造的需求以及目前激光切割虚拟制造系统的不足,本论文以龙门式五轴机床、立式六轴机器人和倒置式六轴机器人切割平台为样本,研究并开发多切割平台三维钣金件激光切割虚拟制造系统,包括虚拟制造加工场景三维可视化、基于刀位点数据的机床运动学计算和激光切割工艺体现及加工代码输出。配置节点顺序,实现虚拟加工场景搭建。建立D-H运动坐标系,实现机床运动学计算和机床运动仿真。建立切割工艺问题处理流程,实现切割工艺体现。通过计算刀位点和加工代码数据转换关系式,实现对应切割平台加工代码的输出。本文的研究内容主要有以下三个方面:(1)基于实际三维钣金件激光切割场景的虚拟映射,设计了一套模型划分与场景搭建方案,提出一种普适的模型导入方法以及机床运动模型建立方式,完整地将实际加工场景体现在虚拟制造环境中。同时基于Nurbs曲线模拟非垂直侧壁的切缝形貌特征,进而模拟出切缝形貌,实现激光切割材料去除过程的模拟。(2)针对不同切割平台的运动结构和运动特征,根据各平台对应的D-H坐标系,建立基于刀位点数据的机床运动学计算模型,将计算结果输入运动模型实现各切割平台机床的运动仿真。(3)针对三维激光切割中出现的工艺缺陷、干涉碰撞、尖角过烧等工艺问题设计一套处理流程并根据各工艺处理流程实现切割工艺仿真体现。根据各切割平台刀位点和加工代码数据转换计算式,计算输出对应加工代码。本文提出了以运动属性以及运动从属关系为分类依据的激光切割加工场景模型的归纳方法。通过这种方法能够快速、准确地搭建虚拟加工场景并建立机床运动模型。此外,实现了激光切割材料去除过程的仿真,并对一些切割工艺问题进行体现。系统的开发采用模块化方式,使系统具备可移植性和通用性。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG485
【图文】：

第一章 绪论第一章 绪论维激光切割原理与应用三维激光切割原理与特点光切割是利用激光发生器产生高功率激光并利用光学镜片对激光进行聚量激光束照射在工件表面，在短时间内将材料受激光束照射部分加热到几氏度，使得材料迅速熔化或者直接气化[1]，与线切割、水切割等不同的是程中不存在切割力，是一种非接触式的加工方法。如图 1-1 所示，在实际光头的运动，熔化的材料会被辅助气体吹除切割区域，最终形成切缝。

三维激光切割平台按照机械结构和运动形式划分，合作企业目前主要有以下三种类型：龙门式五轴机床、立式六轴机器人和倒置式六轴机器人切割平台。图 1-2 是龙门式五轴激光切割机床平台，型号为 ML2015VZ1-20CF3，有效加工面积 1500mm×3000mm，Z 轴行程 600mm，X/Y/Z 轴重复定位精度±0.03mm，旋转轴行程±360°，摆动轴行程±180°，输出功率 1500w

立式六轴机器人切割平台

【参考文献】

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本文编号：2802244