激光切割在钢板下料中切割尖角和圆孔的实验研究

发布时间：2017-10-23 04:28

  本文关键词：激光切割在钢板下料中切割尖角和圆孔的实验研究

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【摘要】：目前在企业钢板切割下料的生产中常用的切割方式主要有数控火焰切割、数控等离子切割和数控激光切割。数控火焰切割最适合厚度在20mm以上的钢板的切割,其切割钢板下料时会造成工件的热影响区较大,切割表面粗糙度较机械加工的表面粗糙度差别较大,尤其是工件的尖角部位熔化程度较大。数控等离子切割具有多功能、高效、高速、高精度、低劳动强度和高度自动化,切割厚度不大的普通碳素钢薄板时,切割速度为火焰切割的5-6倍,切割面光洁、热变形小。但是,等离子弧流从喷嘴射出后,气流能量密度、流速和温度迅速下降,这就造成了切割时在板厚方向温度分布不均匀,容易造成切口上方熔化下方挂渣、上宽下窄的斜口缺陷,尤其是切割工件中的圆孔时的椭圆程度会随着切割厚度的增加越来越严重,并且切割速度和切割质量亦急剧下降。一般等离子弧切割法适用于薄板切割,比较适合16mm以下对直线度有要求的较长工件的切割。数控激光切割切割速度较快,切割工件的表面质量较好,切割圆孔的圆度质量较高,随着企业产品结构的不断丰富,为了充分发挥激光切割的优势,减少工序、提高生产效率、降低劳动强度,使激光切割技术中的各项功能在钢板下料中充分应用,我们仍需对激光切割中能够更好利用的部分进行明确化,对激光切割中不完善的部分进行充分研究。本文首先介绍了钢板切割下料的三种常用的切割方式的基本原理、特点及其在国内外的发展现状,分析了激光切割质量在钢板切割下料中的质量优势及其切割质量和工件尺寸精度对工件后续机械加工精度和效率的影响,论述了选题的背景和意义,介绍了实验的条件和实验的方法。其次针对激光切割质量影响的各种因素进行综述,包括激光特性、激光功率、切割速度、喷嘴形式和喷嘴高度、焦点位置、辅助气体等对切割质量的影响,并且在实验的基础上对激光切割钢板时存在的缺陷进行归纳总结,对可能发生的原因和解决办法进行归纳和阐述。并且在此基础上对激光切割的不同板厚的钢板所采取的工艺参数进行总结,实现激光切割钢板生产工件时工艺参数合理化和标准化。然后分别针对激光切割尖角和切割圆孔进行工艺性实验,在含有尖角的工件设计时使尖角处的程序增加合理的圆角以满足激光切割尖角时把尖角处的缺材程度降低到最小,更好地保证工件后续机械加工要求以及工件本身的工艺性要求；通过激光切割圆孔的工艺性实验,并根据实验数据进行分析研究,确定激光切割圆孔的最小直径尺寸和工件板厚的比例关系,根据激光切割的高质量和高精度优势不仅可以把要求机械加工光孔的工件利用激光切割直接进行切割出来或进行激光划线定位以降低后续机械加工中找点的辅助时间,提高生产效率、降低劳动强度,而且对于一些需要切割下料后进行加工丝孔的工件可以利用激光切割机直接切割出底孔,在后续的机械加工中只需要攻丝即可,大大提高了工作效率、降低了劳动强度。在实际生产中,利用激光划线和切割底孔的方法解决了工件上小孔较多的工件切割下料后机械加工定位找点比较困难的现实问题,在生产中得到了应用。最后,对论文及实验的整体工作进行了总结,并对激光切割技术在板材件切割下料中的应用进行了展望,本文所做的工作以及一些重要的实验方法为今后的研究提供大量的理论依据和解决问题的办法并且在实际生产中得到了应用。
【关键词】：切割下料 激光切割 切割尖角 切割圆孔 激光划线 切割底孔
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG485
【目录】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 钢板切割下料中常用切割方式概述13-15
• 1.2 激光切割在钢板下料中的应用现状和发展趋势15-17
• 1.2.1 激光切割在钢板下料中的应用现状15-16
• 1.2.2 激光切割在钢板下料中的发展趋势16-17
• 1.3 本文的选题背景和研究内容17-19
• 1.3.1 选题的背景和意义17-18
• 1.3.2 研究的内容和目标18-19
• 1.4 本课题的基本内容及章节结构19-21
• 第2章 激光切割原理及质量评判和影响因素21-35
• 2.1 激光与钢板的相互作用21-24
• 2.1.1 钢板在激光切割中的吸收特性21-23
• 2.1.2 激光在切割中与钢板相互作用的物态变化23-24
• 2.2 激光切割钢板的过程分析24-27
• 2.2.1 激光切割钢板去除材料机制分析24-25
• 2.2.2 激光切割钢板过程中的能量分析25-27
• 2.3 激光切割的质量评判依据和影响因素27-34
• 2.3.1 激光切割质量的评判依据27
• 2.3.2 激光束特性对切割钢板质量的影响27-29
• 2.3.3 激光功率对激光切割质量的影响29-30
• 2.3.4 切割速度对激光切割质量的影响30
• 2.3.5 激光的喷嘴形式和高度对钢板切割质量的影响30-31
• 2.3.6 激光束焦点位置对切割质量的影响31-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 激光切割尖角的工艺实验及数据分析研究35-51
• 3.1 激光切割尖角的实验条件35-38
• 3.1.1 设备条件35-36
• 3.1.2 程序及程序编制36-38
• 3.2 激光切割尖角的实验设计38-48
• 3.2.1 单一因素变量实验法38-39
• 3.2.2 实验工艺参数的选取39
• 3.2.3 实验的设计和过程39-44
• 3.2.4 实验结果的数据分析44-48
• 3.3 本章小结48-51
• 第4章 激光切割圆孔实验及在生产中的应用51-67
• 4.1 激光划线简介51-52
• 4.2 激光切割圆孔实验52-61
• 4.2.1 激光切割方法种类和切割圆孔简介53-54
• 4.2.2 实验方案和实验结果54-58
• 4.2.3 实验结果的数据分析58-61
• 4.3 激光划线和切割圆孔在生产中的应用61-64
• 4.4 本章小结64-67
• 第5章 结论与展望67-69
• 5.1 结论67
• 5.2 展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文75-76
• 附件76

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6 单磊;周继烈;;激光切割微细槽的研究[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年

7 梁昆;张鹏;;激光切割紫铜板的工艺研究[A];中西南十省区（市）焊接学会联合会第九届年会论文集[C];2006年

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9 苏华;张桂华;申鹏;张珊;;激光清洗技术在激光切割中的应用[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年

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1 本报记者 方言;化木为梁 积水成川[N];机电商报;2009年

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4 欧阳陟雄 余栗;楚天激光切割机填补国内空白[N];中国电子报;2002年

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本文编号：1081623