钛合金T型接头双作用激光焊接轨迹与工艺研究

发布时间：2017-09-20 09:35

  本文关键词：钛合金T型接头双作用激光焊接轨迹与工艺研究

  更多相关文章： T型接头激光焊接 轨迹规划 机器人 钛合金

【摘要】：蒙皮与骨架组成的T型接头连接结构件具有高比强度、疲劳性能及与周边结构的良好兼容性的特点,成为理想的大型壁板的设计方法,双激光同步焊接是制造钛合金整体壁T型接头的理想焊接方法。研制和应用钛合金整体壁板T型接头双作用机器人激光焊接成套装备及工艺技术是实现新型战机轻量化、机身高强度、超机动性及优异隐身性能的技术基础,国内还没有针对整体壁板T型接头激光焊接的成熟装备和工艺,各飞机制造公司一直采用普通的铆接或电阻穿透焊接,不能满足设计的需要。首先研究了钛合金整体壁板T型接头双作用机器人激光焊接装备的设计,并且具体实施了双作用机器人激光焊接装备的总体方案设计、部分选型与优化、焊缝的跟踪、在线质量检测、焊接过程实时监测、参数采集与分析和故障诊断。通过控制系统将工作台移动到指定位置,人工对双机器人进行焊接轨迹示教,按示教路径程序自动完成产品焊接,并对焊缝进行跟踪、监测、检测、采集与分析。其次,描述了机器人轨迹规划的技术路线和轨迹规划的目的,提出了对钛合金T型接头双作用机器人激光焊接装备轨迹规划进行的数学表达模型,分析了双作用激光焊接机器人轨迹规划的数学模型涉及的各因素,选择遗传算法作为钛合金T型接头双作用机器人激光焊接装备轨迹规划的数学算法,对本文装备进行轨迹规划,对比提取的焊点与实际焊点,得到双作用激光焊接机器人最优轨迹,在Rob Cad软件中进行模拟,确定了机器人轨迹规划方案的合理性。最后,对影响焊缝质量的工艺参数做了实验分析,从单因素法分析了离焦量、激光功率、保护气体、激光束入射的角度、喷嘴结构形式、激光光斑在长桁上的偏移量、喷嘴距离焊件表面高度和焊接速度对焊缝质量的影响,采用正交实验法,综合分析得到了最佳匹配工艺参数。
【关键词】：T型接头激光焊接 轨迹规划 机器人 钛合金
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG409;TP242
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-21
• 1.1 课题研究背景及意义12-15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.2.1 国外双光束激光应用情况：15-17
• 1.2.2 国内双光束激光焊接平台研究情况17-18
• 1.3 论文课题来源和主要内容18-21
• 1.3.1 课题来源18
• 1.3.2 本文主要工作18-19
• 1.3.3 本文内容安排19-21
• 第2章双作用激光焊接机器人装备设计21-39
• 2.1 引言21
• 2.2 激光焊接装备机械系统研究21-32
• 2.2.1 激光焊接装备方案设计22-26
• 2.2.2 激光焊接装备各部分选型26-32
• 2.3 激光焊接装备控制系统研究32-38
• 2.3.1 焊缝跟踪系统研究34-35
• 2.3.2 焊接质量实时检测系统35-36
• 2.3.3 安全保障系统36
• 2.3.4 焊接过程的实时监控系统36-37
• 2.3.5 实验参数采集与分析系统37-38
• 2.3.6 故障诊断系统38
• 2.4 本章小结38-39
• 第3章双作用激光焊接机器人轨迹规划与研究39-53
• 3.1 引言39
• 3.2 机器人的轨迹规划39-41
• 3.2.1 机器人的轨迹规划概述39-40
• 3.2.2 激光焊接机器人轨迹规划的数学模型40-41
• 3.3 遗传算法在机器人轨迹规划中的应用41-48
• 3.3.1 确立数学算法41-42
• 3.3.2 选择编码方式42-44
• 3.3.3 确定初始群体44
• 3.3.4 确定评价函数44-45
• 3.3.5 确定选择算子45-46
• 3.3.6 确定重组算子46-47
• 3.3.7 确定变异算子47-48
• 3.4 双机器人激光焊接装备轨迹规划48-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第4章双作用激光焊接工艺实验分析与研究53-68
• 4.1 引言53
• 4.2 实验的准备情况53-54
• 4.2.1 实验设备53-54
• 4.2.2 实验材料和方法54
• 4.3 影响焊缝成型因素分析54-67
• 4.3.1 激光功率对焊缝的影响54-55
• 4.3.2 焊接速度对焊缝的影响55-56
• 4.3.3 离焦量对焊缝的影响56-57
• 4.3.4 激光束的入射角度对焊缝的影响57-61
• 4.3.5 保护性气体对焊接质量的影响61-62
• 4.3.6 喷嘴结构对焊接的影响62-64
• 4.3.7 激光光斑在长桁上的偏移量的影响64-66
• 4.3.8 工艺参数最优化66-67
• 4.4 本章小结67-68
• 结论68-70
• 参考文献70-76
• 攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果76-77
• 致谢77-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 缪桂根;;改进遗传算法求解TSP问题的Matlab程序设计[J];楚雄师范学院学报;2011年03期

2 李俐群;陶汪;朱先亮;;厚板高强钢激光填丝多层焊工艺[J];中国激光;2009年05期

3 刘鲭洁;陈桂明;刘小方;;基于矩阵编码的遗传算法研究[J];计算机工程;2011年13期

4 占小红;欧文敏;魏艳红;陈洁;陶汪;陈彦宾;;飞机壁板先进焊接技术应用现状[J];航空制造技术;2013年22期

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 王芳;解图着色问题的一个新的遗传算法[D];西安电子科技大学;2010年

2 常婧;DH40高强钢大厚板焊接及焊接残余应力有限元分析[D];江苏科技大学;2011年

3 张盛海;高强铝合金T型接头的激光焊接[D];北京工业大学;2005年

4 杨丽丽;基于图像识别的激光焊缝跟踪技术研究[D];山东大学;2006年

5 顾春影;白车身激光焊接单元设计与搭接焊接头性能研究[D];湖南大学;2011年

6 赵昊;工艺参数对高强钢激光—电弧复合焊接组织及性能影响的研究[D];长春理工大学;2012年

7 张大文;铝合金激光焊接工艺研究[D];长春理工大学;2012年

8 谢丽初;ZK60镁合金CO_2激光焊接头的组织与性能研究[D];湖南大学;2010年

9 王瑛琪;0Cr13Ni5Mo钢板低强匹配焊接接头组织性能及应力研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

，

本文编号：887286