激光去除机加工件边缘毛刺的机理和工艺研究
发布时间：2022-12-07 20:27
目前市场上使用的机械加工零件基本都需要将毛刺去除,而现有的传统去毛刺技术也存在着各式各样的缺点,如手工去毛刺效率低,不适合大规模作业;电化学去毛刺易腐蚀工件且只能去除金属材料的零件,热能去毛刺会造成零件缺陷等。针对这些问题,本文在将“激光切割”与“激光熔融”相结合的指导思想下,提出了一种绿色高效的激光整形去毛刺技术,以解决现在机加工件去毛刺所面临的环保和人工压力。主要研究内容如下:（1）探究激光去毛刺技术各个阶段的机理,分别建立了连续激光切割和熔融机加工零件边缘毛刺的理论模型,分析去毛刺过程中的能量损耗及各个工艺参数对毛刺去除质量的影响;（2）设计去毛刺激光头结构,可将激光束转换并聚焦为两个能量密度梯度的光斑。计算切割、熔融毛刺所需能量,由二者比例关系,确定透镜具体尺寸和焦距。利用ZEMAX仿真软件对所设计去毛刺激光头进行光路模拟验证,根据不同离焦面下的光斑效果为去毛刺单因素试验确定初步的离焦范围;（3）根据光斑面积的转换原理,由基模高斯光束能量密度基本公式推导聚焦后的点环结合光斑的能量密度公式。并利用MATLAB软件对不同离焦量时加工面上的光斑能量分布进行分析,以确定后续试验选用80...
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.1.1 毛刺的产生
1.1.2 毛刺的危害
1.2 去毛刺研究现状及分析
1.2.1 传统去毛刺技术及分析
1.2.2 国内外激光去毛刺研究现状及分析
1.3 研究本课题的主要目的和意义
1.4 本课题研究的主要内容
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 技术路线
1.5 本章小结
第二章 激光去毛刺的理论基础
2.1 激光与材料的相互作用
2.1.1 材料对激光的吸收特性
2.1.2 激光与材料相互作用引起的物态变化
2.2 激光去毛刺的切割和熔融的理论模型
2.2.1 激光切割毛刺的理论模型
2.2.2 激光熔融毛刺的理论模型
2.3 激光切割的过程分析
2.3.1 激光切割机理
2.3.2 激光切割毛刺的能量分析
2.3.3 激光切割质量的影响因素
2.4 激光熔融毛刺的过程分析
2.4.1 激光熔融机理
2.4.2 激光熔融毛刺的能量分析
2.4.3 激光熔融质量的影响因素
2.5 本章小结
第三章 去毛刺激光头结构设计及光斑能量分布模型
3.1 激光束光路分析及设计
3.1.1 激光束光路设计方案
3.1.2 激光能量分配
3.1.3 组合透镜焦距的确定
3.2 激光束光路仿真
3.2.1 ZEMAX光路仿真
3.2.2 光斑效果分析
3.3 激光聚焦光斑的能量分布模型
3.3.1 激光模式选择
3.3.2 激光能量转换模型的原理
3.3.3 聚焦光斑能量密度公式的计算
3.3.4 能量密度分布模型的分析
3.4 激光头整体结构设计及加工
3.5 本章小结
第四章 激光去除铝型材边缘毛刺的试验研究
4.1 试验基础
4.1.1 试验平台设计与搭建
4.1.2 试验材料及质检设备
4.1.3 试验方案
4.2 激光去除铝型材毛刺的试验分析
4.2.1 单因素试验
4.2.2 不同工艺参数对去毛刺效果质量的影响
4.2.3 正交试验优化
4.3 本章小结
第五章 激光去毛刺技术应用分析
5.1 去毛刺效率的提高
5.1.1 视觉系统介绍
5.1.2 材料及扫描参数的确定
5.1.3 自动去毛刺加工过程
5.2 材料种类的拓展
5.2.1 材料及去除参数的确定
5.2.2 去毛刺结果分析
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]A new method for deburring of servo valve core edge based on ultraprecision cutting with the designed monocrystalline diamond tool[J]. AN QingLong,DANG JiaQiang,LIU GongYu,Dong DaPeng,MING WeiWei,CHEN Ming. Science China（Technological Sciences）. 2019(10)
[2]基于颗粒两相流的复杂回转体光整工艺参数优化研究[J]. 曾庆勉,张建军,马涛,韩雪松,兰萌. 机床与液压. 2018(07)
[3]工艺参数对不锈钢薄板激光切割质量的影响[J]. 冯巧波,赵旺初,李永兵. 机械设计与研究. 2017(06)
[4]激光切割430不锈钢板材的工艺[J]. 孙建华,侯忠霖,张立新,于欣岐,赵宁,高乙元. 辽宁科技大学学报. 2017(06)
[5]钻削毛刺形成机理及其控制技术研究[J]. 石贵峰,黄娟,裴宏杰,王贵成. 机械设计与制造. 2017(12)
[6]激光切割铝合金吸收率试验研究[J]. 侯红玲,解玉坤,赵晋平. 表面技术. 2016(10)
[7]工艺参数对2A12铝合金激光切割质量的影响及分析[J]. 彭玉海,赵晋平,侯红玲,张晖. 应用激光. 2016(01)
[8]液压阀块毛刺的预防与去除[J]. 张磊,唐少楠,朱小明,杨丽红. 机械工程与自动化. 2015(01)
[9]PCD面铣刀铣削铝合金时刀具几何参数对毛刺的影响[J]. 黎秀宇,刘叶春. 机械工程师. 2015(01)
[10]铝合金轮毂激光去毛刺工艺[J]. 杭争翔,秦立家,徐国建,刘经伟. 沈阳工业大学学报. 2015(01)
博士论文
[1]基于传声器阵列的激光焊接过程质量检测理论与方法[D]. 敖三三.天津大学 2012
[2]连杆/箱体主轴承座裂解槽脉冲激光加工数值模拟及试验研究[D]. 王金伟.吉林大学 2011
[3]成形脉冲YAG激光技术及应用研究[D]. 许宝忠.天津大学 2010
[4]电子组装元器件半导体激光无铅软钎焊技术研究[D]. 韩宗杰.南京航空航天大学 2009
硕士论文
[1]静态化学液辅助激光加工Custom455不锈钢工艺研究[D]. 王铭禹.青岛理工大学 2018
[2]WP13柴油机气缸体工艺研究及实施[D]. 杨建华.吉林大学 2017
[3]铝合金薄板轮廓激光切割工艺研究[D]. 赵晋平.陕西理工大学 2017
[4]激光切割铝合金钣金件力学性能研究[D]. 彭凯.陕西理工学院 2016
[5]铝合金薄板激光切割工艺研究[D]. 张晖.陕西理工学院 2016
[6]YAG激光切割薄钢板的技术研究[D]. 袁伟.长春理工大学 2014
[7]车用异种金属激光深熔焊数值模拟和工艺试验研究[D]. 刘征.湖南大学 2013
[8]低合金超高强钢的光纤-MAG电弧复合焊接的研究[D]. 王虹.沈阳工业大学 2013
[9]爆燃冲击波对热能去毛刺的影响研究[D]. 候红霄.中北大学 2012
[10]织构化喷涂涂层摩擦学特性的研究[D]. 毛佳佳.江西理工大学 2012
本文编号：3712784
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.1.1 毛刺的产生
1.1.2 毛刺的危害
1.2 去毛刺研究现状及分析
1.2.1 传统去毛刺技术及分析
1.2.2 国内外激光去毛刺研究现状及分析
1.3 研究本课题的主要目的和意义
1.4 本课题研究的主要内容
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 技术路线
1.5 本章小结
第二章 激光去毛刺的理论基础
2.1 激光与材料的相互作用
2.1.1 材料对激光的吸收特性
2.1.2 激光与材料相互作用引起的物态变化
2.2 激光去毛刺的切割和熔融的理论模型
2.2.1 激光切割毛刺的理论模型
2.2.2 激光熔融毛刺的理论模型
2.3 激光切割的过程分析
2.3.1 激光切割机理
2.3.2 激光切割毛刺的能量分析
2.3.3 激光切割质量的影响因素
2.4 激光熔融毛刺的过程分析
2.4.1 激光熔融机理
2.4.2 激光熔融毛刺的能量分析
2.4.3 激光熔融质量的影响因素
2.5 本章小结
第三章 去毛刺激光头结构设计及光斑能量分布模型
3.1 激光束光路分析及设计
3.1.1 激光束光路设计方案
3.1.2 激光能量分配
3.1.3 组合透镜焦距的确定
3.2 激光束光路仿真
3.2.1 ZEMAX光路仿真
3.2.2 光斑效果分析
3.3 激光聚焦光斑的能量分布模型
3.3.1 激光模式选择
3.3.2 激光能量转换模型的原理
3.3.3 聚焦光斑能量密度公式的计算
3.3.4 能量密度分布模型的分析
3.4 激光头整体结构设计及加工
3.5 本章小结
第四章 激光去除铝型材边缘毛刺的试验研究
4.1 试验基础
4.1.1 试验平台设计与搭建
4.1.2 试验材料及质检设备
4.1.3 试验方案
4.2 激光去除铝型材毛刺的试验分析
4.2.1 单因素试验
4.2.2 不同工艺参数对去毛刺效果质量的影响
4.2.3 正交试验优化
4.3 本章小结
第五章 激光去毛刺技术应用分析
5.1 去毛刺效率的提高
5.1.1 视觉系统介绍
5.1.2 材料及扫描参数的确定
5.1.3 自动去毛刺加工过程
5.2 材料种类的拓展
5.2.1 材料及去除参数的确定
5.2.2 去毛刺结果分析
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]A new method for deburring of servo valve core edge based on ultraprecision cutting with the designed monocrystalline diamond tool[J]. AN QingLong,DANG JiaQiang,LIU GongYu,Dong DaPeng,MING WeiWei,CHEN Ming. Science China（Technological Sciences）. 2019(10)
[2]基于颗粒两相流的复杂回转体光整工艺参数优化研究[J]. 曾庆勉,张建军,马涛,韩雪松,兰萌. 机床与液压. 2018(07)
[3]工艺参数对不锈钢薄板激光切割质量的影响[J]. 冯巧波,赵旺初,李永兵. 机械设计与研究. 2017(06)
[4]激光切割430不锈钢板材的工艺[J]. 孙建华,侯忠霖,张立新,于欣岐,赵宁,高乙元. 辽宁科技大学学报. 2017(06)
[5]钻削毛刺形成机理及其控制技术研究[J]. 石贵峰,黄娟,裴宏杰,王贵成. 机械设计与制造. 2017(12)
[6]激光切割铝合金吸收率试验研究[J]. 侯红玲,解玉坤,赵晋平. 表面技术. 2016(10)
[7]工艺参数对2A12铝合金激光切割质量的影响及分析[J]. 彭玉海,赵晋平,侯红玲,张晖. 应用激光. 2016(01)
[8]液压阀块毛刺的预防与去除[J]. 张磊,唐少楠,朱小明,杨丽红. 机械工程与自动化. 2015(01)
[9]PCD面铣刀铣削铝合金时刀具几何参数对毛刺的影响[J]. 黎秀宇,刘叶春. 机械工程师. 2015(01)
[10]铝合金轮毂激光去毛刺工艺[J]. 杭争翔,秦立家,徐国建,刘经伟. 沈阳工业大学学报. 2015(01)
博士论文
[1]基于传声器阵列的激光焊接过程质量检测理论与方法[D]. 敖三三.天津大学 2012
[2]连杆/箱体主轴承座裂解槽脉冲激光加工数值模拟及试验研究[D]. 王金伟.吉林大学 2011
[3]成形脉冲YAG激光技术及应用研究[D]. 许宝忠.天津大学 2010
[4]电子组装元器件半导体激光无铅软钎焊技术研究[D]. 韩宗杰.南京航空航天大学 2009
硕士论文
[1]静态化学液辅助激光加工Custom455不锈钢工艺研究[D]. 王铭禹.青岛理工大学 2018
[2]WP13柴油机气缸体工艺研究及实施[D]. 杨建华.吉林大学 2017
[3]铝合金薄板轮廓激光切割工艺研究[D]. 赵晋平.陕西理工大学 2017
[4]激光切割铝合金钣金件力学性能研究[D]. 彭凯.陕西理工学院 2016
[5]铝合金薄板激光切割工艺研究[D]. 张晖.陕西理工学院 2016
[6]YAG激光切割薄钢板的技术研究[D]. 袁伟.长春理工大学 2014
[7]车用异种金属激光深熔焊数值模拟和工艺试验研究[D]. 刘征.湖南大学 2013
[8]低合金超高强钢的光纤-MAG电弧复合焊接的研究[D]. 王虹.沈阳工业大学 2013
[9]爆燃冲击波对热能去毛刺的影响研究[D]. 候红霄.中北大学 2012
[10]织构化喷涂涂层摩擦学特性的研究[D]. 毛佳佳.江西理工大学 2012
本文编号：3712784
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