机器人等离子熔射制模工艺研究及轨迹规划

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1、华中科技大学硕士学位论文机器人等离子熔射制模工艺研究及轨迹规划姓名：郭明亮申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：王桂兰20050506摘要快速制模技术RT由于其低成本和快速响应市场的能力已成为实现新产品快速开发和抢占市场的关键技术因其具有不受模具尺寸和熔射材料限制熔射质量高等优点而受到广泛关注基于等离子熔射的快速金属模具制造过程中的关键问题是如何保证熔射层(皮膜)的成形性与成形质量熔射层厚度不均匀温度分布不均匀都会导致熔射层翘曲和脱落在等离子熔射过程中不同的熔射路径必然伴随着不同的动态热过程因此在等离子熔射工艺中熔射路径对熔射层温度场有着重大影响从而对熔射路径进行规划

2、非常重要本文将结合本实验室对机器人等离子熔射路径单条轨迹截面形状进行测定的结果及计算出理论最佳熔射间距值分析不同熔射间距下皮膜温度场分布和皮膜成形性以确定熔射实验的最佳熔射间距介绍了由CAM加工软件设计加工轨迹把加工轨迹转化为等离子熔射六轴机器人运动轨迹方法的实现原理实现流程及在轨迹转化过程中需要的计算并以VC++为平台开发出了由CAM加工轨迹到熔射轨迹的接口软件在熔射时能够精确地控制等离子喷枪的运动轨迹喷枪角度喷枪移动速度以及喷涂距离实现等离子熔射过程自动化并提出了基于特征的熔射轨迹规划的思想介绍了特征的概念与分类基于特征的轨迹规划的实现思想实现流程及软件系统结构最后以汽车

3、覆盖件零件为例进行了轨迹生成仿真与传输采用优化的熔射工艺参数和熔射路径进行实际等离子熔射实验成功地获得了所需的等离子熔射皮膜并制作出了模具验证了等离子熔射制模技术的可行性和实用性关键词等离子熔射制模机器人熔射路径轨迹生成仿真IAbstractRapidtooling(RT)hasbecomemoreandmoreimportantforitslowmanufacturingcostandabilityofrapidlyrespondingtothemarket.Plasmaspraymetaltoolinghasobtainedaspecialattentionforitsa

4、dvantagesofhighqualityandfewerlimitsonthepattern’ssizeandsprayingmaterials.Thekeyproblemhereishowtokeepformabilityandcoatingqualityinrapidspraytooling.Inrapidspraytooling,differentspraypathsanddifferentspraycraftsmustbringdifferentdynamicheatexchange,andtheplasmaspraypathdeterminesdistribut

5、ionofthetemperaturefieldforspraycoating.Soitisnecessarytoplanthespraypathforrobotplasmaspray.Inthispaper,ithasgainedtheoptimizedsprayingspacebetweentwopathsbyanalyzingthedistributionoftemperaturefieldandformabilityofcoatinggotfromexperimentsindifferentsprayingspacesandbyanalyzingresultsofth

6、eshapeofsectionofaspraypathandtheoreticallyoptimizedsprayingspacethatgotfromtheformerexperimentsbyothermembersofourlaboratory.TheauthorintroducedthemethodofconvertingthemanufacturingpathsgotfromCAMtopathsforthesixaxisroboticrapidspraytoolinginthispaper.UsingtheVC++software,theauthordevelope

7、dapathconvertingsoftware,sothattherobotcanaccuratelycontrolthepath,angleandtravelingspeedoftheplasmaspraygunandthespraydistancebetweenthepartandgun,achievingautomationoftherapidplasmaspraying,andintroducedamethodoffeature-basedpathlayoutforplasmaspraying