镀锌钢板激光切割工艺优化研究

摘要

镀锌钢板因具有优良的耐腐性能而广泛应用于汽车车身的制造，激光切割技术也以其高质量、高效率、以及无接触柔性加工而越来越受到汽车制造商的亲睐。然而关于镀锌钢板激光切割工艺的系统性研究鲜有报道。本文以0.7mm厚镀锌钢板为研究对象，在自行搭建的激光切割试验平台基础上，以切缝形貌、切缝宽度、切缝粗糙度以及割纹形貌作为衡量切缝质量的基准，系统地研究了激光功率、切割速度、切割喷嘴距工件表面的距离（工作距离）以及辅助气体等参数对切割质量的影响规律。研究结果表明：激光功率、切割速度和辅助气压、纯度对切割质量的影响显著，而工作距离对切割质量的影响不明显。
　　在一定条件下，随着激光功率的增大，切缝粗糙度和切缝宽度呈先增加后平缓的趋势，而割纹深度不断增加；随着切割速度的增大，切缝宽度呈缓慢下降的趋势，而粗糙度呈先降低后上升的趋势，割纹间距增大，轮廓变得清晰。辅助气体对切割质量的影响显著，影响规律如下：氮气辅助切割时，气压增大，切缝粗糙度缓慢减小，切缝宽度度缓慢降低；氮气纯度越高，切缝粗糙度越小，切缝宽度随气压变化越小，割纹形貌规律显著；相同条件下，氮气切割的切缝粗糙度和切缝宽度远低于氧气切割，但氮气切透的最低气压值高于氧气；氧气辅助切割时，气压增大，切缝粗糙度迅速增大后稳定，切缝宽度迅速增加；氧气纯度越高，切缝粗糙度和切缝宽度随气压变化越显著；氧气切割时，切缝基本不出现规则条纹，呈现明显的突起与纹路，偶尔出现无纹区域。
　　基于上述研究，本文开展激光功率、切割速度以及辅助气体气压的工艺参数优化试验。通过三因素四水平的正交试验研究分析，获得合适的镀锌钢板激光切割工艺参数。综合考虑切割质量、成本及效率，确定最佳的工艺参数如下：氮气辅助气体压力0.6MPa，切割速度39m/min，激光功率2.5kW。
　　基于上述试验获得的数据，采用BP神经网络建立镀锌钢板的激光切割工艺模型，并对其进行训练和测试，获得预测精度满足工业应用要求的神经网络模型。

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1绪论

1.1镀锌钢板的简介

1.2镀锌钢板激光切割的必要性

1.3板材切割方法现状

1.4激光切割的原理特点以及发展现状

1.5本文的主要研究内容

2激光切割试验平台搭建及试验方案

2.1试验平台搭建

2.2试验材料

2.3试验方案

3工艺参数对切割质量的的影响

3.1激光功率

3.2切割速度

3.3工作距离

3.4辅助气体

3.5本章小结

4镀锌钢板激光切割工艺优化

4.1正交试验设计简介

4.2正交试验设计过程

4.3正交试验分析

5基于BP神经网络建立数学模型

5.1神经网络简介

5.2BP神经网络的结构和性质

5.3BP神经网络的建立

5.4BP神经网络的训练

5.6BP神经网络的测试

6结论

致谢

参考文献