汽车铝横梁电子束焊接过程焊接轨迹及工艺规划

摘要

电子束焊接是一种在真空环境下，利用汇聚的高速电子流轰击工件接缝处产生的热能，使被焊金属熔合的焊接方法。与常规的焊接方式相比，电子束焊接具有功率密度高、穿透能力强、精确、快速、可控性好、保护效果好、焊缝质量高等优点。电子束焊接作为在铝合金焊接中一种先进的焊接技术，正在汽车制造等领域发挥越来越重要的作用。非真空电子束焊接设备在国外已经面世，但价格昂贵；国内真空电子束焊接技术比较成熟，但对大型铝合金产品焊接研究尚少，有关电子束焊装过程的轨迹规划与工艺规划研究尚属空白。本论文以汽车铝合金薄板零件的电子束焊装过程的轨迹规划与工艺规划为主要研究内容，对其进行了较为深入系统的研究。 本文分析了现有的铝横梁电子束焊接工艺中存在的问题，根据设备中四轴联动系统的坐标变换关系，利用UG二次开发工具OpenGRIP语言编程，实现了铝横梁的电子束焊接的运动轨迹的计算及其焊接过程的动态仿真。电子束焊接的运动轨迹规划系统已经成功地应用到了铝横梁零件的焊接生产中，运行结果表明该软件系统缩短了产品开发周期，提高了产品质量。在法线姿态的计算中，引入微分平面的设计思想，获得了焊接过程中的最佳姿态，保证了焊缝质量。 通过读取焊缝顶面模型数据，结合电子枪运动轨迹，研究了焊机设备真空筒的尺寸、电子枪的运动范围、电子枪聚焦深度变化范围等参数的计算方法，为焊装夹具的三维曲面设计以及焊机的结构设计提供了设计依据。 针对铝横梁电子束焊这一具体工艺问题，一方面通过工艺规划对CAD结果中不适应生产实际的技术细节进行校核和修正，另一方面，通过对过程工艺参数优化对CAM过程中可能遇到的问题进行分析研究和过程仿真，为产品制造提供了有力的技术支撑。 本项目研究的系统与工艺已获得国家实用新型专利。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1课题研究主要内容

1.1.1课题来源

1.1.2研究内容

1.1.3研究意义

1.2 铝合金在汽车行业中的应用及前景

1.3 电子束焊接的应用及前景

1.4现代焊接工艺发展CAPP的意义

第二章 零件与焊接设备

2.1 零件焊缝和焊接设备

2.1.1焊缝举例

2.1.2设备简介

2.1.3生产过程简介

2.2简介UG/Open GRIP

2.2.1UG的特点

2.2.2 Grip的特点

2.2.3选用UG/Open GRIP的原因

2.3 现代企业CAPP的发展应用

2.3.1 CAPP基本概念

2.3.2企业CAPP发展趋势

2.3.3 CAPP在汽车焊接行业中的应用

第三章 焊缝轨迹分析算法

3.1 焊接系统四轴运动的实现

3.2公式变换

3.2.1焊接系统坐标和工作坐标

3.2.2微分变换

3.2.3法线的姿态

3.2.4焊点的坐标变换

3.3 实例计算

第四章 焊接工艺分析

4.1 电子束焊接工艺参数

4.1.1电子束焊接原理

4.1.2电子束焊接工艺参数

4.2 电子束焊接工艺分析

4.2.1回转中心线的优化

4.2.2焊接轨迹的优化

4.2.3计算机辅助工艺设计的必要性

第五章 焊接轨迹规划的程序实现

5.1 程序目标

5.2流程图

5.3 程序实现

5.3.1回转中心线

5.3.2微小平面

5.3.3法线的取得

5.4程序结果

5.4.1动态仿真

5.4.2参数图表

5.5焊接轨迹规划与CAD/CAM的关系

第六章 辅助工装设计

6.1 焊装夹具

6.2焊接机械设备

6.3扩展应用

6.3.1其他焊接件的焊接轨迹仿真

6.3.2其他工业领域的应用

第七章 结束语

致 谢

参考文献