先进制造技术课程报告——远隔控制激光.docx
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1、 本科生课程论文 远隔控制激光在汽车工业的应用 课程名称 先进制造技术 姓 名 学 号 专 业 机械制造及自动化 任课教师 开课时间 2009.03 教师评阅意见:论文成绩评阅日期课程论文提交时间:2010年 4 月 30 日远隔控制激光在汽车工业的应用华侨大学机电学院机制2班摘要:由于激光具有极高能量密度和超高加工速度等特殊的加工特性,近年来受到世人的注目。特别是远隔控制激光机器人加工系统的超高加工效率,倍受青睐。就当前激光加工领域最先端的“远隔控制激光机器人加工系统在汽车制造业的应用及发展前景”进行了综述。远隔控制激光加工头是通过程序控制反射镜和聚焦镜的位置,以实现任意形状的加工。试验结果
2、表明,实际加工速度可达500mmin,并实现小于等于01 mm 以下的轨迹加工精度。关键词:普通反射镜振动反射镜光纤激光圆片激光远隔控制激光机器人加工系统概述:为了满足汽车及铁道车辆等结构高速焊接的需要,作为电弧焊、电阻焊的替代方法而诞生了激光焊接、激光电弧复合焊接和远隔控制激光机器人加工(焊接)系统等焊接方法。德国的一家汽车制造公司在2003年采用相同的投资和工作量以3 台LPNdYAG 激光机器人焊接系统取代了9 台电阻点焊机器人系统。现在更增加了1 台远隔控制圆片激光机器人加工系统从事着同样的工作量,其投资成本仅为原来一半。现在,激光焊接在汽车制造及船舶制造等行业受到越来越多的关注,激光
3、焊接的发展应用越来越多。激光焊接技术的发展历经了固体受激物质气体受激物质固体受激物质、脉冲激光焊接连续激光焊接、低功率高功率、薄板厚件、低速高速、低频高频及低效高效的历史。20 世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接,焊接过程属于热传导型,即激光辐射加热工件表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数,使工件熔化,形成特定的熔池。由于激光焊接作为1 种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法,随着高功率CO2 和高功率的YA G激光器以及光纤传输技术的完善、金属钼焊接聚束物镜等的研制成功,使其在机械制造、航空航天、汽车工业、造船工业、粉
4、末冶金、生物医学、微电子行业等领域的应用越来越广。激光焊接的优点:采用激光焊接可以获得高质量的接头强度和较大的深宽比, 且焊接速度比较快。由于激光焊接不需真空环境, 因此通过透镜及光纤, 可以实现远程控制与自动化生产。激光具有较大的功率密度, 对难焊材料如钛、石英等有较好的焊接效果并能对不同性能材料施焊。激光焊接的不足:激光器及焊接系统各配件的价格较为昂贵, 因此初期投资及维护成本比传统焊接工艺高,经济效益较差。由于固体材料对激光的吸收率较低, 特别是在出现等离子体后, 因此激光焊接的转化效率普遍较低( 通常为5%30%) 。由于激光焊接的聚焦光斑较小,对工件接头的装备精度要求较高, 很小的装
5、备偏差就会产生较大的加工误差。远隔控制激光系统在汽车制造业中的应用现状:在汽车制造业中,远隔控制激光加工系统的研制开发更加受到世人的关注,并正在逐步地转变成产业化。在远隔控制激光加工系统的研制开发中,所使用的激光光源主要有CO2 激光、YAG 激光、圆片激光(Disc laser)和光纤激光等。CO2 激光由于光波较长而不能使用光纤传导,所以较难与焊接机器人搭载,难以构成CO2激光的远隔控制激光机器加工系统。而其他三种激光光源,在一般情况下都能与机器人搭载而构成远隔控制激光加工系统,实现超高效率的加工作业。远隔控制激光机器人加工系统主要是由远隔控制激光系统、机器人、激光发振器和传导光纤等组成。
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