共边排样件激光切割路径的规划

排样软件的应用使材料利用率得到了很大提高，然而后续切割软件若不能保证有效地切割零件、保证零件质量及提高生产率，则排样软件在材料利用率上获得的收益将丧失。基于图论学理论，建立了规则与非规则零件共边排样时激光切割路径规划的数学模型，给出了在充分考虑加工质量、加工效率、制造成本情况下的激光切割路径优化目标：打孔点最少以及切割中割嘴空行程最短。提出了满足激光切割工艺要求的三个切割路径优化算法：用于求解理想情况下共边切割路径优化问题的一个新的欧拉回路算法；基于奇度顶点完全图最小权最大匹配算法来求解一般情况下共边切割路径优化问题的算法；利用废料区域进一步减少打孔点的处理策略与求解算法。给出了各种算法的运行实例，验证了所提出的算法的有效性。     

激光切割排样系统在硅钢板材加工中的应用

激光切割技术是当前世界上最先进的切割工艺之一，加之排样软件的应用，使板材的利用率得到了很大提高。为了填补扇片零件研究的不足，借鉴传统多边形顶点射线算法的基本原理，提出扇片零件顶点射线算法，解决了任意包角以及任意半径的扇片零件在硅钢板材上的优化排样问题。同时，以该算法为基础，利用VC++6.0开发了一套激光切割排样系统，进行了大量实际排样优化计算。实验结果表明，该算法既满足了实际生产中激光切割的工艺要求，又能够有效地提高硅钢板材的利用率。     

计算机辅助激光切割布局系统的研发

针对激光切割机切割板材的特点,开发了计算机辅助激光切割布局系统。论文介绍了计算机辅助优化布局的相关基本知识,阐述了计算机辅助系统的优化算法,描述了系统的界面,输入方式,使用方法;并利用开发的系统做了8组随机仿真布局试验,给出了两组布局方案图。试验结果表明:利用开发的系统可以快速生成材料利用率高的优化布局图。按照布局图对板材进行布局设计,可以大大提高材料的利用率,降低生产成本,提高企业利润。     

激光拼焊板在汽车制造中的应用及相关工艺研究

采用激光拼焊技术把不同材料,不同厚度和具有涂层的板材焊接在一起,形成可冲压车身外板。实践证明：这种新技术和传统生产工艺相比,使汽车车身重量减轻,刚度增强,提高了生产效率和材料利用率,经济效果明显。但是应重视激光切割和拼焊后工件边缘出现裂纹和淬硬组织及对后续工艺及产品质量的影响。     

激光切割板材的工艺处理

本文在现有的激光切割工艺研究的基础上对激光切割板材的工艺处理进行了进一步的探讨 ,其中包括引入线、引出线的设置 ,辅助切割路径的合理安排 ,路径优化和优化排样以及加工参数的优选等等 ,结合计算机的应用 ,实现计算机辅助工艺设计 (CAPP)。     

基于轨迹变换法降低激光切割尖角“烧蚀率”的研究

针对常规的氧助激光切割带有尖角(≤30°)图形的中低碳钢板材过程中存在的尖角"烧蚀率"很高的问题,采用Rofin DC025板条CO2激光切割机系统,在优化的激光切割工艺参数的条件下,通过轨迹变换的方法,在3mm厚的A3钢板上切割出多种带有尖角(≤30°)图形。系统研究了激光切割尖角图形的切割轨迹及参数对尖角"烧蚀率"的影响。结果表明,采用圆心在所切割尖角角平分线上,且通过该尖角顶点的圆形切割轨迹可大大降低激光切割尖角"烧蚀率"。且对于不同尖角大小(≤30°)该轨迹圆都存在一个最优补偿半径可把尖角"烧蚀率"控制在10%以内,获得理想的切割效果。     

中低功率CO2激光切割非金属板材

介绍了CO2激光汽化切割非金属板材的机理,建立了理论模型,并根据材料的性质和切割速度预测切割深度。实验数据表明,该模型适合激光切割6mm以下的薄板。根据该模型可预测小功率激光切割非金属材料的能力,为提高切割速度,提出预热辅助气体的切割方法。     

基于机器视觉的变焦激光切割路径优化研究

针对目前变焦激光切割路径优化方法存在优化时间长、空程行程大以及优化性能低的问题,对基于机器视觉的变焦激光切割路径优化进行了研究。该方法依据机器视觉原理获取激光切割路径相关参数;通过计算机技术对相关路径进行了遍历处理,根据路径约束条件与目标优化函数,建立路径优化模型。进而基于改进后的蚁群算法完成模型的求解,获取最佳的变焦激光切割路径,实现路径的优化。试验结果表明,运用该方法进行变焦激光切割路径优化时,优化准确率高于95%,优化时间随着试验次数的增加也保持在3.5 s左右。因此,该方法优化时长低、空程行程小以及优化性能高。     

分层实体制造激光头切割路径的建模与优化

分层实体制造(LOM)技术中分层制造时间是由该层的切割速度与切割路径确定的，当切割工艺参数(如：切割功率、切割速度)确定之后，每一层制造的时间是由该层切割(扫描)路径确定的。因此优化切割(扫描)路径对提高成型效率有重要意义，而分层实体制造技术中激光切割路径优化的实质是空行程路径的优化。建立了切割路径空行程路径优化的数学模型。由于求解该模型的复杂性，采用了分级规划的两个分步算法：首先用改进的最近邻域算法求解轮廓边界线上的切割起点，然后当切割点确定后把路径优化问题归结为旅行售货员问题(TSP)，采用了高效的智能仿生算法一蚁群系统算法来求解。运行结果表明，该算法显著缩短了分层制造中的空行程，提高了快速原型制造的效率。     

激光切割板材表面质量研究综述

从激光切割的优点、表面质量内容及其影响因素和激光切割板材表面质量研究进展进行了综述,最后说明了激光切割板材表面质量机理的研究将更加深入和透彻,尤其对于激光切割动态行为和在线监测以及三维切割的研究将倍受重视。     

半导体激光切割碳钢板方法研究

采用500 W半导体激光对碳钢板材进行切割实验。为了提高切割能力，针对半导体激光光束发散角较大的特点，以及碳钢板材的激光切割工艺特性，对切割头的光学系统进行改进，并进行比较实验。结果显示，适当增加光斑尺寸，焦深延长，可一定程度上加强半导体激光对于3 mm以上碳钢板的切割能力，将切割厚度拓展到6 mm。在此条件下，切割速度有所下降。但在3～6 mm厚度范围内切割效率同500 W光纤激光器切割效率相近。     

大功率CO2激光切割的初步研究

本文作者应用2-3千瓦大功率连续CO2激光对2毫米厚的低合金钢板及5毫米厚的不锈钢板进行切割，研究了激光切割的工艺参数，并比较了非稳腔输出的单模和稳腔输出的多模切割的结果。     

工艺参数对激光切割工艺质量的影响

对汽车用冷轧钢板进行了激光切割工艺试验,研究了激光切割速度与激光功率对切缝宽度、表面粗糙度、挂渣等切割质量的影响。结果显示在相同的条件下,切缝宽度随切割速度的增加而有一定的变化,随激光功率的增加而显著增加。切割速度及激光功率对切割表面粗糙度的影响是一抛物线规律,随切割速度的变化,切割边部形貌存在分形现象。金属材料激光切割后其热影响区非常小,受激光切割工艺参数的影响不大。     

基于去除熔化物形态分析的铝合金薄板激光切割试验研究

为提高铝合金薄板激光切割质量,对切割去除熔化物进行了收集、观察及测量研究。在Nd:YAG脉冲激光切割模式下,采用不同气熔比0.1898,0.2798,0.3708和0.6519,对0.85mm厚的1000系铝合金薄板进行切割试验。试验通过超景深三维显微镜对收集的去除熔化物形状和尺寸进行观测研究。结果表明,去除熔化物颗粒由球形颗粒和蝌蚪形颗粒两种颗粒组成,其中球形颗粒平均尺寸在71～123μm之间;高气熔比切割去除熔化物主要呈球形,颗粒尺寸较小,切割质量较好;低气熔比下熔化物主要是蝌蚪形,其中呈现的球形颗粒尺寸较大,切割质量较差。试验最终在辅助气压0.6MPa高气熔比0.6519下获得了较高质量的切口。研究结果深化了铝合金激光切割的机理认识,有效提高了铝合金薄板的激光切割质量。     

皮秒激光旋切加工微孔试验研究

为了解决毫/纳秒激光加工微孔质量低的问题,利用脉冲宽度为200ps的脉冲激光,采用高速旋切法对厚度为0.2mm的SUS 304不锈钢薄板进行直径为200μm的微孔加工试验,用激光共聚焦显微镜观察孔的外观形貌,研究旋切速率、激光功率和离焦量等因素对孔径、锥度和热影响区等加工质量的影响。结果表明,旋切速率对微孔内壁质量有直接的影响;通过提高转速来降低激光脉冲重叠率可以减小微孔内壁的热影响区;适当增加激光功率,能够改善旋切加工微孔切口处的加工质量;采用正离焦加工能够一定程度减小孔的锥度。优化工艺参量能够加工出热影响区小、边缘质量好的小锥度微孔。     

激光精密切割不锈钢薄板的工艺研究

采用Nd∶YAG脉冲激光器对不锈钢进行了精密切割。系统研究了工艺参数对切缝宽度和切缝质量的影响规律。结果表明,缝宽随激光功率密度、频率以及脉宽的增加而加大;提高激光输出重复频率,不仅有利于提高加工质量,而且可以增大切割速度,提高加工效率。在此基础上,导出了光斑重叠度和极限切割速度的计算公式,利用此公式估算的脉冲激光切割的极限速度与实验结果符合很好     

精密齿轮光纤激光切割工艺研究

利用光纤激光精密加工系统进行了不锈钢齿轮的切割实验。研究了激光光斑直径及离焦量、切割速度、激光功率等工艺参数对齿轮切缝宽度及加工质量的影响。通过优化工艺参数,在0.4mm厚的不锈钢薄板上切割出了精密齿轮。     

上下边缘区分的平面钣金零件尺寸测量方法

针对钣金零件轮廓尺寸高精度测量面临尺度增大造成的测量精度下降问题,提出了准确获取零件上表面的边缘方法和厚度转换模型。首先,结合光学成像理论分析了背光光源下不同厚度钣金零件的边缘特性,提出厚度零件具有上下边缘特征,然后根据平板零件图像的边缘分布特征,采用Canny算子初定位边缘,用多项式拟合算法实现亚像素边缘精确提取,对含有上下边缘的轮廓提出平均距离法获得上表面边缘,并针对厚度引入的误差提出了厚度转换模型进行边缘修正,获取零件在标定平面上的真实边缘,最终结合标定数据求取零件尺寸。实验结果表明,在10.75 m2的视场内,1~5 mm厚、500 mm500 mm零件的测量精度达到了0.05 mm,满足了钣金加工测量的需求。