PCB上下料机械手设计与仿真

针对PCB数控钻床上下料时对人力过度依赖所带来的问题,提出采用自动上下料机械手替代人工上下料。根据上下料机械手功能需求对自动上下料机械手进行了总体设计,分析了机械手安装布局,并使用SolidWorks建立了机械手的模型。运用D-H参数法建立机械手的运动学方程,求解出机械手末端在全局坐标系下的位置及姿态。再通过ADAMS对机械手进行运动仿真,得到并分析了机械手的末端的轨迹信息、位移信息、速度及加速度信息,验证了设计的正确性和合理性,为机械手实际动作优化和运动控制提供了依据。     

冲压自动焊接机械手设计

基于产品焊接工序,设计出一种自动生产线焊接机械手和自动更换存放库,满足自动化冲压焊接生产节拍和质量要求。通过焊接机械手的设计,对主要构成部件进行选取和校核,达到冲压件螺母自动化焊接的目的。为适应不同产品的螺母焊接技术要求,设计出一种机械手存放库,可快速更换和存储焊接机械手,减少设备更换产品停机时间,提高设备利用率。本设计推动了冲压自动化焊接的技术发展,为冲压产品焊接自动化的实施提供一种借鉴和样板。     

基于MATLAB的仿人焊接机械手运动学分析和仿真

针对在狭小空间或密闭容器内以及危险作业环境中焊接的特殊要求,以UG软件为基础设计了一种仿人焊接机械手。采用D-H方法建立了焊接机械手的运动学方程,并讨论了该机械手的运动学问题。然后运用MATLAB软件对机械手的运动学进行了仿真,通过仿真观察到机械手各个关节的运动,并得到所需的数据,说明了所设计参数的合理性和运动算法的正确性,为焊接机械手的动力学、控制及轨迹规划的研究提供了可靠的依据。     

IGM焊接机械手的故障与维修

对IGM焊接机械手常见的故障进行分析，对故障现象提出了经济有效的解决方法。     

焊接机械手在地铁转向架制造中的应用

转向架是地铁车辆的核心部件之一，其制造技术水平直接决定了车辆的最终性能。为在国内制造出国际一流的地铁车辆，配置了焊接机械手系统应用于转向架构架的生产。在此以侧梁机械手焊接为例，对机械手系统、焊接工艺进行描述介绍，对机械手应用于地铁转向架制造的优点进行了分析。     

一种机床上下料机械手的动力学仿真

将平面3自由度串联机械手与数控机床进行一体化设计。根据工件输送带和机床三角卡盘的空间位置,规划机械手的运动路径。给定各段路径的运动时间,应用ADAMS软件对机械手上下料的一个完整周期进行动力学仿真,解算出大臂、小臂和抓手的转角、角速度和角加速度。在抓取最大质量工件时,对3个关节处所需的驱动力矩的动态过程进行了仿真。仿真结果表明:上下料机械手与机床集成化设计的方法正确,并为伺服电机的选型提供了完整的数据依据。     

关节型码垛机械手运动学分析及仿真

根据关节型码垛机械手的结构特点,运用D-H方法建立机械手的运动学模型,并对其进行位姿、速度正反问题的分析和求解,得到关节型码垛机械手的雅可比矩阵和逆雅可比矩阵,在此基础上运用ADAMS软件对机械手码垛过程进行仿真,得到关节扭矩、关节角速度曲线,并利用仿真结果完成伺服电机的选型,为控制系统研制提供依据。     

焊接机械手在铁路客车制造上的应用研究

论述了焊接机械手在铁路客车制造行业的应用状况，并分析了应用过程中存在的问题，提出了解决措施。     

ABB焊接机械手弧焊逆变电源故障维修

研究了ABB弧焊逆变电源的工作原理，对其常见的故障进行了分析，指出常见的故障现象及经济有效的解决方法。对弧焊逆变电源温度传感器的结构、原理及维修的论述，有实用价值。     

基于SolidWorks和ADAMS的装车机械手运动仿真

针对当今水泥装载运输行业中存在的实际问题,开发设计一种结构简单、控制容易的自动袋装水泥装车机械手。利用三维建模软件SolidWorks建立装车机械手的实体模型,将模型导入仿真软件ADAMS环境中,并进一步的添加约束和驱动等,通过对该模型进行运动学仿真分析,得到关键构件的运动学参数,绘出构件的运动特性曲线,验证机构设计的合理性和可行性,为机械手的运动控制及机械结构的优化设计提供参考依据。     

异型断面管道自动焊接执行机构设计及运动仿真

在自主研发的全位置管道焊接机器人基础之上,针对异型断面波纹管的特点,研究了一种异型断面波纹管自动焊接机器人,能实现波纹管现场组对、坡口加工及自动化焊接等问题.该机器人系统主要包括对管装置、焊接/切割控制系统、自动焊接/切割系统、焊接/切割自动执行装置.着重分析了其自动焊接执行机构,并在结构模型的基础上进行了运动仿真研究...     

喷雾辅助FSW焊接RAFM钢数值模拟与性能

低活化铁素体/马氏体(reduced activation ferritic/martensitic,RAFM)钢搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)接头中的高温δ铁素体是影响其冲击韧性的主要因素. 通过喷雾冷却,降低焊接峰值温度并对接头进行快速降温,从而达到抑制δ铁素体生成的目的. 采用Fluent流体软件对RAFM钢FSW在不同喷雾冷却工况下的温度场进行模拟研究,综合模拟结果进行试验验证. 结果表明,液氮辅助FSW(FSW + LN₂)可有效降低焊接接头的峰值温度并加速焊后的降温速率. FSW + LN₂焊接接头冲击韧性由常规FSW接头的冲击吸收能量23 J提升至33 J,达到与母材等韧匹配,硬度变化趋势与常规FSW接头基本一致,焊接接头硬度远高于母材.     

焊接热力耦合仿真热边界条件研究

热边界条件定义是焊接热力耦合仿真前处理设置的重要环节,直接影响到仿真结果的准确性,尤其是对于铝合金类高导热材料焊接仿真而言。本文研究了焊接热力耦合仿真热边界条件的定义方法,通过实验与仿真,对温度场和残余应力分布模拟结果的影响因素进行了探讨。     

Numerical simulation of mechanical properties of straight pipe and elbow during in-service welding

Elbows are the most vulnerable parts in pipeline network systems. The residual stress for in-service welding repair has significant impacts on the mechanical properties of straight pipes and elbows. In this paper,the thermal elastic-plastic finite element method is employed to investigate the mechanical field during the in-service welding. The prediction of residual stress and deformation in the straight pipe and elbow is performed based on the validation of the numerical models. And the effects of the curvature radius and defects on the elbow are investigated. The results show that the residual stress distribution is uneven along various directions after welding. And the mechanical properties of the elbow decrease when the curvature radius is small. Compared to the intact elbow,the residual stress of the elbow with defects concentrates in the defective area. The depth of defect is the main factors affecting the mechanical properties of the elbow. A systematic analysis of the mechanical properties of straight pipes and elbows is proposed to provide guidance to the in-service welding.     

钢轨压焊顶锻变形热/力模拟研究

采用美国先进的Gleeble-2000热模拟试验机,对高速铁路轨道用U71Mn钢轨的对焊顶锻变形过程进行了热力模拟试验。研究了不同加热条件下,钢轨顶锻所需压力的大小;探索了在相同加热条件下,钢轨钢在顶锻变形过程中的顶锻量、顶锻速度以及带电顶锻时间对接头焊接质量的影响规律。实验结果为合理制定钢轨对焊工艺,有效控制焊轨质量,为列车安全运行提供了试验数据和理论依据。     

纳米多晶Ni微观结构与力学性能的分子动力学模拟

运用分子动力学技术,结合分析型嵌入原子方法(AEAM)模拟计算了平均晶粒尺寸为2.09～5.23 nm的纳米多晶Ni的微观结构和力学性能.从原子能量分布、径向分布函数(RDF)、局域晶序结构的角度分析了纳米多晶Ni的晶界和晶粒结构,发现晶界部分所占的比例随晶粒尺寸的减小明显提高,结构与普通微晶的相似,纳米晶体的结合能较普通晶体的低.单向拉伸模拟结果表明:纳米多晶Ni的强度与晶粒尺寸之间出现反常Hall-Petch关系;弹性模量的降低与纳米尺度结构特征相关.     

Numerical simulation of molten pool dynamics in high power disk laser welding

A single-phase problem is solved rather than a multiphase problem for numerical simplicity: and the solution is based on the assumption that the region of gas or plasma can be treated as a void because solid or liquid steel has a greater density level than gas or plasma. The volume-of-fluid method, which can calculate the free surface shape of the keyhole, is used in conjunction with a ray-tracing algorithm to estimate the multiple reflections. Fresnel's reflection model is simplified by the Hagen-Rubens relation for handling a laser beam interaction with materials. Factors considered in the simulations include buoyancy force, Marangoni force and recoil pressure; furthermore, pore generation is simulated by means of an adiabatic bubble model, which can also lead to the phenomenon of a keyhole collapse. Models of the shear stress on the keyhole surface and of the heat transfer to the molten pool via a plasma plume are introduced in simulations of the weld pool dynamics. Analysis of the temperature profile characteristics of the weld bead and molten pool flow in the molten pool is based on the results of the numerical simulations. The simulation results are used to estimate the weld fusion zone shape; and the results of the simulated fusion zone formation are compared with the results of the experimental fusion zone formation and found to be in good agreement. The effects of laser beam profile (Gaussian vs. measured), vapor shear stress, vapor heat source and sulfur content on the molten pool behavior and fusion zone shape are analyzed.     

Molecular dynamics simulation of intrinsic and extrinsic mechanical properties of amorphous metals

Mechanical response of amorphous metal Ni₄₀Zr₆₀ under applied tensile loading is investigated using large-scale atomistic simulations. To obtain intrinsic properties, homogeneous samples with atomically smooth surface are used while samples with deliberately introduced surface notches of varying depths and root radii are used to test extrinsic effects. It is found that the notch-free samples show strength close to the theoretical fracture strength and extremely large ductility. Apparent strain hardening and strain rate sensitivity are also observed in these studies. It is argued that the free volume generation and localized shear displacement are responsible for the mechanical properties. Therefore, the presence of surface imperfections can greatly reduce the strength and ductility. The results suggest that to retain and improve the intrinsic mechanical properties of amorphous metals, surface treatment may be needed, which has been practiced in oxide glass industry for centuries but received little attention in metallic glass community.     

弧焊机器人运动学仿真软件的设计与开发

为提高焊缝跟踪的效率,降低焊接成本,开展了弧焊机器人运动学仿真的研究.本实验室中机器人为六自由度的弧焊机器人,应用Pro/engineer软件进行机器人单体建模,建成七个单体,然后导入到VRML中进行组合移动,在VRML中每个单体作为一个结点.在MATLAB环境下制作软件界面,运动角度及位置的精确移动也采用MATLAB进行矩阵运算,利用D-H方法和代数法求解机器人的运动学的正解及逆解问题.结合VRML和MATLAB,开发出高效低成本的弧焊机器人的运动学仿真软件.