基于GMAW焊接快速制造的控形研究新进展

GMAW焊接快速制造是低成本金属零件层制造的重要研究方向,成形精度是评判零件成形质量的重要指标。阐述了单道焊缝截面形态控制中焊接工艺、数学建模、数值模拟以及截面形态表征体系等方面的国内外研究现状,总结了单层多道成形堆积路径规划理论与方法的新进展,回顾了多层多道堆积策略及极限堆积的新实践,并对控形研究中的存在问题进行了分析,最后对未来焊接控形研究内容和发展方向提出了建议。     

人机交互式机器人弧焊再制造系统设计

在分析失效零件再制造的特点的基础上,提出了基于人机交互技术的机器人熔化极气体保护焊(gas metal arc welding,GMAW)再制造思想.将操作者作为系统的一个因素,构成人机交互式的机器人GMAW再制造系统,人机协作共同完成失效零件的再制造任务.其中操作者主要负责解决再制造过程中的非线性、难建模的复杂问题;机器人主要负责数据计算和运动控制等线性问题.根据上述思想,文中建立了人机交互式机器人GMAW再制造试验系统平台,研究了基于开放式图形库(open graphics library,OpenGL)的再制造系统软件结构和人机交互实现方式,采用模块化方法设计实现了可视化的人机交互界面.     

一种新的精密高效低成本模具加工与成形方法

基于零件成型中去除成型与添加/堆积成型方式,采用离散制造原理,直接快速制造金属模具零件。制造中先采用超声波焊接,实现层与层之间的固体连接,每一层焊接完成后,根据计算机中CAD数据信息,驱动刀具进行单层平面轮廓加工,然后再堆积成形新层。这样逐层堆积、加工,直至零件加工完毕,是一种新的直接金属模具快速成型方法。     

基于Bezier曲线的焊缝成形计算机仿真技术

针对车间数字化制造的应用需要,提出了一种基于Bezier曲线的焊缝成形过程的计算机仿真建模技术. 通过对电弧焊焊缝成形规律的研究,建立了焊接工艺参数与焊缝几何特征之间的映射关系,并运用B-rep法开展了电弧焊焊缝的几何特征建模技术研究,采用OpenGL技术开发了电弧焊缝成形的计算机仿真原型. 仿真结果表明文中所提出的焊缝成形过程建模技术与计算机仿真系统可有效指导焊接工艺的数字化设计.     

精密砂型数控铣削加工技术研究进展

精密砂型(芯)数控铣削加工技术是将砂型制备工艺、铸型设计及数控加工技术融合在一起,根据产品开发速度竞争而发展起来的绿色快速精密砂型制造技术,该技术制造周期短、成本低、砂型(芯)一体化制造,是一种全新的铸型快速制备加工理念,特别适合于装备开发过程中单件、小批量复杂铸件快速制造及新产品的开发试制。采用该方法制备的砂型(芯)尺寸精度高、表面质量好,可以实现复杂铸件的整体近净成形。主要综述了基于去除原理的数控加工方法的无模化精密砂型数控铣削技术的工艺特点、砂坯制备、专用设备及刀具的选择,并指出了目前还存在的问题及其发展方向。     

镀锌钢GMAW焊缝成形特征与焊枪方向同步实时检测

针对基于激光视觉传感的镀锌钢薄板搭接GMAW特点,提出了一种搭接接头焊缝成形全位置特征与焊枪方向同步实时检测方法. 该方法利用激光视觉系统同步检测焊缝与焊丝信息,采用尺度不变特征变换与方向特征检测算法,同步实时获取焊缝轮廓与焊丝方向;采用Harris角点检测算法实现焊缝轮廓特征点识别;针对接头焊缝面积偏小的特点,采用线性插值方法实现了焊缝高度与宽度的全位置、焊缝面积的亚像素级测量,并基于零、一阶矩实现了焊缝重心检测. 结果表明,该算法适应性强、测精度高,为基于焊枪姿态和焊接过程参数优化在线控制焊缝成形提供了依据.     

复杂薄壁金属零件的快速制造技术

本研究以真空差压铸造技术为基础,结合选择性激光烧结（SLS）快速原型技术和陶瓷壳型精密铸造技术,开发了一种从计算机三维模型到金属零件的快速制造工艺－快速精确铸造工艺,可以实现复杂薄壁铝合金零件的快速成形。本文着重描述了由SLS塑料原型快速制取陶瓷型壳和真空差压精确铸造技术的工艺特点,解决了新产品开发中金属零件快速制造的关键问题,为快速成形技术在铸造中的应用开辟了一个新领域。     

基于微束等离子弧三维焊接的直接金属成形系统设计

基于分层制造概念的金属模型的制造是当今快速成形领域的热门研究课题。基于微束等离子弧三维焊接的直接金属成形系统是一种可以实现金属零件及模具快速制造的方法。本文在分析了直接金属成形原理的基础上，结合直接金属成形系统的研制工作，介绍了该系统的总体结构和特点，并具体描述了该系统的软、硬件实施。     

基于局部视觉的弧焊机器人自主焊缝轨迹规划

提出了一种基于视觉的弧焊机器人自主焊缝轨迹规划方法.通过使用CCD摄像机,不断地获取枪尖前方一小段焊缝的图像.由主控计算机进行图像处理,获取枪尖与焊缝间的偏差以及这小段焊缝的走向等信息.根据这些信息控制机器人沿焊缝前进,同时定时记录用焊缝偏差值修正后机器人坐标值,生成焊缝在机器人基坐标系下的坐标.当机器人沿焊缝走完一遍后,主控计算机控制机器人回到焊缝起点,开始沿焊缝焊接.用此方法对低碳钢曲线焊缝和铝合金曲线焊缝进行试验,结果表明该方法具有很高的实用价值.     

快速原型与铸造技术的集成成形制造

在介绍快速原型技术的基础上,提出了快速原型与铸造相集成的快速零件／模具制造工艺,可以实现零件／模具的快速精确成形制造。通过案例分析了快速原型技术在铸造中的应用,认为该技术在铸造行业中具有广泛地应用前景。