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高强钢三维激光切割轨迹智能设计系统开发
| 论文题名： | 高强钢三维激光切割轨迹智能设计系统开发 |
| 关键词： | 高强钢车身结构件;三维激光切割;轨迹智能系统;模块化设计 |
| 摘要： | 高强钢车身结构件能够在保障汽车碰撞安全性的同时，完成汽车的轻量化需求。高强钢车身结构件的强度通常达到1500MPa，采用传统的模具切边和模具冲孔，则要求模具应具有高强度、高耐磨性以及高可靠性，否则在达到一定的工作次数时会造成模具严重磨损。三维激光切割是一种先进的材料切割技术，具有精度高、切割速度快、热影响区小等特点，在对车身结构件进行切割时只受车身结构件材料熔点的影响，不受车身结构件强度的影响。当前的三维激光切割数控编程系统只考虑到三维激光切割的效率，忽视了由于三维激光切割过程中车身结构件产生的回弹对三维激光切割精度的影响，为此实现国产化，同时考虑三维激光切割效率和切割质量的三维激光切割轨迹智能设计系统具有重要意义。UG具有优秀的曲面处理能力及向用户提供了丰富的二次开发接口，因此基于UG平台进行高强钢三维激光切割轨迹智能系统的开发，具体内容如下： （1）离线编程模块设计。分析了三维激光切割离线编程模块的开发需求、系统架构及所用的开发工具，最终选择UG12与VisioStudio2017作为二次开发平台，介绍了三维激光切割离线编程模块的整体架构，重点介绍了车身结构件三维激光切割轨迹的提取和分类、切割轮廓的离散及内轮廓几何宏指令的编写，并对数控代码的生成进行了介绍。 （2）离线编程模块在三维五轴激光切割机床中的应用。通过离线编程模块生成的数控加工代码进行某车型高强钢车身结构件A柱的三维激光切割试验，验证了三维激光切割离线编程模块的实用性。结果证明车身结构件在三维激光切割后产生了回弹，车身结构件轮廓精度较差。对回弹产生的原因做了简要的分析。 （3）为减小高强钢车身结构件三维激光切割过程中回弹缺陷对切割精度的影响，研究其回弹特性。以某车型的高强钢车身结构件A柱为研究对象，利用有限元仿真软件AUTOFORM与ABAQUS分别建立了热冲压和激光切割有限元模型，通过数值模拟得到回弹值分布图，找到了车身结构件在切割后轮廓的回弹规律，其次根据基于回弹预测的直接补偿方法对轮廓进行补偿确定最佳切割轮廓，最后对A柱冲压半成品进行切割试验验证。试验结果表明，所提出的补偿方法能够将轮廓误差控制在公差范围内，验证了该补偿方法的有效性。 |
| 作者： | 李守港 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 华林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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