悬臂式3D打印机器人运动分析与打印实验

针对目前3D打印装置结构单一和打印空间小的的缺点,研制了一台悬臂式3D打印机器人.运用D-H(Denavit-Hartenberg)法建立连杆坐标系,根据齐次坐标变换,建立机器人正运动学方程,采用代数法进行逆运动学求解,通过控制各关节变量,驱动打印头在3D打印平台上按照指定轨迹实现3D打印功能,并在悬臂式3D打印机器人实验平台上进行了零件打印实验,结果表明:所设计的悬臂式3D打印机器人能够准确、有效的按照规划路径执行相应轨迹运动,表面无翘曲和变形产生,打印零件质量和精度较高.     

悬臂式3D打印机器人运动分析与打印实验（英文）

针对目前3D打印装置结构单一和打印空间小的的缺点,研制了一台悬臂式3D打印机器人。运用D-H(Denavit-Hartenberg)法建立连杆坐标系,根据齐次坐标变换,建立机器人正运动学方程,采用代数法进行逆运动学求解,通过控制各关节变量,驱动打印头在3D打印平台上按照指定轨迹实现3D打印功能,并在悬臂式3D打印机器人实验平台上进行了零件打印实验,结果表明:所设计的悬臂式3D打印机器人能够准确、有效的按照规划路径执行相应轨迹运动,表面无翘曲和变形产生,打印零件质量和精度较高     

铝合金板材力学性能和冲压成形研究

由于车身覆盖件用钢板与铝合金板冲压成形性能具有较大的区别,在轻量化生产中不能直接使用钢板的冲压成形理论。选取铝合金板中两种常用型号进行了成分分析,并通过单向拉伸、最大拉深变形程度和杯突测试方法,对其冲压成形性和力学性能进行了对比分析,得出了与两种铝合金板冲压成形性能相关的材料参数。提出通过等强度替换推导出适用于发动机罩内板件的铝合金板厚度。实际应用结果表明,厚度为1 mm的5754系列铝合金板可以有效替换传统钢板完成了车身覆盖件生产,并满足强度和刚度要求。     

6061铝合金表面ZnAl-LDHs层的制备及其耐腐蚀性能

采用原位生长的方法,首先在6061铝合金表面制备了层间含NO3-的ZnAl-LDHs (layered double hydroxides,层状双金属氢氧化物)层,然后将正钒酸根(VO43-)和偏钒酸根(VO3-) 2种缓蚀剂离子插入ZnAl-LDHs-NO3层板间,在6061铝合金表面制备了ZnAl-LDHs-VO4和ZnAl-LDHs-VO3层。通过XRD、FT-IR和SEM等技术研究了上述3种ZnAl-LDHs层的晶体结构、成分组成和表面形貌,并分析了ZnAl-LDHs层的生长行为;通过电化学工作站和超景深3D视频显微镜研究了6061铝合金表面3种ZnAl-LDHs层在3.5%NaCl水溶液中的耐腐蚀行为。结果表明,6061铝合金表面原位制备的ZnAl-LDHs层呈片状垂直于基体生长,能够完全覆盖在铝合金表面。与6061铝合金基体相比,含ZnAl-LDHs层的铝合金具有较高的腐蚀电位(Ecorr)、较小的腐蚀电流(Icorr)和较大的电荷转移电阻(Rct)。这说明ZnAl-LDHs层能够明显提高6061铝合金的耐腐蚀性能,可用于6061铝合金表面的防腐蚀保护。在6061铝合金表面的3种ZnAl-LDHs层中,ZnAl-LDHs-VO3的耐腐蚀性能最高。     

各种产品的焊接

为适应汽车轻量化的发展趋势。针对某轿车车身专用厚度0．9mm的6061铝合金板,采用中频点焊机进行电阻点焊试验。通过对不同点焊工艺参数获得的接头力学性能的对比,得出了对该种铝合金板点焊工艺参数的优化结果,使点焊接头具有较好的综合力学性能;试验发现,当电极压力增大时,适当提高焊接电流,延长焊接时间能显著提高点焊接头的疲劳寿命。图8表3参7     

各种产品的焊接

为适应汽车轻量化的发展趋势。针对某轿车车身专用厚度0．9mm的6061铝合金板,采用中频点焊机进行电阻点焊试验。通过对不同点焊工艺参数获得的接头力学性能的对比,得出了对该种铝合金板点焊工艺参数的优化结果,使点焊接头具有较好的综合力学性能;试验发现,当电极压力增大时,适当提高焊接电流,延长焊接时间能显著提高点焊接头的疲劳寿命。图8表3参7     

3D打印技术在武器装备零件维修中的应用

分析国内外武器装备维修现状,提出运用3D打印技术实现军工零件的快速维修。通过对结构、材料的双重拓扑优化,将组合件通过3D打印技术一体成型,省去了装配环节,节约成本、时间,达到轻量化的效果。结合战地抢修要求和3D打印技术工艺特点,为将3D打印技术应用在武器装备维修上提供了新思路。     

汽车用6×××系铝合金及其冲压成形性研究综述

铝合金具有比强度大、成形性好、导热性好、耐腐蚀及性价比高等优点,能够满足汽车轻量化的需求。对6×××系铝合金板材的研究现状作了综述,主要内容包括6×××系铝合金的合金元素、织构、力学性能和冲压成形性。6×××系铝合金板材与钢板相比,其成形性、刚度和抗凹陷性都较低,为使合金板材更好地满足汽车轻量化的需求,应综合考虑合金元素、织构、热处理状态和成形工艺等方面对成形性能的影响,优化合金板材的冲压成形性,研制出综合性能更优的车身板材,以提高汽车车身用铝量。     

3D打印铝合金材料的摩擦学性能

为测试高速传动件上3D打印铝合金材料的耐磨性能,对3D打印铝合金(EOS:Al Si10Mg)与铸造铝合金(ZL1104T6:ZAl Si9Mg)进行性能对比测试。采用光学显微镜、电子扫描电镜、能谱分析仪、显微硬度计、高温摩擦磨损试验机等对两种材料进行微观组织分析,硬度测量,摩擦磨损值测定。结果表明,3D打印铝合金其微观组织下晶粒更精细,并且各合金元素分布均匀性更好;3D打印铝合金硬度平均值略高于ZL1104 T6;3D打印铝合金的摩擦因数曲线更平滑,摩擦因数平均值及磨损失重率均小于ZL1104 T6,证明在相同的摩擦磨损条件下,3D打印铝合金表现出良好的耐磨性。     

面向轻量化的热成形钢白车身刚度分析

基于有限元分析,在满足白车身设计规范的前提下,用热成形钢PHS2000替代部分传统高强钢,进行白车身轻量化的刚度分析研究。根据白车身结构安全性能要求,建立弯曲刚度和扭转刚度的有限元模型,以传统高强钢材料白车身的刚度分析结果为基准,进行以热成形钢PHS2000为替代材料的白车身轻量化开发,保证车身性能符合相关要求。结果表明：在满足白车身刚度设计规范前提下,热成形钢替代传统高强钢能实现白车身减重5.28%,满足轻量化设计要求。     

国内外金属3D 打印材料现状与发展

介绍了金属3D打印技术基本概念及工艺优势;总结了国内外金属3D打印材料种类、应用及制造工艺,分析了金属3D打印材料目前存在的问题及未来发展趋势。结果表明,铝合金、钛合金、铁基合金等金属3D打印材料发展迅速,传统的3D打印金属材料及复合材料需要进行重点研究。     

轿车车身6061铝合金的中频点焊工艺及接头性能研究

为适应汽车轻量化的发展趋势,钎对某轿车车身专用厚度0.9 mm的6061铝合金板,采用中频点焊机进行电阻点焊试验.通过对不同点焊工艺参数获得的接头机械性能的对比,得出了对该种铝合金板点焊工艺参数的优化结果,使点焊接头具有较好的综合机械性能;试验发现,当电极压力增大时,适当提高焊接电流,延长焊接时间能显著提高点焊接头的疲劳寿命.     

一种悬臂式3D打印机器人的路径规划研究

针对目前3D打印装置结构单一和打印空间小的的缺点,研制了一台悬臂式3D打印机器人。运用D-H(Denavit-Hartenberg)法建立连杆坐标系,根据齐次坐标变换,建立机器人正运动学方程,求取机器人末端打印喷头相对于世界坐标系的位姿。采用代数法进行逆运动学求解,通过控制各关节变量,实现3D打印机器人各轴联动,驱动打印头在3D打印平台上按照指定轨迹实现3D打印功能。该3D打印机器人具有多角度多工位打印的特点,并能够在工作现场打印零件。对3D打印的路径进行规划,提出了一种基于蚁群算法和改进的近邻法进行轮廓路径规划的方法,并运用该方法在悬臂式3D打印机器人实验平台上进行了零件打印实验。与传统的zigzag法和repetier-host法比较,单层的轮廓路径长度分别缩短了19.5%和14.7%,打印时间缩短了12.6%和8.8%,结果表明,该路径规划方法的打印效率更好。     

基于3D打印的汽车主模型尾灯模块的制造

为实现在实车上安装检测,需采用3D打印技术,并使用工程塑料等轻量化材料代替传统铝合金材料来制备尾灯检测模块。采用不同的3D打印的方法制作出ABS塑料和光敏树脂材料的尾灯模块,并以表面质量、外观颜色、尺寸精度3个方面作为指标,进行了对照实验,确定了表面粗糙度低、颜色接近铝合金、尺寸精度高的尾灯模块用料及工艺。结果显示,采用SLA方法打印的光敏树脂模块比采用FDM方法打印的ABS塑料模块的表面光洁度更好,采用表面喷漆工艺比原材料直接调色制备的模块外观更接近铝合金,均匀的网格加强筋结构比实心填充加强结构更有利于控制制件的尺寸精度。     

基于3D打印技术的并联机器人机构的动力学研究

针对3D打印快速成型技术的性能需求,提出了一种基于3-PUU型三自由度3D打印并联机器人。对其中的3-PUU并联机构进行了运动学分析,求解出该并联机构的位置逆解方程;利用"S型曲线加减速"规划算法对该机构的运动轨迹进行了运动规划,建立了基于SimMechanics的3-PUU并联机构动力学模型;通过PID控制器对其进行了动力学仿真,得到了在规划轨迹下该并联机构中各个支链的位移、速度、加速度以及支链驱动力曲线。分析表明:该并联机构具有很好的运动以及动力学性能,可以作为3D打印技术中对汽车、飞机、医疗器械零部件的打印。     

冲压加工铝板材料的开发状况

CO_2引起的地球环境温暖化问题推动了汽车轻量化和低燃耗化的研究工作。汽车正在广泛实现铝合金化,除了罩盖和轮箍使用铝合金外,本田技研工业还推出了整个车身用铝合金的NSK汽车。本文介绍汽车车身铝合金化的趋势及其板料开发状况,並概述目前尚存在的问题。 1.汽车车身的铝合金化趋势 1970年欧美国家就积极推行车身铝合金化。但后来却停滞不前,现在车身外板铝合金化程度如表1。     

基于梁结构等效模型的机器人铣削有限元仿真

机器人的弱刚度特性导致铣削加工过程中的末端变形是影响零件表面质量的重要因素。在刀具-工件有限元模型基础上,添加梁结构等效机器人末端,建立适用于机器人铣削加工的有限元模型,并通过对实际机器人进行力锤实验获取梁结构的等效力学参数。利用球头立铣刀进行6061铝合金铣削实验,对所提出的有限元模型进行验证,通过仿真对两种不同的机器人刚度性能指标进行对比分析。结果表明：所建立的模型能够正确模拟机器人的铣削加工过程,并可用于机器人铣削加工姿态的优化;考虑加工效率和需求,基于工件几何形状的曲面法向柔度系数指标更适用于优化机器人铣削加工曲面的姿态。     

不同铝合金搅拌摩擦焊搅拌头磨损的数值模拟

基于Deform-3D有限元软件建立Al2024、Al5052、Al6061三种铝合金的搅拌摩擦焊接热力耦合模型,分析了搅拌摩擦焊中的温度、搅拌头受力和磨损情况。结果表明,不同铝合金搅拌摩擦焊接时,搅拌头磨损速度不同。Al6061铝合金对搅拌头磨损速度最快,Al5052铝合金对搅拌头磨损速率其次,Al2024铝合金对搅拌头磨损速度最慢;搅拌头的适当磨损会使搅拌头形状改变,使其寿命增加。     

3D打印相关技术的发展现状

3D打印是一种增材制造技术,经过近几年的发展,在模型建立和设计、打印设备、扫描与监测控制方面已经取得了丰硕的成果。对三维模型的数据获取、三维模型的设计和建立、打印设备和材料等方面进行总结。分析了光学扫描在获取模型数据、三维测量的原理及应用,并研究其在打印过程监测中的应用价值。对三维模型的几何计算、轻量化、静平衡等问题进行总结,说明其在3D打印中的重要作用。总结了目前使用较为广泛的6种3D打印设备,对其工作原理、材料、性能特点进行比较。对3D打印的发展方向进行了展望,提出模型建立和优化、打印过程监测、绿色加工等的发展趋势。     

汽车用铝合金冲压成形性能研究

以5754和6061两种铝合金为对象,研究了这两种汽车用铝合金冲压成形性能。从两种铝合金的应力—应变曲线看,5754铝合金只适用于制造汽车车身的内板材料,而6061铝合金更适用于汽车中对表面质量要求高的外覆盖件;6061铝合金的断裂方式与5754铝合金的断裂方式相似,均为韧性断裂。从金相组织看,5754和6061铝合金在拉深断裂后晶粒都出现了伸长现象,在5754铝合金晶间出现少量的蠕变裂纹,而在6061铝合金晶内和晶间都存在明显的裂纹。5754铝合金的拉深性能要优于6061铝合金的拉深性能。