喷涂机器人路径组合优化中喷枪新模型

针对当前已有的喷炬二维和三维模型,由于在解决喷枪路径组合优化时涂层均匀性仍出现的不足,提出了一种考虑喷枪喷射高度的涂层生长速率新模型。该模型以路径组合优化中常见的交界线平行和不平行两种情况为研究对象,并基于面片交界处喷枪轨迹为PA-PA时涂层厚度均匀性较好的原则,分别采用修正喷枪速率法和变偏距变速率法来提高喷涂的均匀性,最后通过应用实例与仿真,证明了该模型的有效性。     

喷涂机器人轨迹规划研究进展

喷涂轨迹规划对喷涂质量具有重要意义。总结了喷涂轨迹优化方法及其研究发展现状,重点介绍了3种应用较广泛的工件表面涂料沉积模型,归纳了两种喷涂机器人编程方式,其中离线编程优点显著;在此基础上对喷涂机器人研究进行了总结与展望。     

基于涂层厚度模型的机器人喷涂轨迹规划研究

为了实现大型复杂曲面的喷涂轨迹规划,提出一种基于涂层厚度模型的高铁白车身机器人喷涂轨迹规划方法。基于静态涂层厚度的椭圆双β分布模型,分析喷涂的累计涂层厚度分布规律,提出一种用于评估相对不均匀性的指标RU,并基于RU指标,通过轨迹重叠的方式保证了涂层厚度的一致性。通过曲曲面的分割与合并,实现了喷涂区域的划分,同时基于包围盒法确定了机器人喷涂路径点空间坐标信息。实验结果表明：基于涂层厚度模型的轨迹规划方法能够有效保证喷涂效果的均匀性,并成功应用于高铁白车身的机器人喷涂加工,显著提升了喷涂质量与效率。     

喷涂机器人轨迹规划的研究

利用抛物线逼近算法对喷涂机器人轨迹规划进行了研究,并对采用该算法的直线和圆弧的轨迹规划仿真结果进行了分析.仿真结果表明该算法可以生成一条位置和速度都连续的平滑运动轨迹,使操作臂的运动轨迹连续平滑,满足工业要求.     

基于曲面参数化的喷涂轨迹规划

为解决工业机器人喷涂作业时传统人工示教方法耗时长、易出错和过于依赖人工的局限性,提出一种曲面喷涂轨迹规划方法。该方法将待加工曲面参数化到平面,在平面上生成偏置曲线,再将偏置曲线逆映射到三维曲面;根据网格模型测地线方法求出的偏置曲线长度和喷枪的喷涂张角信息,在偏置曲线上等比例生成等值线;以最小二乘B样条拟合曲线来平滑数据,并采用粒子群优化算法优化喷涂速度、喷枪高度、膜厚三者之间的关系,进而确定曲面喷涂轨迹。结果表明：该方法简单、实用,能够保证曲面喷涂轨迹的精确性、可行性。     

拖动示教喷涂机器人的设计与优化

针对通用编程示教喷涂机器人编程复杂、不适用于产品快速变更的生产需求的问题,设计了拖动示教喷涂机器人,并对运动数据进行优化。提出机构设计方案,对重要机构的平衡进行了分析与计算。对人工拖动喷涂机器人运动时由于速度不均匀造成的再现轨迹偏差失真问题,提出了动作优化的方法。通过划分优化区域,求运动轨迹的三次样条曲线,插值被代入运算。经实例证明,将优化后的动作数据重新载入拖动示教机器人处理器内,优化后的速度曲线由原来的折线变成了流畅的曲线,使得该机器人运动速度平稳,转动轨迹平滑。     

喷枪扫描速度对等离子喷涂Mo/8YSZ梯度 热障涂层温度场的影响规律研究

目的 突破新型动力热障涂层高温环境易剥落的技术瓶颈,揭示等离子喷涂过程中,喷枪扫描速度对梯度热障涂层温度分布的影响规律。方法 利用ANSYS有限元仿真模拟软件,建立了等离子喷涂Mo/8YSZ梯度热障涂层温度场的仿真模型,模型中考虑了材料热物性参数随温度的变化情况及材料的相变潜热。 结果 当喷枪扫描速度由550 mm/s增加至1000 mm/s时,喷枪与基体或已沉积涂层间交互作用的时间缩短,在喷涂构件自身热传导及喷涂构件与外界环境对流换热等综合因素作用下,致使喷涂作业结束时,喷涂构件的最高温度由475 ℃降低至371 ℃,涂层厚度方向的最大温度梯度由2.15×107 ℃/m降低至2.05×107 ℃/m。由于喷涂构件的温度、温度梯度及等离子射流热源用于粉末粒子直接温升的比例均与材料的热物性参数密切相关,致使在喷涂作业结束时,喷涂构件各部分最高温度及涂层厚度方向的最大温度梯度均呈现陶瓷层最高、过渡层次之、粘结层最低的分布规律。由于等离子喷涂过程中,先沉积的涂层对后沉积的涂层存在一个预热作用,故伴随着涂层厚度的增加,喷涂构件的最高温度增加。结论 在等离子喷涂过程中,通过增大喷枪扫描速度,可在牺牲涂层最高温度的条件下,降低喷涂构件的最大温度梯度。热障涂层采用梯度结构,可实现涂层厚度方向材料热物性参数的连续梯度变化,进而实现对喷涂构件空间温度分布的有效调控。     

等离子孤喷涂系统的发展与展望

简要介绍了等离子弧喷涂系统发展概况,分析了等离子弧喷涂电源、喷枪以及等离子弧喷涂系统控制技术的研究进展。分析表明等离子弧喷涂电源趋向于大功率小型化、逆变化是等离子弧喷涂电源的发展方向,等离子弧喷枪正向高效大功率化发展,而采用智能控制技术是等离子弧喷涂系统的必然趋势。     

LF顶吹喷枪的数值模拟及工艺优化

以某厂180 t精炼钢包及顶吹喷枪设备为研究对象,数值模拟建立物理模拟。目的是优化工艺和改善动力学条件。应用N-S方程和[k-ε]双方程模型对LF炉外精炼顶吹喷枪和钢包内钢液流动行为数值模拟。研究结果表明：采用水平侧吹喷孔替换倾斜侧吹喷孔的设计方案,已达到减小钢液喷溅。模拟分析得出顶吹喷枪低枪位比较高枪位搅拌动能较大。     

高速电弧喷枪流场模拟研究

电弧喷枪流场特性是影响电弧喷涂质量的关键因素之一。文中运用CFD软件Fluent，对高速电弧喷枪头部及枪外射流进行了模拟计算，通过分析可以看出，枪外射流可以分为射流核心区、射流卷吸区和射流湍流区。受欠膨胀激波反射和相交的影响，枪外射流的速度分布具有不均匀性，其轴线射流速度存在剧烈波动，同时呈现先递增后衰减的规律。受丝材的影响，枪外射流速度分布呈现空间不对称性，其丝材所在平面流场的发散性大于丝材垂直平面的发散性。为了保证涂层质量，提高沉积率，喷涂距离控制以及喷嘴封闭气帽形状的合理设计显得非常重要。     

爆炸喷涂研究的现状及趋势

爆炸喷涂是目前制备高质量涂层的最好喷涂技术。本文详细介绍了爆炸喷涂的原理、特点及爆炸喷涂涂层的发展现状，并对爆炸喷涂涂层发展趋势作了推测，提出纳米涂层是爆炸喷涂涂层的新的发展方向。     

超音速火焰喷枪设计理论与数值模拟的研究进展

超音速火焰喷涂作为热喷涂领域的新技术具有粒子飞行速度高 ,涂层质量好等优点。本文在介绍了超音速火焰喷涂的原理、特点、应用的基础上 ,阐述了国内外超音速火焰喷枪结构设计的研究进展 ,分析了目前国际上流行的六种喷枪结构的特点 ,综述了用数值模拟的方法探讨喷嘴内外焰流的工作状态、焰流及粒子的压力场、速度场与温度场的变化规律 ,从而为超音速火焰喷涂技术的发展和超音速喷枪的优化设计提供基础     

Optimization of a Rotating Twin Wire-Arc Spray Gun

This paper presents a CFD (Computational Fluid Dynamic) study and experimental results concerning a rotating twin wire-arc spray process for the production of coatings on engine cylinder bores. In this process, the wire atomization is performed using a gas injection coaxially with the cylinder axis. The thermal spray tool is equipped with a deviation head rotating around the cylinder axis and allowing deflecting the droplet spray perpendicularly to the cylinder surface. The initial deviation head was found to be not sufficiently efficient so that a new deviation head incorporating an inclined slot was designed and used. Both CFD results and experiments showed that this new deviation head is more efficient. Moreover, it allowed increasing the coating bond-strength up to the specifications imposed by PSA Peugeot-Citroen. The present article shows that the wire-arc spray technology may replace efficiently the Atmospheric Plasma Spray (APS) for the thermal spray of coatings on engine cylinder bores. Moreover, it shows how CFD may help in solving industrial problems. In particular, the FLUENT CFD code was used in order to perform improvements of the deviation head design. This article was originally published in Global Coating Solutions, Proceedings of the 2007 International Thermal Spray Conference, Beijing, China, May 14-16, 2007, Basil R. Marple, Margaret M. Hyland, Yuk-Chiu Lau, Chang-Jiu Li, Rogerio S. Lima, and Ghislain Montavon, Ed., ASM International, Materials Park, 2007.     

铁路绝缘子干冰清洗喷枪优化研究

喷枪结构是干冰清洗系统重要部件之一,喷枪性能高低将直接决定系统的性能。通过对比直通型与文丘里型喷枪的特征,选择文丘里喷枪作为原型,通过理论结合Fluent离散相模拟,对文丘里喷枪进行分析,得到各几何参数变化时对气流和颗粒相的影响,同时通过改变喷枪气道收缩段长度、收缩角、喉管直径、喉管长度、扩展段角度及长度等参数及其耦合影响来对喷枪进行优化,最终设计出适合于高寒、高污染、带电作业安全要求高等工况的接触网棒式绝缘子干冰清洗的喷枪几何结构,能够满足高压电场中远距离清洗的要求,为今后接触网绝缘子干冰清洁提供参考。     

高速火焰电弧复合喷涂枪制备3Cr13涂层的性能

高速火焰电弧(HVAF-ARC)复合喷涂枪是高速火焰喷涂枪和电弧喷涂枪的结合体,利用产生的高速燃气来雾化加速电弧喷涂过程中产生的熔融粒子,提高了喷涂粒子的飞行速度,降低了粒子的氧化,可高效制备优质的涂层。文中利用自主开发的新型高速火焰电弧复合喷涂枪和普通高速电弧喷涂枪,分别在钢基体上制备了3Cr13涂层,通过对涂层的性能检测发现,复合喷涂枪所制备涂层的氧元素含量和孔隙率都比普通高速电弧喷涂枪制备的涂层低,分别降低了33%和49%,硬度提高了12%,复合喷涂枪制备涂层的性能得到较大的提高。     

工业机器人多目标轨迹优化

基于工业机器人时间、能量、冲击最优等多目标下的轨迹优化问题,采用多目标优化方法进行研究。采用七次B样条插值曲线,构造工业机器人连续并且两端端点的参数都可以进行设定的轨迹,保证了工业机器人的运动性能。然后采用改进遗传算法对工业机器人进行优化,得出Pareto最优解集。在自主研发的六自由度工业机器人上的仿真结果表明：七次B样条插值可以得到连续的机器人轨迹,改进的遗传算法可使B样条轨迹进行有效的多目标寻优,获得良好的Pareto前沿。     

喷雾干燥中喷雾性能参数的理论分析与公式推导

本文从理论上推导喷雾干燥技术中雾化器流量、雾化角各自的关系公式,基于空气动力干扰学说推导出雾化后液滴平均直径的理论公式。找出它们内在联系,通过相关实验数据验证,其关系基本上符合实际生产要求。