静电喷涂涂层厚度分布模型的研究进展

静电喷涂是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动,并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法。在静电喷涂中,涂层厚度分布模型是喷涂机器人离线编程和轨迹规划作业中影响涂层厚度均匀性的关键因素,对提高喷涂质量和涂料转移率具有重要意义。因此,喷涂机器人轨迹规划的一个首要和基础的问题是如何建立准确的涂层厚度分布模型。重点综述了近年来静电喷涂涂层厚度分布模型的国内外研究进展,并在此基础上归纳了涂层厚度分布模型存在的问题,与此同时,归纳了常用涂层厚度仿真的方法—经验模型法和CFD仿真法。喷涂仿真包括静态喷涂仿真和动态喷涂仿真,静态仿真常用欧拉-欧拉法和欧拉-拉格朗日法,动态仿真常用动喷枪法和动壁面法,其中,动壁面法结合动网格为动态仿真主要方法。常见的动网格模型有三种:弹性光顺模型、铺层模型、局部重构模型。而在动态仿真中,动网格法常用有两种模型:一种是弹性光顺模型结合局部重构模型,另一种是铺层模型。最后对未来涂层厚度分布模型和涂层厚度仿真的研究进行了简要展望。     

面向超大平面机器人喷涂变速度涂层厚度分布模型

针对船舶分段大平面Z字形喷涂轨迹加减速段涂层厚度不均匀的问题，提出一种考虑Z字形喷涂轨迹加减速段动态优化喷枪流量的方法，从而改善整个超大平面的漆膜涂层厚度不均匀的问题。分析导致船舶分段超大平面两端涂层厚度明显增厚原因；在不考虑存在加减速区间的基础上建立喷枪涂层厚度分布模型，优化喷涂速度与喷涂间距，使得在考虑加减速区间时匀速段的涂层厚度满足要求；最后建立喷枪动态变流量涂层厚度分布模型，从而使得整个超大平面的涂层厚度的均匀性达到最优。以某船舶分段超大平面为例，加减速区间的加减速类型为等加速等减速，通过数值模拟与实验的方法验证了该方法的有效性与可行性。     

涂层厚度数学模型的建立及喷涂轨迹间距优化

建立机器人喷涂涂层厚度分布数学计算模型,优化平面喷涂轨迹,求出最佳喷涂步距,获得平整连续的涂层。通过设计单点喷涂试验,获得不同喷涂时长所对应的涂层厚度最大值,用MATLAB软件拟合涂层厚度与时间的关系函数。利用高斯模型建立机器人喷涂涂层厚度分布数学模型,根据该模型获得喷涂点叠加函数。最后利用MATLAB软件进行模拟。结果表明:建立的涂层厚度分布数学模型与实际喷涂涂层厚度分布基本吻合。连续喷涂过程中喷涂点的叠加是以三个喷涂点为周期,在该模型的基础上计算出的最佳步距能获得平整连续的涂层。     

飞机尾翼喷涂轨迹规划算法研究

针对现阶段我国航空制造业对飞机喷涂效率以及表面质量的新要求,结合某型号飞机垂直尾翼模型的喷涂特点,提出一种轨迹规划算法,并给出该算法的具体函数表达式;利用DELMIA/IGRIP模块实现了机器人喷涂的运动控制仿真模拟,并且在前期喷涂试验中获得了样板涂层的表面质量参数,为后续实际喷涂以及实现机器人喷涂离线编程控制提供一定的理论依据。实验结果表明:该轨迹规划算法合理,具有一定的实际应用价值。     

曲面边缘均匀喷涂的路径分片规划方法

针对现有的切片法生成的喷涂路径在曲面边缘处喷涂不均匀的问题,提出一种基于点云模型的曲面边缘均匀喷涂的路径分片规划方法。该方法基于曲面点云模型,首先利用主成分分析法构建曲面外扩包围盒,基于外扩包围盒生成的主切片将曲面分片为一系列单条曲面,使得每一个单条曲面都对应于一条喷涂路径,再利用副切片将单条曲面分片为一系列单片曲面,使得每一个单片曲面都对应于一个喷涂路径点,以此生成喷涂路径。仿真结果表明：在期望涂层厚度为25μm时,对于规则边缘曲面,分片法获得的涂层厚度误差为4.33μm,比切片法减小了77.09%,涂层厚度标准差为0.81,比切片法减小了74.37%;对于不规则边缘曲面,分片法获得的涂层厚度误差为4.03μm,比切片法减小了77.42%,涂层厚度标准差为0.76,比切片法减小了73.15%。分片规划方法适应于规则和不规则边缘曲面喷涂路径规划,其在边缘处涂层均匀性优于切片法,实现了曲面边缘均匀喷涂。     

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。     

自由曲线边界的喷涂路径规划研究

针对现代工业产品外形特征复杂多样、喷涂时其表面边界曲率的变化会造成涂层厚度差异较大的问题,在现有的工业产品表面喷涂轨迹规划方法基础上,提出一种适应工件边界曲线曲率变化的路径生成方法。首先根据平面的静态喷涂模型,以涂层均匀性为优化目标求解优化的路径参数、喷枪速度v和喷涂间距的变化范围[δ_(min),δ_(max)],在此基础上生成待喷涂工件的喷涂路径,最后通过仿真验证了所提方法的有效性、正确性。     

飞机进气道喷涂离线编程技术研究

为了解决我国航空制造业中飞机进气道喷涂环境恶劣、效率低下以及涂层精度差等问题,开发一种飞机进气道喷涂离线编程系统。提出利用VC++语言的CATIA二次开发方法,基于喷涂宽度一致原则,根据进气道结构特点和喷涂算法制定了进气道的喷涂轨迹路线;进行了喷涂轨迹的模拟实验,并在模拟中采集并输出喷涂轨迹点三维坐标,将轨迹点三维坐标传输到喷涂机器人控制器即可实现喷涂作业。实际喷涂效果表明:该机器人离线编程系统不仅具有实际可行性,而且具有改善工人工作环境、涂层精度高以及缩短喷涂时间等优点,适用于不同型号飞机的进气道喷涂作业中。     

平面喷涂漆膜厚度分布规律研究与搭接参数优化

目的实现大型船舶外板表面喷涂的自动化作业,开展表面漆膜厚度分布规律研究,优化平面喷涂轨迹,求出最佳喷涂搭接参数。方法以喷嘴雾幅宽度、距离、喷枪移动速度三个喷涂工艺参数为因素进行正交实验,获得漆膜厚度分布数据,使用b分布函数进行实验数据表征,运用遗传算法优化拟合b分布模型的三个关键参数。基于BP神经网络算法建立漆膜厚度分布预测模型,并对预测结果进行合理性分析。在此基础上,研究每道漆膜之间的搭接规律,运用NSGA-Ⅱ算法求解最优漆膜搭接宽度。结果计算得到15组实验数据对应b分布模型的T_(max)、w及β,构建的漆膜厚度分布预测模型能准确预测在不同喷涂工艺参数下的漆膜厚度分布。以第16组实验为例,计算得到了最优的漆膜搭接宽度为41.76 cm。结论建立了喷涂工艺参数和膜厚分布规律之间的映射模型,该模型可以准确预测不同工艺参数下的涂层厚度分布,应用该模型计算出的最优漆膜搭接宽度能获得厚度均匀的涂层,为实现船舶外板的自动化喷涂做好了前期准备。     

倾斜喷涂圆弧喷枪新模型的建立与轨迹优化

针对复杂自由曲面中犄角型曲面的喷涂机器人圆弧喷涂轨迹的优化和涂料浪费问题,基于已有的喷枪模型,运用微分几何面积放大定理建立了考虑涂料流量的倾斜喷涂圆弧喷枪新模型。并基于此模型对一具有外犄角特征的组合曲面进行了喷枪变向倾斜喷涂的轨迹规划,建立了喷涂轨迹优化目标函数。最后仿真实验验证了此模型和喷涂方案的有效性和可行性,为完善喷涂机器人离线编程系统提供了依据。     

基于片上系统的可重构数控系统研究

为适应柔性化制造的发展趋势,提出一种基于可编程片上系统的机床数控系统设计方案,使得数控系统可以按需重构。给出了嵌入式数控系统的总体硬件设计;说明了可编程片上系统(SOPC)的内部架构和Nios II软核处理器具体配置,实现了MCU、DSP和用户逻辑在一片FPGA芯片上的集成;设计了数控系统的重构方案并在EP2C50芯片上进行了重构实验,结果表明:整个重构周期耗时748 ms,能满足数控机床使用中的现场实时重构要求。     

基于Web的CAPP体系结构探讨

简述了我国CAPP的发展历程,针对当前CAPP系统开发的不足和企业应用CAPP系统存在的一些问题,指出了CAPP系统应向Web方向发展,并提出了基于Web的CAPP模式,介绍了这种CAPP的体系结构、功能和特点,论述了基于Web的CAPP与PDM／MRP／ERP之间的集成关系,并对其中的一些关键技术进行了简单探讨。     

基于DP-MIG的铝合金焊接工艺

DP-MIG作为铝合金焊接的一种新工艺方法,不仅可以实现均匀漂亮的“鱼鳞纹”状焊缝外观,同时也可以实现铝合金焊接的高效和高质量焊接.利用Kemppi-Pro增强型焊接电源,采用DP-MIG工艺对铝合金进行焊接,对比了DP-MIG与P-MIG的特点,从焊缝致密性和焊缝力学性能方面分析了DP-MIG工艺条件下的焊缝特点.试验证明DP-MIG工艺能够满足AWSD1.2铝合金结构生产的质量要求,是一种先进、成形质量好、稳定的铝合金焊接工艺.     

基于多类支持向量机的板形识别方法

提出一种基于多类支持向量机理论的板形识别分类器,通过对冷轧工序中板形仪测得的数据进行预处理,获取所需样本数据。采用“一对多”方法训练多类支持向量机分类器,最后用测试样本对训练出的分类器进行性能测试。仿真结果表明该方法在处理小样本数据时识别率非常高,泛化能力更强,为板形识别提供了新的研究方法。     

Research on Ce-Zr compounds on modifying γ-alumina washcoat on FeCrAl foils

Ce-Zr compounds such as Ce0.68Zr0.32O2 solid solution, Ce/Zr nitrate and CeO2/ZrO2 were added into γ-alumina-based slurries, which were then loaded on FeCrAl foils pretreated at 950℃ and 1100℃. The microstructures and adhesion performance between the substrates and the washcoats were measured by SEM, BET surface area, ultrasonic vibration and thermal shock test. The results show that the addition of Ce0.68Zr0.32O2 solid solution, Ce/Zr nitrate and CeO2/ZrO2 into the slurries can improve γ-Al2O3-based washcoat adhesion on FeCrAl foils. Furthermore, ceria-zirconia solid solution increases the adhesion of the washcoat on the surface of an FeCrAl foil than the two others. The specific surface area of this washcoat remains about 43-45 m2/g and the weight loss is below 4.0% even after aging test of 10%steam-containing air at 1050℃ for 20 h.     

基于X3D的机械产品网络定制的研究

用户的需求是多种多样的，企业应该实现对复杂结构形体产品的定制。提出了一种基于网络的虚拟现实和中间件技术的产品定制方法。在设计过程中采用功能设计方法，由中间件对用户的要求进行处理。提供用户定制的产品。实现了对复杂模型各种属性以及结构形状的修改，利用最新的虚拟现实技术X3D为支撑，实现了用户定制产品的实时显示，并给出系统实现的实例。     

碳钢表面氮化钛陶瓷化研究

介绍了一种在Q235钢表面，利用等离子溅射直接复合渗镀合成氮化钛新工艺方法。该渗镀层包括钢基体上均匀分布细小氮化钛颗粒的渗层和表面氮化钛沉积层。沉积层与基体为冶金结合，不会产生剥落。渗镀层表面硬度在1600～3400HV之间。X射线衍射结果表明，表面为纯氮化钛层，（200）晶面的衍射峰最强，具有明显的择尤取向。用划痕仪进行结合强度检测，声发射曲线未见突起的信号峰值，表明结合强度良好。复合渗镀氮化钛试样在10％硫酸、5％盐酸、3．5％氯化钠水溶液和硫化氢富液中进行腐蚀试验，耐腐蚀性能分别比改性前提高了84、11．67、1．15、21．15倍。     

PCB上化学镀银的研究

选择甲基磺酸作为化学镀银的酸性体系,考察了主盐、各种添加刑和相关工艺条件对镀层厚度及其质量的影响.结果表明在AgNO3浓度为2.5g/L,甲基磺酸的质量分数占12%,反应时间为5min等条件下,所得到的镀层均匀银白光亮,厚度为0.16μm.该工艺适用于印制电路板(PCB)上的焊接处理.并利用原子力显微镜对镀层表面形貌的检测考察了影响镀层质量的某些因素.     

基于案例推理的折弯排序方法研究

本文以钣金折弯件为研究对象,提出了一种以知识库为基础,以推理机为核心来获取弯曲件折弯工序的方法。采用面向对象技术表示实例,创建了实例知识库。利用基于案例的推理(CBR)方法获取目标零件的折弯工序。该方法能够充分利用实例加工知识,减少了试折弯次数,从而提高了折弯工艺知识的利用率和折弯件的加工效率。     

铁/铝扩散偶界面反应层生长机理分析

在不同的加热温度和保温时间条件下,对铁/铝扩散偶的元素扩散特征和界面反应层形成机理进行了探讨.结果表明,保温时间较短,界面结构为纯铁/FeAlx+Al/FeAl/纯铝,保温时间超过某一临界值,不稳定的FeAlx、准稳定的FeAl将转化为稳定的Fe2Al5和FeAl3金属间化合物,最终界面反应层结构为纯铁/Fe2A15+...