文档介绍：激光智能制造系统在汽车车身及
模具加工中的应用
摘要:激光智能制造系统是中科院力学所自行研制成功的国内首套高度集成化、智能化、柔性化激光加工制造系统(具有自主知识产权),研制成果已申报了多项国家发明和实用新型专利。目前该技术已提供给上海大众汽车有限公司,并实际应用于汽车冲压件模具激光表面强化及修复,有效提高了现有模具的服役寿命,获得良好的经济效益。该系统可广泛应用于汽车制造等机械行业中的模具工作表面强化及快速修复,特别适用于大、中型覆盖件模具的高效强化处理。该系统还可进行多种激光柔性加工和智能制造,包括激光三维切割及焊接、激光微打孔、金属零件的激光直接成形和复杂表面上耐蚀、耐磨涂层的制备等。
关键词: 智能制造汽车模具激光强化快速成型
引言
以敏捷性和智能化为主要特征的先进制造技术[1]在当今世界各国的信息化进程中发挥着至关重要的作用,并在机械、电子、航空、医疗等领域得到迅速应用。以制造工艺力学和信息科技为基础的集成化激光智能制造及柔性加工[2]已经形成了力学与制造交叉领域的国际前沿。中国科学院力学所作为国家级研究机构,瞄准国际科学技术发展的前沿,开展我国先进制造及相关力学科学技术领域的前瞻性、基础性和战略性研究。中科院力学所在前期研究和装备建设基础上,承担了中科院知识创新重大项目及与上海大众的科技合作研究。通过对激光材料相互作用的机理进行实验研究、理论分析及数值模拟,深入开展工艺力学基础性研究以及多学科交叉的系统集成创新研究,为建立我国第一套集成化激光智能制造及柔性加工实验研究系统提供了理论基础及技术支撑。同时可进一步开展激光制造工艺力学和激光材料工艺力学方面的基础性研究,以满足学科发展的重大需求。
本系统包括引进光纤传输的全数值化控制的激光系统,基于PC视窗平台的控制软件系统,高强光束传输与空间变换系统,CAx(计算机辅助过程)和专家系统,接触式快速定位测量系统等,并与大范围高精度五轴框架式机器人工作台系统技术集成。整个装备系统完全能适应现代大功率激光智能加工工艺的要求,可作为从事激光智能制造和柔性加工研究的实验系统和技术平台,为开展激光材料工艺力学和激光制造工艺力学的基础性研究提供了必备的实验装备,同时该研究结果也作为一套用于汽车车身模具激光强化的装备系统提供给上海大众进行初步工业应用。
激光智能制造及柔性加工系统
激光智能制造系统的硬件由激光系统,光纤传送和光束变换装置,五维机器人系统,数控系统,运载小车等部分组成(如图1)。激光系统采用2000W的全数字化控制YAG激光器,光纤长20m,可实现长距离的光束柔性传输。五维机器人采用框架式结构,在保证本体刚性基础上,增大了系统的加工范围。
机器人
框架
机器人
工作手臂
工作台
状态控制系统
机器人
示教盒
机器人
控制柜
HASS_LASER
HL 2006D
控制计算机
光纤等
激光器冷却系统
机器五轴
驱动电机
图1 集成化智能激光加工和柔性制造系统
软件系统是基于Windows 2000环境下的工业控制软件,运行在一台普通的PC机上,该系统包含许多基本功能模块,这些模块相互联系,构成一个有机整体。为集成化智能激光加工系统提供了一个统一的软件和操作平台,实现了从测量到加工的一个完整的工业化过程。下面的表1显示系统的各个模块及其功