X09激光切割機設(shè)計及導(dǎo)光系統(tǒng)研究.pdf

1、激光加工技術(shù)因其獨特的優(yōu)勢，在現(xiàn)代制造領(lǐng)域占有越來越重要的地位，被列入國家重點科技攻關(guān)項目。國內(nèi)外CO2激光切割設(shè)備的需求不斷飛速增長，對CO2激光切割技術(shù)的研究是當(dāng)前激光加工領(lǐng)域的研究重點。本論文在產(chǎn)學(xué)研項目的支持下，基于現(xiàn)代設(shè)計方法進行了X09系列激光切割機的產(chǎn)品設(shè)計；對切割質(zhì)量有重大影響的導(dǎo)光系統(tǒng)進行了研究：基于聚焦理論的分析設(shè)計了X09-1的飛行導(dǎo)光系統(tǒng)：對導(dǎo)光系統(tǒng)中的噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了進一步的研究和創(chuàng)新。 用戶需求是推

2、動產(chǎn)品設(shè)計的源動力。論文在分析用戶需求的基礎(chǔ)上，通過用戶需求與產(chǎn)品功能需求之間的映射關(guān)系，以功能流的形式，實現(xiàn)了產(chǎn)品從需求設(shè)計向詳細設(shè)計的數(shù)據(jù)流、信息流、控制流傳遞。以現(xiàn)代設(shè)計方法為設(shè)計原則，完成從用戶需求到實際產(chǎn)品的設(shè)計過程，應(yīng)用參數(shù)化、產(chǎn)品模塊化的設(shè)計方法使產(chǎn)品具有快速開發(fā)、柔性、可重構(gòu)的特點。 論文通過對不同用戶功率需求層次的導(dǎo)光系統(tǒng)的研究，確定了導(dǎo)光系統(tǒng)設(shè)計思路、導(dǎo)光系統(tǒng)光路選擇，提出了飛行光路中的恒定光路設(shè)計、多工位轉(zhuǎn)

3、換設(shè)計。研究了切割所需的由導(dǎo)光系統(tǒng)傳輸、變換的激光束參數(shù)。 論文結(jié)合激光束的聚焦理論，分析了光路傳輸聚焦系統(tǒng)特性以及激光束的光束質(zhì)量對切割光斑大小的影響，以此為據(jù)確立了X09-1飛行導(dǎo)光系統(tǒng)的光路尺寸和聚焦焦距，并且模擬了該導(dǎo)光系統(tǒng)模型，得出其聚焦光斑形狀大小。 論文采用空氣動力學(xué)原理對大功率切割時的噴嘴內(nèi)部進行了氣流特性分析，提出了拉法爾噴嘴的設(shè)計方法。將非同軸噴嘴應(yīng)用于CO2激光切割機噴嘴設(shè)計是一種新的嘗試，通過實驗