张福顺[1]2004年在《旋杯式高速静电喷涂雾化机理的研究》文中研究说明液体雾化是自然界和工程中大量存在的现象,雾化机理的研究是一具有重要理论意义和工程应用背景的课题。本文密切结合国内轿车覆盖件喷涂工艺过程存在的技术问题,对旋杯式高速静电喷涂雾化机理进行了分析与研究,并对雾化状况的影响因素进行了分析。本文根据流体连续性和运动方程,研究了涂料在旋杯内的运动,建立了旋杯式高速静电喷涂中涂料在旋杯内运动的数学模型。旋杯式高速静电喷涂包含离心力雾化和静电雾化,对涂料雾化机理(离心雾化、静电雾化)及其影响因素进行了分析与研究,旋杯转速n和静电场的电场强度(电压与极距)对雾化的影响最大,其次是旋杯的结构参数:旋杯的直径及其锥角和涂料的密度,涂料的粘度和流量对雾化影响相对较小。建立了旋杯式高速静电喷涂时,在巨大的离心力作用下,涂料中的颜料组分在涂膜中分布不均匀、甚至与漆液分离的数学模型。颜料组分与漆液两相密度差是使颜料组分分布不均匀、甚至分离的必要条件,即内在驱动力,力场是颜料组分被分离的外驱动力,颜料粒子的直径、涂料的粘度、流量、旋杯的几何参数(直径、锥角)对其均有较大影响。对雾化理论进行了模拟仿真,仿真结果和工程实践验证了理论的合理性与正确性。以上的分析与研究,不仅在理论方面对旋杯式高速静电喷涂的雾化机理、影响因素进行了系统的分析,为生产过程中可控参数的最优设置提供理论依据和科学指导,解决生产中的实际问题,而且对现代涂装设备的研究制造、涂料的生产乃至化工、制药、喷雾干燥等各领域,都具有重要的工程意义。
韩鸿志[2]2012年在《高品质汽车涂装工艺及装备关键技术研究》文中进行了进一步梳理覆盖件涂装是汽车制造过程中的关键工艺环节，目前，国内所用涂装工艺关键装备仍依靠国外引进，有关提高汽车覆盖件喷涂自动化程度和质量控制技术的研究，具有重要的理论和工程应用价值。本博士论文紧密结合东风汽车公司金属漆全仿形自动静电喷涂机开发，围绕静电喷涂涂料雾化机理、高速气浮涡轮设计、喷涂工艺参数优化和轨迹规划等关键技术，开展了深入的研究工作，取得如下创新性研究成果：根据流体连续性和运动方程，建立了静电喷涂涂料在高速离心旋杯内运动的数学模型，分析了涂料颗粒离心运动规律，阐述了静电和离心雾化机理及其影响因素；在此基础上，构建了离心力作用下涂料各组分漆液分离模型，并根据仿真结果，研制新型离心旋杯；搭建了离心旋杯雾化试验装置，验证了理论仿真结果。基于传统高速气浮涡轮结构特点，研制了新型高速气浮涡轮样机，该样机采用叁个径向支承气浮轴承，光纤传感器检测转子速度，非常有效地提高了转子的支承刚度和运动稳定性，并已在国内汽车制造企业获得良好应用。通过高速气浮涡轮径向和轴向支撑气浮轴承的承载力建模与仿真，研究了气浮喷漆涡轮静压刚度与节流孔孔径及轴颈轴套间隙的内在关系，提出了基于刚度分析的高速喷涂用涡轮气浮轴承结构优化设计方法，该方法可有效地提气浮式轴承式喷涂用涡轮系统的静刚度。结合样机开发和试验，形成了一套完整的转子动平衡、装配工艺与性能评估规范。设计了五自由度金属漆全仿形静电喷涂系统，并成功应用于车身喷涂生产。解决了如下关键技术问题：基于西门子SCOUT软件生成的插补曲线，建立了自动喷涂顶喷机各运动轴运行速度与输送链速度之间关系的数学模型；基于自动喷涂流程，提出了分布式控制系统总体设计方案，以及控制系统硬件配置和通信关系；建立了喷涂系统各自由度运动速度与喷雾迭幅之间的关系，为轨迹规划提供了理论基础。
张福顺, 张大卫[3]2003年在《高速旋杯式静电喷涂雾化机理的研究》文中研究表明高速旋杯式静电喷涂是一项现代涂装新技术,已广泛用于汽车车身及其他工业领域的涂装。研究了高速旋杯式静电喷涂的雾化机理、离心雾化机理、静电雾化机理及其影响因素。
吴琦[4]2015年在《基于CFD的陶瓷静电施釉过程的关键技术研究》文中研究说明静电施釉技术具有施釉效果好、节省原料、提高釉浆利用率、降低陶瓷制品废品率、减少污染等优点,已得到广泛的认可。但是我国在陶瓷行业中,迟迟没有得到推广及应用,主要原因是对静电施釉设备原理及其雾化机理认识不足,对静电施釉各项重要工艺参数的选取优化的同时合理匹配等问题没有相关经验。针对以上问题,本文围绕静电施釉技术进行如下研究：(1)对静电施釉下电压放电机理及釉浆雾化机理进行了研究分析。基于流体力学CFD的流体连续性方程和动力方程进行分析,对釉浆在旋杯内的运动进行了研究,建立旋杯式静电施釉中釉浆在旋杯内运动及电场作用下对釉滴雾化影响的数学模型。(2)结合计算流体力学知识,对静电施釉系统进行建模,采用分区域划分网格技术,对雾化模型进行网格划分。利用DPM模型来模拟釉滴,通过MHD电磁场力程序,用UDS加入电的方程,然后利用UDF加入电场对动量方程的影响,从而通过FLUENT软件对静电施釉过程进行数值模拟分析。(3)分别对电压,釉浆压力,釉浆粘度这叁个参数对静电施釉质量造成的影响进行模拟和分析,将得到静电施釉的釉滴群靠近陶瓷制品表面时的粒径分布和速度分布结果进行分析,分别得到在电压为-30KV时；釉浆压力为2.5bar;粘度为0.4Pa.s时,静电施釉质量较好。(4)利用数理统计中的正交试验法,对电压,供浆压力,釉浆粘度这叁个参数对静电施釉的影响进行综合分析。然后分析了静电施釉雾场中这叁个参数对指标因素进行正交分析,得到这叁个参数影响静电施釉效果和效率的显着性,得到釉浆电压对静电施釉的影响电压最大,釉浆压力次之,粘度最小,得出了在电压为-50KV,釉浆压力为2.5bar,釉浆粘度为0.9Pa.s情况下,静电施釉的工艺参数配合好。(5)通过静电施釉实验对电压、供浆压力、釉浆粘度叁个影响方面仿真结果进行验证,得到了在这叁个工艺参数下,仿真和实验的结果趋势相似。从测得的釉粒平均粒径来看,分别得到电压为-30KV；供浆压力为1.91bar；釉浆粘度为0.6Pa.s时的粒径大小和粒径分布较好,最后综合叁个工艺参数进行正交分析,得到最佳参数配合值(-30KV,1.91bar,0.6Pa.s)与仿真结果基本一致。本文模拟的结果为静电施釉过程的工艺参数合理选择奠定了理论基础,具有一定的参考价值。
孙宏顺[5]2005年在《高压静电旋杯控制系统的研究与开发》文中研究指明应用于汽车车身喷涂的高转速旋杯式自动喷涂成套设备主要由两个部分组成,它们分别是柔性仿形系统和高压静电旋杯系统。柔性仿形系统的研制曾是国家863重点项目。本论文的重点是高压静电旋杯控制系统的研究与开发,同时,为使柔性仿形系统与高压静电旋杯系统能够更加灵活方便地构成高转速旋杯式自动喷涂成套设备,本课题对项目中顶喷柔性仿形系统的各轴插补采用了改进的轨迹插补算法。 本文介绍了高压静电旋杯系统的组成及工作原理;给出了高压静电旋杯控制系统各组成部分即旋杯转速控制、高压电控制、漆流率控制、整形空气控制等的实现方案;完成了高压静电旋杯系统的各软件模块的编程工作;将项目中每套高转速旋杯式自动喷涂成套设备所需的4套高压静电旋杯系统构建成了一个高压静电旋杯总系统;最后,针对该项目中柔性仿形系统与高压静电旋杯系统的紧密联系,完成了对柔性仿形系统顶喷仿形的一些改进工作,包括使用直线逼近圆弧的轨迹规划算法及引入虚拟轴算法等。这些算法的引入不仅能简化对轨迹的插补实现,而且能使柔性仿形系统与高压静电旋杯系统间的协调更加简单有效。
胡裕渊[6]2010年在《静电喷涂机器人轨迹优化与仿真技术研究》文中研究说明喷涂机器人是一种非常重要的先进涂装生产装备,在国内外被广泛应用于汽车等产品的涂装生产线。在静电喷涂技术出现以前,非静电喷涂的涂料转移率低,不仅增加成本,而且严重污染环境。随着静电喷涂技术的出现,涂料转移率达到80%以上。机器人静电喷涂技术是汽车等工业产品喷涂工艺的新潮流。新的喷涂建模分析和高性能喷涂机器人轨迹优化算法、控制策略的研究一直是国内外学者们关注的热点。本课题来源于国家自然科学基金项目——《静电喷涂机器人变量喷涂轨迹优化关键技术研究》。本文以静电喷涂机器人轨迹优化和可视化仿真为研究内容,主要完成以下工作:第一部分介绍了机器人的发展进程、静电喷涂机器人轨迹优化的研究背景和意义、喷涂机器人离线编程系统主要结构、离线编程系统各模块间的相互关系以及本文做的主要工作。第二部分研究了静电喷涂工艺和雾化机理。系统地阐述了静电喷涂的工艺原理、流程和特点,给出了静电喷涂工艺的原理图和流程图。在此基础上从高压静电场的形成、电晕放电和静电雾化叁个方面着手分析了静电雾化机理,得出通过增大高压静电场的电压或减少喷枪与被涂工件的距离,可使涂料微粒受到更大的电场力,充分雾化,提高涂着效率,有利于静电喷涂的结论。并给出了实际操作中静电高压的选择范围以及涂料涂着效率和电压之间的非线性关系。第叁部分研究了优化算法和喷枪轨迹优化设计。通过分析拟牛顿法及其改进算法的原理,给出算法实现的迭代步骤,为静电喷涂机器人轨迹优化做好数学理论准备。并以涂层厚度和工件表面涂层均匀度为指标要求,提出喷枪轨迹优化设计问题,确定了喷枪轨迹优化的数学模型,建立评价喷涂效果的目标函数。采用目标函数的差分替代其梯度的差分拟牛顿法,并利用乘子罚函数将有约束优化问题转化为无约束优化问题,从而求解沿指定空间路径的喷枪轨迹优化问题。第四部分针对喷涂机器人喷枪轨迹优化研究中,采用数值仿真方法,数据复杂造成可视化分析涂层分布难度较大的问题。通过建立喷涂数学模型和优化算法,在Visual C++6.0程序界面中利用OpenGL,实现图形化显示喷枪沿某一指定路径喷涂时工件表面的涂层覆盖情况,并以不同色彩的方式显示出涂料的空间分布,对比分析了不同喷涂方式的喷涂效果,从而实现可视化研究喷涂机器人喷枪轨迹优化。本文对轨迹优化设计方案进行了可视化仿真研究。仿真结果表明,本文提出的数学模型以及轨迹优化方法均可获得良好的效果。
杨晓博[7]2011年在《基于曲面CAD模型的喷涂轨迹规划系统研究》文中指出喷漆机器人作为一种先进的涂装生产设备已广泛应用于产品内外表面的喷涂,由于现代工业产品外形相当复杂,如何实现涂层均匀化变得极为重要。其中,喷涂轨迹规划是实现涂层均匀性的关键步骤。自动轨迹规划克服了示教轨迹规划的众多缺点,将工业喷涂过程所需的叁维信息通过CAD模型输入到交互式喷漆机器人轨迹规划系统,能根据输入信息自动产生喷漆机器人喷涂轨迹。实现喷涂轨迹自动规划决定着整个喷漆机器人离线编程技术是否能得到广泛应用,已经成为一个活跃的研究领域,许多研究人员正在进行机器人喷涂轨迹建模、优化等方面的研究。针对国内外对喷涂轨迹规划领域研究的现状及其不足,本文着重在叁维CAD模型信息、涂层沉积率模型、轨迹规划及轨迹仿真等几个方面进行研究。(1)基于产品叁维CAD模型,利用多面体构造法将产品网格化,通过对投影面双向扫描构造Z-map模型提取喷涂节点坐标及叁角面的法矢量。最终,实现了CAD曲面喷涂关键信息数据的提取存储。(2)涂料雾化后的微粒在工件表面上形成的沉积模型具有多种形状,对β分布沉积模型函数进行研究,推导出涂层在平面、曲面上以及过渡曲面的沉积厚度方程。(3)针对影响涂层效果的参数变量:喷枪速度、喷枪距离、喷涂轨迹间距离、喷涂轨迹运动方式、喷涂时间等,进行优化,建立了曲面喷涂轨迹优化的数学方程,实现两相交面的涂层最均匀化。(4)以某一具体轿车车身顶面为喷涂对象,首先选定沉积率模型参数,然后利用MATLAB软件编程计算出最佳重迭率,最后利用Pro/E的几何分析功能提取叁角面片节点坐标及其法矢量,从而生成轿车车身顶面的喷涂轨迹。(5)基于OpenGL,用Visual C语言开发了叁维喷涂仿真系统,实现了高速旋杯的造型、粒子喷涂、喷涂环境建模及喷涂系统工作场景视角的变化。
彭凌云[8]2009年在《载重汽车自动喷涂机控制系统实现与运动轨迹规划》文中研究表明论文以东风公司车身厂涂装二车间金属漆七杯站静电喷涂机项目为工程背景,以自动喷涂机控制系统和喷涂轨迹为研究对象,以七杯站自动喷涂机样机开发为目标,建立了一套柔性仿形静电自动喷涂系统,并成功应用于实际生产。基于德国西门子公司SCOUT软件生成的插补曲线,建立了自动喷涂顶喷机各运动轴运行速度与地链速度之间的关联数学模型。同时,根据喷涂工艺要求,推导并建立了齿轮泵流量与漆膜厚度之间的数学模型,为喷涂轨迹规划和流量控制提供了理论基础。此外,基于自动喷涂机工作流程,采取分布式控制系统总体设计方案,对整体控制系统进行硬件配置并建立了相应的通信关系,根据控制对象不同,将控制系统分为驱动控制系统和气路控制系统两部分,分别对其进行了设计,包括硬件选取和软件设计。进而,以控制系统软件设计为基础,以自动喷涂机为对象进行系统调试,其中包括旋杯工艺参数和旋杯开关枪数据的调试,使自动喷涂机可以完全适应喷涂生产线的工作,并使其喷涂效果达到最优。最后,论文对本项目的工作进行了总结,并对未来工作做出了展望。未来工作的重点是使系统操作简便并具有一定的智能化,进一步提高柔性仿形自动喷涂系统的生产效率。
李培哲[9]2010年在《重卡驾驶室机器人喷涂应用技术研究》文中提出随着汽车生产向大规模,高质量和低成本发展,清洁化生产越来越受到人们的重视,汽车厂传统的手工喷涂已经无法满足要求。而且汽车工业对汽车外观质量要求也越来越高,自动喷涂设备的精度和漆膜质量的稳定性显得极为重要。机器人喷涂具有喷涂效率高、涂层均匀、污染少、适应大规模自动涂装生产线等优点已被越来越多的汽车生产厂所采用,成为当今汽车车身涂装最主要的方法。本文通过分析重卡驾驶室外部结构,根据涂装机器人喷涂的特点,规划涂装机器人的布局和喷涂站的设计;另外,以重卡驾驶室喷涂为例,根据卡车驾驶室驾驶室外部具体结构和涂装机器人应用的特点,确定出科学合理的涂装机器人喷涂系统,并依据制造流程编制相应的机器人喷涂轨迹程序。对重卡车驾驶室采用机器人喷涂研究,利用FANUC的P200-E涂装机器人和先进的旋杯技术以及国内先进的制造技术,使重卡驾驶室以先进可靠的机器人喷涂为依托,在利用国内、外先进技术和先进关键零部件总成的前提下,设计出新的具有国内先进、达到国际同步水平的涂装机器人喷涂站和自动喷涂流水线,不但减少了人工劳动强度,而且还可以大大提高重卡驾驶室涂装质量,提高生产效率,降低油漆消耗。为卡车公司创造巨大经济效益。本文的研究成果为大面积工件的机器人喷涂站设计奠定了基础,同时为采用机器人喷涂进行连续化生产提供了借鉴方法和经验。
马捷[10]2016年在《基于ROBCAD的涂装生产线3D建模及喷涂关键技术研究》文中研究表明汽车普及率的不断提高导致了人们对汽车性能及外观要求的不断提高。汽车涂装生产线作为汽车生产中的重要组成部分,对其进行仿形研究具有十分重要的意义。近年来涂装生产线由传统的人工喷涂不断向机器人自动喷涂转型,从而带动了机器人仿形软件的不断发展,本文通过仿形软件ROBCAD对涂装生产线进行仿形,结合喷涂行业中的关键技术,设计了符合实际生产的涂装线方案并通过实验进行检验,保证实际的安全生产,本文主要研究了以下内容:第一部分对涂装生产线的发展状况以及工业机器人进行了阐述,简单介绍了涂装生产线的工艺流程,对国内外机器人仿形软件进行了简要的介绍并重点介绍了本文中使用到的仿形软件ROBCAD;第二部分简单概述了白车身,对涂装工艺进行了研究,阐述了涂装工艺的分类,对涂装工艺中涉及到的参数进行了较为深入的研究。为后文实验部分参数的设置提供了理论基础,并且例举了漆膜品质及常见的缺陷以及预防方法;第叁部分阐述了漆膜的原理及物理性质,研究了静电喷涂的原理,并以此为出发点,提出了叁种漆膜沉积模型,并在此基础上提出了对自由曲面喷涂轨迹优化的方案,通过在ROBCAD中对车门进行喷涂实验,验证了方案的可行性;第四部分对涂装生产线的电气控制系统、输送系统、涂装机器人系统进行了研究,并比较了手动喷涂及自动喷涂的优缺点,提出了工作节拍这一概念,并以某一工业现场的涂装生产线为原型进行了节拍计算;第五部分通过将仿真软件ROBCAD与实际的涂装生产线相结合搭建了符合实际生产的仿真平台,对其机器人选择及安装放置进行分析,利用SOP功能对涂装生产线进行可视化仿真得到工作节拍,最后通过实际实验验证了方案可行性。
参考文献：
[1]. 旋杯式高速静电喷涂雾化机理的研究[D]. 张福顺. 天津大学. 2004
[2]. 高品质汽车涂装工艺及装备关键技术研究[D]. 韩鸿志. 天津大学. 2012
[3]. 高速旋杯式静电喷涂雾化机理的研究[J]. 张福顺, 张大卫. 涂料工业. 2003
[4]. 基于CFD的陶瓷静电施釉过程的关键技术研究[D]. 吴琦. 景德镇陶瓷学院. 2015
[5]. 高压静电旋杯控制系统的研究与开发[D]. 孙宏顺. 机械科学研究院. 2005
[6]. 静电喷涂机器人轨迹优化与仿真技术研究[D]. 胡裕渊. 江苏大学. 2010
[7]. 基于曲面CAD模型的喷涂轨迹规划系统研究[D]. 杨晓博. 石家庄铁道大学. 2011
[8]. 载重汽车自动喷涂机控制系统实现与运动轨迹规划[D]. 彭凌云. 天津大学. 2009
[9]. 重卡驾驶室机器人喷涂应用技术研究[D]. 李培哲. 西安石油大学. 2010
[10]. 基于ROBCAD的涂装生产线3D建模及喷涂关键技术研究[D]. 马捷. 江苏大学. 2016
标签：金属学及金属工艺论文; 机器人论文; 静电喷涂论文; 涂装生产线论文; 喷涂机器人论文; 汽车涂装工艺论文; 静电论文; 静电喷枪论文; 自动喷枪论文; 静电作用论文; 系统仿真论文; 机理分析论文; 喷枪论文;