X09激光切割機設計及導光系統(tǒng)研究.pdf

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

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

3、換設計。研究了切割所需的由導光系統(tǒng)傳輸、變換的激光束參數(shù)。 論文結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飛行導光系統(tǒng)的光路尺寸和聚焦焦距，并且模擬了該導光系統(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計方法。將非同軸噴嘴應用于CO2激光切割機噴嘴設計是一種新的嘗試，通過實驗