[00900596]重大装备板类零件激光精密切割工艺与系列装备研制

针对重大装备板类零件尺寸和板材厚度大、加工质量和效率高的要求，上海团结普瑞玛激光设备有限公司、上海交通大学、温州大学和江苏大学等单位历时6年，共同进行了新型结构的大台面激光切割机床设计与制造技术、中厚板激光切割工艺、超音速喷嘴设计、自动编程软件、数控系统和工艺数据库等研究内容攻关,具体取得如下成果：1．开发了SLCF-XL复合结构大台面机载式数控激光切割机。通过在龙门珩架上“叠加”一个飞行轴，既保留龙门结构的大行程运动优点，又避免由于惯量大而无法进行高速切割的不足，实现高速切割和大范围切割有机结合。2．开发了SLCF-L悬挂结构大台面数控激光切割机。采用了框架式支架，将齿轮齿条传动机构悬挂倒置，采用单边驱动的方式，从根本上解决了传统龙门桁架双边驱动不同步问题，提高了加工精度和效率。3．开发了具有防碰撞功能的双镜座自动调焦和手动调焦大功率激光切割头两款产品。该切割头可安装5英寸或7.5英寸两种聚焦镜，通过编程或手动方式调节镜片高度，能够自动检测径向平面内任意角度的碰撞。4．构建了中厚板激光切割中超音速氧气撞击射流作用模型，探明大深宽比切缝中的氧气流场结构与剪切力的分布规律，由此开发两款拉瓦尔结构的超音速喷嘴，首次在中厚板激光切割上批量应用。建立热流耦合作用下的熔融层瞬时去除模型，通过仿真揭示熔融金属的不稳定流动行为，实现氧助切割工艺过程与参数优化，开发了多类重大装备零件激光切割工艺数据库。5．开发面向大幅面激光切割的自动编程软件与数控系统，解决了大幅面板材整体编程与分区域切割的定位、衔接与控制难题。项目已获授权发明专利10项、实用新型专利11项、外观专利1项和软件著作权7项；发表学术论文32篇，其中SCI/EI收录24篇。所研发的重大装备板类零件激光精密切割系列装备配置2～6kW的CO<,2>激光器，碳钢板切割厚度为12～25mm，最大有效加工范围达到3600mm×30000mm，整体水平达到国际先进，占据70％以上国内市场份额，最近三年累计销售138台套，新增产值4.28亿元，新增利润1.04亿元，实现出口。项目成果可加工板材的尺寸和厚度范围大，满足了汽车、工程机械、船舶等行业重大装备对大尺寸中厚板材精密切割要求，累计在130多家国内外企业得到应用，有效提高了中厚板材切割的生产效率与加工质量，对减少板材等原材料和能源消耗具有重要意义。