基于开放式数控系统液压硬管自动化焊接机的开发

发布时间：2017-10-27 22:00

  本文关键词：基于开放式数控系统液压硬管自动化焊接机的开发

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【摘要】：进入21世纪以来,液压行业发展迅速,应用范围也越来越广,这种趋势势必会使液压管的需求量大大增加。众所周知,液压管类零件已经广泛应用于各类行业,如工程、矿产、农业、航空航天、医疗等,液压管一般分为硬管和软管,液压硬管是液压管中相对于液压软管来说的,一般由钢铁、铜等金属材料制成,制作时先将直管根据应用需求折弯成空间走向多样的管型,之后再进行接口或法兰的焊接。焊接是液压硬管喷漆前的最后一道工序,也是最重要的工序。多年来自动化的焊接技术已经有所发展,可还是不够成熟,由于中国目前的劳动力比较廉价,在液压硬管的焊接作业中,仍旧大量使用人工焊接,这种自动化低的生产方式有很多弊端,比如焊接工人的工作环境太差,同时由于夹具定位或工人操作熟练度等多种问题会导致焊接的质量不稳定。本课题针对液压硬管自动焊接所存在的问题,设计出适用于多数液压硬管的三维高柔性组合夹具,应用IPC+PMAC多轴运动控制卡的开放式数控系统模式,通过深入分析液压硬管的焊接工艺,开发出适用于液压硬管的自动化焊接机器。首先,本文概述了焊接自动化和开放式数控系统国内外的发展动态,介绍了液压硬管的样式特点和焊接时的性能要求,分析了液压硬管的焊接工艺及焊接注意事项,选用了CO2气体保护焊为焊接机的焊接方法。其次,确定焊接机各辅助器件如焊接电源、送丝机构的选型,对硬管焊接机进行机械结构设计,确定焊枪自由度,建立焊枪的运动模型,设计液压硬管焊接时的柔性装夹夹具,完成整体焊接机机械结构。然后,确定了典型的IPC+PMAC模式的设计方案,介绍了PMAC多轴运动控制卡的特点及功能,把PMAC作为整个系统的核心组建硬件部分,之后完成部分硬件的接口设计。最后,介绍了软件系统的设计环境,以分模块化设计理念完成软件系统设计,对分模块设计而得到的各模块的功能作了介绍,完成电机的软件配置和运动程序的设计。
【关键词】：液压硬管 自动化焊接机 柔性组合夹具 PMAC多轴运动控制卡 开放式数控系统
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG409
【目录】：

• 摘要7-8
• abstract8-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题的提出10
• 1.2 国内外发展动态10-13
• 1.2.1 焊接自动化的发展10-12
• 1.2.2 开放式数控系统的发展12-13
• 1.3 课题的研究意义13
• 1.4 研究内容及技术路线13-16
• 1.4.1 研究内容13-14
• 1.4.2 技术路线14-16
• 第二章 液压硬管焊接工艺分析16-24
• 2.1 液压硬管的焊接要求16-17
• 2.2 焊接工艺分析17-21
• 2.2.1 焊接对象分析17
• 2.2.2 液压硬管焊接工艺选择17-19
• 2.2.3 影响焊接质量的几个焊接参数19-21
• 2.3 焊机系统21-22
• 2.3.1 焊接电源21-22
• 2.3.2 送丝系统22
• 2.3.3 气路系统22
• 2.4 本章小结22-24
• 第三章 自动化焊接机机械结构设计24-30
• 3.1 液压硬管柔性组合夹具设计24-26
• 3.2 机床本体设计26-27
• 3.3 焊接机的运动机构设计27-29
• 3.3.1 枪头设计27-28
• 3.3.2 运动机构设计28-29
• 3.4 本章小结29-30
• 第四章 焊枪运动轨迹的数学模型30-42
• 4.1 齐次坐标变换30-33
• 4.2 焊接轨迹33-35
• 4.2.1 焊件描述33-34
• 4.2.2 焊枪描述34-35
• 4.3 建立运动方程35-38
• 4.4 硬管远端坐标系建立38-40
• 4.5 本章小结40-42
• 第五章 液压硬管自动化焊接机硬件系统的开发42-52
• 5.1 硬件系统组成42-48
• 5.1.1 IPC系统介绍43
• 5.1.2 运动控制器介绍43-46
• 5.1.3 硬件控制系统结构46-47
• 5.1.4 伺服系统设置47-48
• 5.2 焊接电源接口设计48-50
• 5.2.1 焊接参数控制49
• 5.2.2 焊接状态量控制49-50
• 5.3 本章小结50-52
• 第六章 自动焊接机软件系统设计52-68
• 6.1 软件的功能要求及软件设计52
• 6.2 操作系统及编程语言52-53
• 6.2.1 操作系统的选择52-53
• 6.2.2 编程语言选择53
• 6.2.3 IPC+PMAC的数控系统及开发工具53
• 6.3 软件系统总体体系结构53-54
• 6.4 软件模块化设计54-58
• 6.4.1 人机界面模块55-56
• 6.4.2 运动控制模块56
• 6.4.3 机床调试模块56-57
• 6.4.4 状态监控模块57
• 6.4.5 代码编译模块57
• 6.4.6 扩展模块57-58
• 6.5 上位机与PMAC卡之间的通讯58-59
• 6.6 电机的软件配置59-63
• 6.6.1 变量设置59-60
• 6.6.2 电机PID整定60-63
• 6.7 程序设计63-67
• 6.7.1 PMAC语言编程64
• 6.7.2 G代码译码64-67
• 6.8 本章小结67-68
• 第七章 结论与展望68-70
• 7.1 总结68
• 7.2 展望68-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-76
• 附录76

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本文编号：1105339