短距直角自动立焊机的研究

发布时间：2017-08-20 09:37

  本文关键词：短距直角自动立焊机的研究

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【摘要】：面对经济危机和国家供给侧改革双重的压力,我国船厂遇到前所未有的危机,中小型船厂纷纷面临倒闭。焊接作为造船成本消耗重要的一环,在船舶建造中焊接工时约占总工时的70%,焊接成本约占船舶建造总成本的30%~50%。因此,通过焊接自动化提高焊接生产效率,成为增强船厂核心竞争力的有效措施。由于船舶结构的特殊性,船厂焊接通常采用普通的半自动CO2气体保护焊。该焊机具有生产效率低、工作环境差、劳动强度高,且受人为因素影响大,焊接质量得不到保证。在船舶制造行业,立角焊又是一个非常重要的环节,它不同于平角焊,对于焊接工人的要求很高,而且生产效率很低。针对船舶结构的特点和我国焊接自动化技术在船厂应用现状,本文针对船体双层底分段中的肋骨和肋板所形成的短距离直角立焊缝设计了短距直角自动立焊机。短距直角自动立焊机分机械执行系统和自动控制系统两部分。本文对机械执行系统进行了两种方案设计,通过两种方案的对比分析,最终确定了组成短距直角自动立焊机的上下运动和左右摆动的机构,该机构使用传动效率和稳定性高的滚珠丝杆和步进电机组成。本设计在自动控制方面,通过对步进电机驱动器和可编程控制器的特点进行分析和了解,确定了可编程控制器和步进电机驱动器的型号。通过对机械执行系统和自动控制系统的连接,利用可编程控制器中编写的梯形图程序来控制焊机的焊接长度、焊接速度和左右摆动速度等焊接工艺参数。本文通过对船舶焊接工艺的研究,确定了短距直角自动立焊机的焊接工艺参数。运用设计的短距直角自动立焊机对10mm板厚直角立焊进行试验。通过改变焊枪倾角、焊接电压和焊接左右摆动速度等焊接工艺参数,来分析每个工艺参数对焊缝的影响。最后通过在船厂的实际运用与手工焊接CO2气体保护焊效率对比,得出本次设计的短距直角自动立焊机能够满足船厂短距直角焊接的要求,而且可以显著提高船厂焊接的生产效率。
【关键词】：短距离 直角 立焊 可编程控制器
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG409
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-22
• 1.1 研究背景14
• 1.2 短距直角自动立焊机的研究意义14-15
• 1.3 国内外焊接自动化应用现状15-21
• 1.3.1 国外焊接自动化应用现状15-17
• 1.3.2 国内船厂焊接自动化应用现状17-18
• 1.3.3 国内外自动化焊接技术水平差距18-19
• 1.3.4 焊接自动化重点发展方向19-20
• 1.3.5 自动化发展面临的难题20-21
• 1.4 本文主要研究内容21
• 1.5 本章小结21-22
• 第2章 短距直角自动立焊机机械系统设计22-38
• 2.1 短距直角自动立焊机的焊接结构和要求22-25
• 2.1.1 焊接结构22-24
• 2.1.2 肋板与纵骨焊接位置参数24
• 2.1.3 焊接要求24-25
• 2.2 短距直角自动立焊机的机械系统设计25-29
• 2.2.1 机械系统设计方案25-27
• 2.2.2 机械系统设计方案优缺点对比27-28
• 2.2.3 短距直角自动立焊机的工作原理28-29
• 2.3 短距直角自动立焊机焊炬升降机构的设计29-32
• 2.3.1 电机的选用29-30
• 2.3.2 滚珠丝杆副工作原理30-31
• 2.3.3 焊炬升降轨道31-32
• 2.3.4 升降轨道的防护32
• 2.4 短距直角自动立焊机焊枪定位的设计32-34
• 2.5 短距直角自动立焊机焊炬左右摆动机构的设计34-37
• 2.5.1 焊接摆动的方式及适用范围35-36
• 2.5.2 焊接摆动机构功能要求36
• 2.5.3 摆动机械机构36-37
• 2.6 本章小结37-38
• 第3章 短距直角自动立焊机自动控制38-56
• 3.1 步进电机驱动器38-42
• 3.1.1 步进电机驱动器工作原理38-40
• 3.1.2 步进电机驱动器的驱动方式40-41
• 3.1.3 电机接线方法的选择41-42
• 3.2 PLC的控制原理42-45
• 3.2.1 PLC的基本结构42-43
• 3.2.2 PLC工作原理43-45
• 3.3 PLC控制步进电机45-48
• 3.3.1 常见的步进电机的工作方式45
• 3.3.2 步进电机控制原理45-47
• 3.3.3 步进电机的控制方式47-48
• 3.4 焊炬升降机构和左右摆动自动控制的研究48-53
• 3.4.1 焊枪升降机构自动控制的设计48-49
• 3.4.2 左右摆动自动控制的设计49-52
• 3.4.3 摆速控制方法52-53
• 3.4.4 摆幅控制方法53
• 3.4.5 焊枪左右停留时间的控制53
• 3.5 焊接过程中自动化控制53-54
• 3.6 本章小结54-56
• 第4章 短距直角自动立焊机的焊接工艺的分析56-70
• 4.1 焊接工艺的研究56-60
• 4.1.1 焊接方法与极性的选择56-57
• 4.1.2 焊接材料的分析57
• 4.1.3 其它焊接工艺参数分析57-60
• 4.2 短距直角自动立焊机焊接试验60-66
• 4.3 短距直角自动立焊机在船厂的实际应用66-68
• 4.4 本章小结68-70
• 第5章 总结与展望70-72
• 参考文献72-78
• 附录A 短距直角自动立焊机图78-79
• 附录B 短距直角自动立焊机实物接线图79-80
• 附录C PLC控制焊机梯形图80-81
• 附录C PLC控制焊机梯形图（续前页）81-82
• 致谢82

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