立角焊自动焊接机床结构设计

发布时间：2017-09-05 07:39

  本文关键词：立角焊自动焊接机床结构设计

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【摘要】：在船舶制造、工程机械、煤矿机械、立体车库、桥梁制造等行业立角焊都是一个非常重要的环节,其焊接质量和自动化程度的高低直接影响着工件的质量和生产效率。立角焊一直以来都是焊接的一个难点,其焊接质量比立焊和角焊都难控制,是制约焊接自动化生产线发展的一个重要影响因素。在现有技术中,立角焊机床具有自动化程度低、焊机机头大、焊机调整困难、生产率低和柔性化程度低等缺陷。因此,进行立角焊的焊接工艺分析和立角焊自动焊接机床的研究设计具有十分重要的意义。课题主要研究内容如下:(1)采用有限元非线性瞬态热分析的方法,对比分析了不同焊枪倾角条件下T型焊件立角焊温度场的变化,分析时考虑了材料热物理性能的非线性,并采用过渡网格以提高计算精度,对热源模型进行了修正以考虑焊枪倾角对焊接温度场的影响,利用生死单元技术对焊接过程进行模拟。(2)利用MAG焊接技术分别对5mm和10mm厚的T型焊件的立角焊缝进行实验分析,并讨论了立角焊不同焊接工艺条件(不同焊接方向,不同摆动方式,尤其是不同焊枪倾角)对焊缝成形的影响。(3)针对立角焊焊接机床存在的问题和实验分析提出的立角焊焊接工艺需求,提出了两种自动焊接机床的方案,从机床的自由度、性能、产能、柔性化程度和成本等方面综合对比分析了这两种方案,最终确定了可旋转四机头自动焊接机床的方案,并制定了机床的主要技术规格参数。(4)介绍了立角焊自动焊接机床的主要组成部分及其工作原理,对主要机械结构进行了详细的设计选型,并建立了机床的三维模型。采用伺服气缸作为动力源,实现了焊枪与水平面夹角的自动柔性化调整;在分析求解焊枪位姿姿态数学模型的基础上,利用伺服气缸实现了焊丝与焊缝距离的自动补偿;使用柔性对中装置实现了焊丝与焊缝的自动对齐。利用动画仿真技术建立了机床的仿真演示模型,对机床的设计方案和动作流程进行更直观的展示。
【关键词】：立角焊焊接机床 焊接工艺 位姿分析 数值模拟 仿真演示
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG409
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 课题的研究背景和意义13-14
• 1.2 焊接过程数值模拟技术的研究现状14-16
• 1.3 立角焊焊接技术的研究现状16
• 1.4 立角焊焊接机床的研究现状16-18
• 1.5 本文的主要工作内容18-19
• 第2章 立角焊焊接工艺分析19-25
• 2.1 立角焊焊接工艺需求19-21
• 2.2 立角焊焊接工艺参数的影响分析21-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第3章 立角焊焊缝的数值模拟与实验分析25-41
• 3.1 有限元热分析法25-27
• 3.2 温度场的仿真与分析27-35
• 3.2.1 模型的建立和网格的划分27
• 3.2.2 材料属性的设置27-29
• 3.2.3 焊接热源模型载荷的施加29-32
• 3.2.4 焊接温度场的求解32-35
• 3.3 立角焊焊接工艺实验分析35-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第4章 立角焊自动焊接机床总体方案设计41-50
• 4.1 机床总体方案的设计41-49
• 4.1.1 可旋转四机头自动焊机41-44
• 4.1.2 可旋转单机头自动焊机44-46
• 4.1.3 方案对比分析46-47
• 4.1.4 可旋转四机头自动焊机参数的确定47-49
• 4.2 本章小结49-50
• 第5章 立角焊自动焊接机床的结构设计与分析50-73
• 5.1 焊机机头的结构设计与分析50-61
• 5.1.1 焊机机头的结构设计及选型50-56
• 5.1.2 焊机机头的特点56-57
• 5.1.3 焊机机头气动控制系统的设计57-58
• 5.1.4 焊枪位姿分析与补偿58-61
• 5.2 移动式龙门架的结构设计61-64
• 5.3 焊机机头其它自由度运动的实现64-68
• 5.3.1 线性滑轨的选取64-66
• 5.3.2 Z轴移动单元的结构选定66-67
• 5.3.3 Z轴旋转单元的结构设计67-68
• 5.4 立角焊自动焊接机床的仿真演示68-72
• 5.4.1 3DVIA Composer动画仿真简介68-70
• 5.4.2 仿真演示模型的建立70-72
• 5.5 本章小结72-73
• 总结与展望73-75
• 参考文献75-78
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文78-79
• 致谢79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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2 王思明;许明恒;史小辉;;两类转盘轴承的力学性能对比分析[J];中国工程机械学报;2010年01期

3 陈楚,汪建华,杨洪庆;非线性焊接热传导的有限元分析和计算[J];焊接学报;1983年03期

4 杨建国;陈绪辉;张学秋;;高能束焊接数值模拟可变新型热源模型的建立[J];焊接学报;2010年02期

5 赵明;罗德通;王海燕;;CO_2气体保护焊温度场与焊缝成形的有限元分析[J];机械工程学报;2013年14期

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1 许伟龙;船体双壳分段机器人焊接技术研究[D];江苏科技大学;2011年

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本文编号：796697