1、本科毕业论文系列开题报告电气工程及其自动化辅轮座环缝智能焊接机技术研究一、课题研究意义及现状现在生活自动扶梯广泛应用于大型商场、超市、机场和高级宾馆等场所，但在国内市场，还没有专门对自动扶梯的辅轮座焊接的自动焊接专机，只有手工焊接，这种焊接方法的因工作效率太低，焊接质量不可靠等缺陷，已经跟不上如今迅速、高效的发展脚步，这会使企业在市场竞争中失去有利地位。然而，该课题研究的辅轮座环缝智能焊接机，采用自动环缝电焊技术，以 PLC 控制焊枪的纵向递进和夹具的环向旋转结合来完成部件的自动焊接。这种焊接专机焊接的辅轮座部件有结构紧凑，表面美观，性能好等特点，这能提高企业的生产效率，节省人工成本。结合指导
2、老师的研究，该辅轮座环缝智能焊接机的研究是可行和必要的，也十分有意义。二、课题研究的主要内容和预期目标研究的主要内容：研究辅轮座环缝智能焊接机各个硬件组成，研究其工作原理及焊接工艺程序，研究其行走机构；研究其夹具系统：研究其二工位旋转机构：研究其自动取件装置；研究其横向行走机构：研究其纵向行走机构：研究其横向微动机构：由气缸驱动、直线导轨导向，限位装置定位，实现横向移动平稳可靠。在软件方面采用 PLC 来控制，安装好工件后启动焊接，焊枪先纵向前进一定距离停止，然后换成夹具旋转一定角度，再焊枪后退到原位。人工换下一个工件，焊枪与前面一样运动，夹具换成反方向旋转完成焊接。另外，设备设有“急停”按钮
3、 ，在紧急情况下切断电源，设备停止运转。预期目标：能够获得比较理想的辅轮座环缝智能焊接机的工作原理与 PLC 控制研究的数据参数，通过对各个硬件组成部分的研究,得到该自动焊接专机在焊接方法、焊接电源，焊接控制等这些方面的优势。通过 PLC 软件实现的焊接的具体工艺程序，在 PLC 软件上进行仿真和实现；同时希望结合老师的指导，学会申请一两项专利，并把专利技术应用于实际生产转化为成生产力。最终实现该辅轮座环缝智能焊接机能运用于工业生产上。三、课题研究的方法及措施课题研究的方法：通过学过的知识和实验对自动焊接专机的各个硬件组成部分和 PLC控制应用进行进一步的研究，在研究的过程中巩固和系统整理自己
4、学习的知识，并在此基础上进行创新研究。先搜集有关该课题的资料，再在理解认识的基础上和指导老师的指导下,对比 C 语言、单片机、PLC 等各种语言从而确定用 PLC 来实现，及其 PLC 软件实现的具体焊接工艺程序，最后论证和改善设计方案。在此过程中最难的是确定该辅轮座环缝智能焊接机的各个硬件组成以及存在的优点和 PLC 实现的工艺程序,使得其各方面最优化即同时保持最大的市场。课题研究的措施：1收集查阅自动焊接专机相关资料，对 PLC 的应用设计情况进行了熟悉了解。2对自动焊接专机的各个组成部分进行进一步研究，从而确定该自动焊机专机的优点，如焊接专机底座，焊接电源，焊接横行机构等。3通过各种焊接
5、方法的对比，确定焊接方法，采用 MAG（混合气体：80%Ar+20%CO2）自动焊接方法。4通过框图和软件仿真来初步体现 PLC 实现具体的焊接工艺程序。5分析获得的数据参数和观察到的现象，绘制图表。整理分析资料，撰写论文。四、课题研究进度计划2010 年 9 月 13 日12 月 3 日:调查研究，收集课题相关资料，完成文献综述、外文翻译和开题报告。2010 年 12 月 4 日 制作开题答辩 PPT，进行开题报告。2010 年 12 月 5 日2011 年 1 月 14 日:查找相关资料，对焊接机的整体构思进行可行性研究总体设计，并使用 PLC 和就触摸屏等技术完成设计方案。2011 年
6、1 月 15 日2 月 21 日: 整理资料，上交设计成果，撰写论文。2011 年 2 月 22 日4 月 1 日:设计作品的完善，论文的修改。2011 年 4 月 4 日4 月 15 日:准备答辩，答辩资格审查。2011 年 4 月 4 日4 月 22 日:总结设计过程，继续撰写和修改完善毕业论文，上交论文终稿，制作答辩用 PPT。2011 年 4 月 17 日5 月 15 日:进行答辩。2011 年 5 月 15 日-5 月 17 日：成绩评定，毕业设计总结。五、参考文献1 马文姝，等. 金属熔焊原理M 黑龙江哈尔滨： 哈尔滨工程大学出版社， 2007.2 康云武. 金属熔焊工艺M. 北京
7、： 水利电力出版社， 1995.3 布赖恩F， 皮克林 钢的组织与性能M 刘嘉禾译 . 北京： 科学出版社， 1999.4 崔忠圻，等 金属学与热处理原理M 黑龙江：哈尔滨工业出版社，2006.5 潘际銮. 二十一世纪焊接科学研究的展望. 第九次全国焊接会议论文集C . 北京:机械工业出版社,1999. D2001 -D2017.6 宋天虎,李敏贤. 先进制造技术的发展与焊接技术的未来. 第八届全国焊接会议论文集C . 北京:机械工业出版社,1997.17 - 27.7 陈善本, 吴林, 焊接智能化技术现状与发展. 第十次全国焊接会议论文集C. 哈尔滨:黑龙江人民出版社,2001,(1):84
8、- 96.8 Kovacevic R. Real2time image processing for monitoring of free weld pool surface J.Journal of manufacturing science and engineering ,1997,119 (5) :161169.9 George E , Cook. Weld modeling and control using artificial neural networksJ . IEEE Transactions on Industry Applications,1995 ,31(6) : 1
9、4841491.10 张忠厚,真秀卿. 管连接自动焊接装置的设计及主要参数的计算J .山东工业大学学报, 1996,9,26(3) : 236-239.11 任福深,陈树君,管新勇,殷树言. 管道插接相贯线专用焊接机器人J. 焊接学报,2009,6,30(6):59-6212 卞金玉，王元利，白宏伟，司忠志. 汽车钢圈自动焊接机J. 电焊机，2004，6，34（6）：2527.13 张东明,文友先.PLC 的发展历程及其在生产中的应用J.现代农业装备,2007,(9):63.14 易泓可.电气控制系统设计基础与范例M.北京:机械工业出版社,2005 年 5 月.15 罗宇航.流行 PLC 实用
10、程序及设计M.西安：西安电子科技大学出版社,2007 年3 月.毕业论文文献综述电气工程及自动化智能焊接技术在辅轮座环缝焊接中的应用研究摘要：焊接技术是基于多学科交叉融合的产物，随着现代科学技术成果的不断涌现，必将推动焊接技术更新发展。除了物理、化学、材料、力学、冶金、机械、电子学等学科的新发展将会推动焊接新材料、新工艺的不断出现外，计算机、控制理论、人工智能等信息科学领域的新进展将进一步将焊接工艺实现的手段推进到自动化、机器人化和智能化的新阶段，进而实现几代焊接人的梦想-用机器来代替人焊接。关键词：焊接；智能；辅轮座在工业生产中，焊接技术具有极为重要的地位，焊接技术的高低将对整个工业水平的提
11、高和发展起着重要的作用。焊接设备素有：“工业缝纫机”之称，是发展国名经济不可缺少的重要设备 1。1、焊接技术的发展19 世纪 80 年代，焊接只用于铁匠锻造上。工业化的发展和两次世界大战的爆发对现代焊接的快速发展产生了影响。基本焊接方法电阻焊、气焊和电弧焊都是在一战前发明的。但 20 世纪早期，气体焊接切割在制造和修理工作中占主导地位。过些年后，电焊得到了同样的认可。此后，在 20 世纪 30 年代，又发明了不少新焊接法。直到那时，所有的金属电弧焊都是通过手工焊的方法完成的。人们不断尝试用连续丝让该工艺自动化。最成功的发明是埋弧焊。近20 年来，随着数字化，自动化，计算机，机械设计技术的发展，
12、对焊接质量的保证已经成为一项重要因数，自动焊接发展成为一种先进的制造技术，自动焊接设备的应用在各工业中所发挥的作用已是越来越大，应用范围扩张速度非常飞速。采用自动焊接机，能够明显的提高生产效率和焊接质量，缩短工作周期，减少焊工人数，降低焊工的劳动强度，焊接质量又不会受到焊工自身因素的影响，因此具有极大的推广价值。此外，自动焊接机对焊工的技术要求不高，避免了采用手工焊时需投入大量熟练焊工的这一缺点，这有利于生产的组织和工程质量的全面提高 2。现代工业制造技术的发展对焊接接头的质量和精密性、焊接电源系统的柔性和人机交互性能、焊接生产的网络化运行和管理等也提出了更高的要求 3，这使得焊接生产过程的机
13、械化和自动化是焊接机构制造工业现代化发展的必然趋势。2、我国现阶段焊接技术的状况在改革开放以来的20多年里，我国的焊接生产技术有了很大的进步,一些先进的焊接技术在生产中基本上都得到了应用,例如电子束、激光束、等离子束、高压水束等高能量焊接与切割技术,焊接机器人工作站,焊接柔性生产系统,窄间隙焊接技术,磁控宽带极堆焊技术,双丝高效气体保护焊技术,全数字化焊接电源,熔滴过渡与熔透控制技术,各种传感器及其控制技术,离线编程技术等等,只是应用的广度与发达国家相比有一定的差距而已 4。我国在自动化焊接技术的发展与应用起步较晚。随着我国工业化的发展和科学技术的进步，我国的自动化焊接技术水平不断发展与提高，
14、在近来的50年里己取得了很大的成就。各种机械化与自动化焊接机及切割机，愈来愈多地代替了手工操作。各种焊接辅助机械化与自动化装备及技术也得到了发展，多自由度转胎架、变位器、机械手等研制成功，转杯焊接生产过程。发展焊缝对中技术，建立焊接生产线。焊接计算机技术的应用和焊接机器人的采用，发展了现代焊接自动化技术。就全国范围来说，到90年代中期，我国的焊接机械化与自动化工作量占焊接工作量的比重已超过20%，而在以焊接技术为主导制造技术的大中型骨干企业中，焊接机械化与自动化程度已达到40%-45% 5。3、国外焊接技术的状况国外近年来焊接技术的发展有工业机器人、焊接新电源和激光焊接技术等 6。在日本以机器
15、人为代表的自动装置技术的进步和焊接技术自动化的提高是焊接领域的最主要的特点 7。在研究开发最现代化的电源和控制技术条件下，采用等离子弧焊技术是一种质量最佳、经济有效、重复性好的焊接工艺 8。激光被认为是 21 世纪的新能源，激光技术反映一个国家的工业水平。激光在焊接中的应用正引起各国的重视 6。激光焊接最近收到越来越多的关注由于其高能量密度和低热量输入相比与传统的融合技术。在钢铁行业结构焊接的下一个十年，激光焊接预计将对制造和生产造成很大影响 9。除了以上的这些焊接技术外，还有其他一些焊接技术。如水下焊接，与现场焊接相比，它的特点是较短的热循环，一个较小的热影响区（HAZ） ，较高的温度梯度，
16、高应力集中，以及更高的惰性气体的压力10。4、未来焊接技术的发展当前, 新兴工业的发展迫使焊接技术不断前进, 如微电子工业的发展促进了微型连接工艺和设备的发展; 陶瓷材料和复合材料的发展促进了真空钎焊真空扩散焊 喷涂以及粘接工艺的发展 11。未来的焊接工艺，一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料，以进一步提高焊接质量和安全可靠性，如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源;运用控制技术和电子技术，改善电弧的工艺性能，研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。另一方面要提高自动化水平和焊接机械化，如通过焊机来实现程序的控制、数字控制;研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机实现;在自
17、动焊接生产线上，推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人，可以提高焊接生产水平，改善焊接卫生安全条件 12。5、智能焊接技术在辅轮座环缝焊接中的应用随着科技的发展，自动焊接机在在各种领域已经得到了广泛的应用，如在汽车行业、管道行业、机床行业、航天行业等几大领域都已经装备了自动焊接机器人。但是，自动焊接机的成本是非常高的，在辅轮座的焊接上还没有人研发自动焊接机，现在对辅轮座的焊接仍处在手工焊的阶段。然而手工焊接却有着许多缺点。第一，手工焊接劳动力是首要的问题，手工焊需要大量的劳动力。对于手工焊接来说，人力成本往往占总成本的很大一部分。第二，手工焊有很大的不稳定性，在焊接过程中有可能出现质量问题，脱
18、焊、焊点不光滑、部件的损坏等都是常常碰到的问题。第三，手工焊接可能给操作者带来危险，焊接给人体可能造成的伤害包括烧伤、触电、视力损害、吸入有毒气体、紫外线照射过度等。还有辅轮座的生产都是大批量的，这对生产效率的要求非常高，手工焊很可能达不到这要求，如果使用辅轮座自动焊接机可以在保证产品质量的前提下大大的提高生产效率，同时还可以降低人力成本，所以辅轮座环缝自能的研发有其重要意义。6、结束语众所周知，一套先进的焊接设备可以大大的提高焊接生产效率，改善焊接质量，节约耗材，降低生产成本，减少用工，以及降低工人的劳动强度等优点，其设备的利用率越高，那么一次性设备投入的收益就越高，其作用发挥的就越大。现如
19、今社会竞争优势不再取决于资源禀赋和劳动力成本，科技创新成为社会竞争的决定性因素。仅依靠扩大规模，降低成本来扩大市场占有率并不能从根本上提高竞争力。因此，必须尽快从资源和劳动力依赖型向创新驱动型转变。我认为辅轮座智能焊接机的开发是很有必要的。参考文献1 马文姝，等. 金属熔焊原理M 黑龙江哈尔滨： 哈尔滨工程大学出版社， 2007.2 康云武. 金属熔焊工艺M. 北京： 水利电力出版社， 1995.3 布赖恩F， 皮克林 钢的组织与性能M 刘嘉禾译. 北京： 科学出版社， 1999.4 崔忠圻，等 金属学与热处理原理M 黑龙江：哈尔滨工业出版社，2006.5 潘际銮. 二十一世纪焊接科学研究的展
20、望. 第九次全国焊接会议论文集 C . 北京:机械工业出版社,1999. D2001 -D2017.6 宋天虎,李敏贤. 先进制造技术的发展与焊接技术的未来. 第八届全国焊接会议论文集C . 北京:机械工业出版社,1997.17 - 27.7 陈善本, 吴林, 焊接智能化技术现状与发展. 第十次全国焊接会议论文集C. 哈尔滨:黑龙江人民出版社,2001,(1):84- 96.8 Kovacevic R. Real2time image processing for monitoring of free weld pool surface J.Journal of manufacturing s
21、cience and engineering ,1997,119 (5) :161169.9 George E , Cook. Weld modeling and control using artificial neural networksJ . IEEE Transactions on Industry Applications,1995 ,31(6) : 14841491.10 张忠厚,真秀卿. 管连接自动焊接装置的设计及主要参数的计算J .山东工业大学学报, 1996,9,26(3) : 236-239.11 任福深,陈树君,管新勇,殷树言. 管道插接相贯线专用焊接机器人J. 焊接学
22、报,2009,6,30(6):59-6212 卞金玉，王元利，白宏伟，司忠志. 汽车钢圈自动焊接机J. 电焊机，2004，6，34（6）：2527.毕业设计（20_ _届）辅轮座环缝智能焊接机技术研究摘 要现 在 生 活 自 动 扶 梯 广 泛 应 用 于 机 场 、 车 站 、 商 场 、 超 市 和 通 道 等 场 所 ，辅 轮 座 是 自 动 扶 梯 的 重 要 部 件 。 本 课 题 介 绍 了 专 门 生 产 的 辅 轮 座 的 自 动 焊 接机 ， 设 计 了 该 自 动 焊 接 专 机 由 行 走 机 构 、 夹 具 系 统 、 旋 转 机 构 、 PLC 控 制系 统 有 触
23、摸 屏 、 焊 枪 行 进 装 置 、 工 件 运 行 装 置 和 焊 接 设 备 等 组 成 。 利 用 焊 枪的 横 移 与 夹 具 的 旋 转 相 配 合 来 完 成 自 动 焊 接 功 能 。 在 控 制 系 统 方 面 ， 通 过 对比 PLC 控 制 系 统 、 计 算 机 和 单 片 机 等 几 种 控 制 方 式 ， 由 于 PLC 控 制 系 统 成本 低 、 使 用 方 便 ， 更 适 合 中 小 型 企 业 的 小 批 量 生 产 应 用 。 该 自 动 焊 接 专 机 工作 可 靠 、 精 度 高 、 性 能 稳 定 、 效 果 良 好 ， 可 以 节 省 人 力 物 力 85%以 上 。 还可 以 应 用 于 同 类 的 控 制 系 统 中 ， 市 场 前 景 非 常 广 阔 。关键词：自动焊接；PLC；控制
