本科生畢業(yè)設計（論文）外文翻譯畢業(yè)設計（論文）題目：汽車后橋環(huán)焊縫焊接專機設計外文題目：Research and Application ofAll-Position Automatic Welding Machine譯文題目：自動焊接機的研究和應用學 生 姓 名： 段震專 業(yè)： 機自 1106 班指導教師姓名： 王赫瑩評 閱 日 期 ： 15 年 4 月8 日自動焊接機的研究和應用YanZheng,LiangJunzhi,ZengHuilin(中石油管道研究所,065000年河北廊坊)2004年7月26認證摘要:自動焊接機系統(tǒng)是特殊的管道環(huán)縫自動焊接系統(tǒng),已廣泛應用于長距離管道建設項目。由于自動控制焊接操作的移動速度高和錯誤低使得其擁有優(yōu)勢地位。這個自動管道焊接系統(tǒng)已經(jīng)成為了中國的一家鋼廠使用的主要管道項目,并已通過構造函數(shù)得到了更高質量的通過率，提高焊接效率,降低勞動強度。關鍵詞:管道;從自動焊機;焊接工藝1介紹由于中國石油與天然氣領域的大規(guī)模建設與發(fā)展，中國的管道行業(yè)也蓬勃發(fā)展。中國在第十個“五年計劃”中已經(jīng)建立了大量的大型管道包括著名的西氣東輸項目管道（WEGTP）。中國在未來幾年中正準備參加國際長途管道建設項目。管道焊接技術要求高自動化，高質量，高效率以滿足建設長距離的更大直徑的管道。本文就是自動化焊接技術系統(tǒng)在幾個大型項目上的應用介紹。2自動焊接機的發(fā)展1960年代末期，美國CRC公司首先在MIG過程中使用機械化焊接機。隨著科技的高速發(fā)展，由計算機控制的全方位自動焊接機已經(jīng)發(fā)展到一個很高的水平了。CRC公司（美國），VIETZ公司（德國），MAGNATECH公司(美國），VERAWELD公司(荷蘭），NOREAST公司(英國），SERIMERDASA公司(法國），PWT公司(意大利）等公司生產的自動化焊接機是世界領先的。P-500，P-600智能焊機（CRC公司）和雙火炬焊機（SERIMERDASA公司）是世界上最好最先進的焊接機。盡管不同的焊機有不同的形狀，這些產品無論自動或手動都有相同的焊接參數(shù)控制方法。據(jù)報道，最近CRC公司生產的自動焊接機焊接距離已經(jīng)達到了5×104公里。中國的管道建設始建于19世紀70年代，這個時期的中國管道建設長期處于手動和半自動焊接。近年來，中國管道行業(yè)發(fā)展非?？?，但是中國自主的知識產權只有很少的幾個。在1992年，PAW2000自動焊接專機由管道研究所通過了3公里的（225個節(jié)點）426毫米的天然氣管道（河南鄭州）現(xiàn)場測試，X射線的通過率為96.4%，后來，他改進了漳州1020毫米的水管道（福建）和SENINGLAN711毫米天然氣管道?，F(xiàn)在PAW2000自動焊機已經(jīng)被廣泛應用于管道建設行業(yè)和WEGTP項目中，其中焊接長度大都超過1000公里。本文主要介紹了PWA2000型設備的系統(tǒng)設備、控制特點及其經(jīng)濟和社會效益。3PAW2000的設備系統(tǒng)PAW2000自動焊接系統(tǒng)由焊接缺陷檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、導向輪圈、焊接電源、保護氣體及供應系統(tǒng)等組成。（見圖一）控制系統(tǒng)用于控制整個機器運行，接口下墜是焊接準備工作中很重要的操作。有各種各式的電源可以供用戶來選擇，例如 Lincoln Ideal arc DC 400，THERMADYNE FLEX-350P，TangshanMatsushitaKR350等。保護氣體供應系統(tǒng)是由氣瓶和氣體流量計組成的。此外，通過焊接參數(shù)可以修改穿行的通信接口協(xié)議。4PAW2000的機械結構圖1PAW2000的結構示意圖4PAW2000的機械結構4.1缺陷焊接缺陷焊接包括移動單位,送絲裝置,焊槍位置調節(jié)裝置和安裝板并具有結構緊湊、合理布局和質量為11.5千克的特點。安裝板采用高強度鋁合金,前后板的連接銷都做成馬鞍形狀。移動單位,送絲裝置和焊槍位置調節(jié)機制都是固定在安裝板上。移動單元是由交流伺服電機驅動,減速后通過一個輸出齒輪在導軌上嚙合,由此來實現(xiàn)缺陷焊接的運動。電動機的輸出轉矩相當強勁，并且焊接軌道上有四個輪子順利通過安裝板。送絲裝置是由送絲電機、減速器、送絲輪和固定軸的焊絲盤組成的。焊槍位置調節(jié)器機構是由步進電動機和十字型的導流板組成的。焊槍可以上下移動并且可以通過右側的調整十字形的導流板進行左右方向微動。此外，焊槍的角度也可以在一定范圍內調節(jié)。4.2導軌導軌是由一個傳送帶，一個側齒輪架、調節(jié)螺栓、緊固件等。帶側齒輪架是固定的。整個傳送帶可以分為兩個部分，一個是左半圓，一個是右半圓，通過一個鉸鏈在上下進行鎖扣，這樣傳送帶就可以輕松的固定在管接頭附近并且方便打開。均勻的調節(jié)桿上和鎖扣上的螺絲可以很方便的使傳送帶與周圍的零件配合。當導軌轉移到下一個位置，只需要打開扣，擰松調節(jié)桿即可。由于不同直徑的管道可以選擇不同長度的螺栓。5PAW2000的自動控制系統(tǒng)PAW2000使用數(shù)字信號處理器(DSP)與20-MIPS性能先進的運動控制設備,具有計算精度高的特點,可以實現(xiàn)數(shù)字伺服控制的四個電機。調節(jié)電動機的運動參數(shù)和特征，只需要更新軟件但是不改變其硬件?？刂葡到y(tǒng)有自我探測功能，可以顯示不同的故障診斷代碼相關的故障原因。分為720部分的焊接過程中，只有7個特殊的部分需要操作員進行焊接參數(shù)的輸入，而其它的部分的焊接參數(shù)會由計算機自動插值算法形成。典型的焊接參數(shù)包括焊接速度、焊接電流、焊接電壓、火炬在邊緣停止時間和振蕩寬度。在實踐中,這些參數(shù)通過筆記本電腦連接到控制板的串行通信接口進行輸入。通過這種方式,參數(shù)文件通過編輯、修改形成了特殊的軟件設計方式。合格的焊接參數(shù)會保存，文件可以通過筆記本電腦轉移到控制板與存儲系統(tǒng)中。每個電機都有很優(yōu)秀的過流過載和過熱保護功能。5.1系統(tǒng)的硬件結構圖2控制系統(tǒng)的硬件結構5.1.1運動控制主板控制主板具有強大的控制功能和很高的可靠性，手動編碼器端口和通用IO端口作為輸入輸出接口，RS-232串行接口作為超級計算機和運動控制器之間的通信接口，JMACH1-JMACH2端口控制四個電機。另外主板可以實現(xiàn)PID私服濾波算法，使其具有強大的靈活性和系統(tǒng)動態(tài)性。5.1.2中I O端口IO端口的主要目的是提供一個輸入和輸出通道信號的吊墜和焊接電源。IO端口中的24位的運動控制器,每8位字節(jié),可以定義單獨的輸入和輸出端口的用戶。光隔離器是用來阻斷干擾信號的傳輸通道IO端口。通過IO端口,構建人類和機器之間的相互作用,可以將控制指令發(fā)送器運動控制主板。5.1.3鏈懸環(huán)自動焊機的控制依賴于鏈懸環(huán)。鏈懸環(huán)的功能按鈕包括焊接通過選擇按鈕,火炬位置調節(jié)按鈕,錯誤控制按鈕,送絲控制按鈕,焊接過程控制按鈕,焊接過程重置按鈕和火炬振蕩寬度調節(jié)按鈕。5.1.4焊接電源的控制焊接電源的運動控制器之間的接口電路是必不可少的,其目的是將8位二進制數(shù)字以運動控制器發(fā)送的模擬電壓信號發(fā)送來控制焊接電壓的自動焊接程序。5.1.5伺服電機的閉環(huán)控制數(shù)字伺服系統(tǒng)通過循環(huán)運動控制器運動來關閉。這個伺服回路的目的是通過反饋來生成一個輸出,使得電機獲得實際所需的位置。它的功能依賴于伺服回路濾波器的設定,對于參數(shù)設定和發(fā)動機系統(tǒng)的動態(tài)特性的控制。5.2基于CPLD實現(xiàn)系統(tǒng)硬件PAW2000的設計采用DSP(數(shù)字信號處理)和CPLD(復雜可編程邏輯器)。PAW2000對于應用于現(xiàn)場施工有高自動化、高控制精度和高可靠性的特點。近年來,系統(tǒng)可編程技術和設備的快速發(fā)展使DSP芯片和可編程邏輯器件的結合加快。為了簡化電路,避免干擾,易于更新、CPLD廣泛用于PWM(脈沖寬度調制)電路,正交編碼器測速電路和鏈懸環(huán)電路。因此系統(tǒng)的復雜性和系統(tǒng)可靠性之間的沖突得到解決。同時,在PAW2000上對于CPLD新技術的大規(guī)模復雜的自動控制系統(tǒng)的設計有所突破。VHDL(超高速集成電路硬件描述語言)是用于程序的CPLD設計,這是一個強大和靈活的語言,不僅支持多種硬件層次的抽象和描述,而且也適應系統(tǒng)建模。作為一個標準的語言,硬件描述語言(VHDL)可以應用在許多EDA設計環(huán)境,可以在許多硬件平臺上運行[2]。內核的鏈懸環(huán)電路關閉32-5優(yōu)先編碼器,256分頻器,8通道脈沖分配器,水平脈沖轉換器和緩沖。圖3中所示的內部連接。圖3基本電路圖3所示的電路是由VHDL編程ispMACH4A芯片的晶格公司所做的。設計具有有效性確認功能和時序仿真功能。在過去,硬件原型建造是完成驗證的過程,IE模擬并不作為一個完整的系統(tǒng)驗證方法而信任。然而,今天的仿真工具允許大型系統(tǒng)的精確建模。因此,它可以確保正確使用模擬而沒有構建硬件原型。5.3系統(tǒng)軟件在軟件、PLC程序實現(xiàn)可編程邏輯控制的同時,分配相應的操作自動控制硬件需要根據(jù)相應的按鈕的狀態(tài)。振動程序用于焊槍設置移動模式,擺動寬度和頻率,在邊緣和等待時間。動作程序控制電機和送絲電機的移動。定時程序提供了系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)的一個參考時間。焊接電源的控制程序接收狀態(tài)信息的按鈕,在焊接之前進行氣體檢測,打開焊接電源的焊接過程和延遲關閉的最后焊接電源,以確保電弧逐步焊接完成。英文翻譯指導教師評閱意見指導教師簽字：年 月 日