本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）外文翻譯畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：汽車后橋環(huán)焊縫焊接專機(jī)設(shè)計外文題目：Research and Application ofAll-Position Automatic Welding Machine譯文題目：自動焊接機(jī)的研究和應(yīng)用學(xué) 生 姓 名： 段震專 業(yè)： 機(jī)自 1106 班指導(dǎo)教師姓名： 王赫瑩評 閱 日 期 ： 15 年 4 月8 日自動焊接機(jī)的研究和應(yīng)用YanZheng,LiangJunzhi,ZengHuilin(中石油管道研究所,065000年河北廊坊)2004年7月26認(rèn)證摘要:自動焊接機(jī)系統(tǒng)是特殊的管道環(huán)縫自動焊接系統(tǒng),已廣泛應(yīng)用于長距離管道建設(shè)項(xiàng)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(xiàng)目,并已通過構(gòu)造函數(shù)得到了更高質(zhì)量的通過率，提高焊接效率,降低勞動強(qiáng)度。關(guān)鍵詞:管道;從自動焊機(jī);焊接工藝1介紹由于中國石油與天然氣領(lǐng)域的大規(guī)模建設(shè)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(xiàng)目管道（WEGTP）。中國在未來幾年中正準(zhǔn)備參加國際長途管道建設(shè)項(xiàng)目。管道焊接技術(shù)要求高自動化，高質(zhì)量，高效率以滿足建設(shè)長距離的更大直徑的管道。本文就是自動化焊接技術(shù)系統(tǒng)在幾個大型項(xiàng)目上的應(yīng)用介紹。2自動焊接機(jī)的發(fā)展1960年代末期，美國CRC公司首先在MIG過程中使用機(jī)械化焊接機(jī)。隨著科技的高速發(fā)展，由計算機(jī)控制的全方位自動焊接機(jī)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(chǎn)的自動化焊接機(jī)是世界領(lǐng)先的。P-500，P-600智能焊機(jī)（CRC公司）和雙火炬焊機(jī)（SERIMERDASA公司）是世界上最好最先進(jìn)的焊接機(jī)。盡管不同的焊機(jī)有不同的形狀，這些產(chǎn)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(chǎn)的自動焊接機(jī)焊接距離已經(jīng)達(dá)到了5×104公里。中國的管道建設(shè)始建于19世紀(jì)70年代，這個時期的中國管道建設(shè)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?？欤侵袊灾鞯闹R產(chǎn)權(quán)只有很少的幾個。在1992年，PAW2000自動焊接專機(jī)由管道研究所通過了3公里的（225個節(jié)點(diǎn)）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(jìn)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(jī)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于管道建設(shè)行業(yè)和WEGTP項(xiàng)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(shè)備的系統(tǒng)設(shè)備、控制特點(diǎn)及其經(jīng)濟(jì)和社會效益。3PAW2000的設(shè)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(dǎo)向輪圈、焊接電源、保護(hù)氣體及供應(yīng)系統(tǒng)等組成。（見圖一）控制系統(tǒng)用于控制整個機(jī)器運(yùn)行，接口下墜是焊接準(zhǔn)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(hù)氣體供應(yīng)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(jī)械結(jié)構(gòu)圖1PAW2000的結(jié)構(gòu)示意圖4PAW2000的機(jī)械結(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)裝置和安裝板并具有結(jié)構(gòu)緊湊、合理布局和質(zhì)量為11.5千克的特點(diǎn)。安裝板采用高強(qiáng)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(diào)節(jié)機(jī)制都是固定在安裝板上。移動單元是由交流伺服電機(jī)驅(qū)動,減速后通過一個輸出齒輪在導(dǎo)軌上嚙合,由此來實(shí)現(xiàn)缺陷焊接的運(yùn)動。電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩相當(dāng)強(qiáng)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(jī)、減速器、送絲輪和固定軸的焊絲盤組成的。焊槍位置調(diào)節(jié)器機(jī)構(gòu)是由步進(jìn)電動機(jī)和十字型的導(dǎo)流板組成的。焊槍可以上下移動并且可以通過右側(cè)的調(diào)整十字形的導(dǎo)流板進(jìn)行左右方向微動。此外，焊槍的角度也可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。4.2導(dǎo)軌導(dǎo)軌是由一個傳送帶，一個側(cè)齒輪架、調(diào)節(jié)螺栓、緊固件等。帶側(cè)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(jìn)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(diào)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(dāng)導(dǎo)軌轉(zhuǎn)移到下一個位置，只需要打開扣，擰松調(diào)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(jìn)的運(yùn)動控制設(shè)備,具有計算精度高的特點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字伺服控制的四個電機(jī)。調(diào)節(jié)電動機(jī)的運(yùn)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(guān)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(jìn)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(jī)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(shí)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(jìn)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(shè)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(zhuǎn)移到控制板與存儲系統(tǒng)中。每個電機(jī)都有很優(yōu)秀的過流過載和過熱保護(hù)功能。5.1系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖2控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)5.1.1運(yùn)動控制主板控制主板具有強(qiáng)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(jī)和運(yùn)動控制器之間的通信接口，JMACH1-JMACH2端口控制四個電機(jī)。另外主板可以實(shí)現(xiàn)PID私服濾波算法，使其具有強(qiáng)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(yùn)動控制器,每8位字節(jié),可以定義單獨(dú)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(gòu)建人類和機(jī)器之間的相互作用,可以將控制指令發(fā)送器運(yùn)動控制主板。5.1.3鏈懸環(huán)自動焊機(jī)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(diào)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(diào)節(jié)按鈕。5.1.4焊接電源的控制焊接電源的運(yùn)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(jìn)制數(shù)字以運(yùn)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(jī)的閉環(huán)控制數(shù)字伺服系統(tǒng)通過循環(huán)運(yùn)動控制器運(yùn)動來關(guān)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(jī)獲得實(shí)際所需的位置。它的功能依賴于伺服回路濾波器的設(shè)定,對于參數(shù)設(shè)定和發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的動態(tài)特性的控制。5.2基于CPLD實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)硬件PAW2000的設(shè)計采用DSP(數(shù)字信號處理)和CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器)。PAW2000對于應(yīng)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(diǎn)。近年來,系統(tǒng)可編程技術(shù)和設(shè)備的快速發(fā)展使DSP芯片和可編程邏輯器件的結(jié)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(diào)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(fù)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(shù)的大規(guī)模復(fù)雜的自動控制系統(tǒng)的設(shè)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(shè)計,這是一個強(qiáng)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(yīng)系統(tǒng)建模。作為一個標(biāo)準(zhǔn)的語言,硬件描述語言(VHDL)可以應(yīng)用在許多EDA設(shè)計環(huán)境,可以在許多硬件平臺上運(yùn)行[2]。內(nèi)核的鏈懸環(huán)電路關(guān)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(zhuǎn)換器和緩沖。圖3中所示的內(nèi)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(shè)計具有有效性確認(rèn)功能和時序仿真功能。在過去,硬件原型建造是完成驗(yàn)證的過程,IE模擬并不作為一個完整的系統(tǒng)驗(yàn)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(gòu)建硬件原型。5.3系統(tǒng)軟件在軟件、PLC程序?qū)崿F(xiàn)可編程邏輯控制的同時,分配相應(yīng)的操作自動控制硬件需要根據(jù)相應(yīng)的按鈕的狀態(tài)。振動程序用于焊槍設(shè)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(jī)和送絲電機(jī)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(jìn)行氣體檢測,打開焊接電源的焊接過程和延遲關(guān)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(dǎo)教師評閱意見指導(dǎo)教師簽字：年 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