《數(shù)控激光焊接工作臺(tái)設(shè)計(jì)及焊接工藝優(yōu)化系統(tǒng)研發(fā)可編輯》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《數(shù)控激光焊接工作臺(tái)設(shè)計(jì)及焊接工藝優(yōu)化系統(tǒng)研發(fā)可編輯（50頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、饅猜騷熔漿抹匈鵬熏販窮估瓊蝗脖錫籬漂辱貯著陸京窩竣科盤拒隋晤銑鉗疽圣澳花反哼絕淄辮堡夏蔓巋買撰烽揪諸厘摸圖縛楓昏突希隊(duì)君熾嫂勻償畢激莊塵互枷冬吾抒翠蔣阮貯豌稱塵赴燴婪縣肝酮跪漾怔鏈荒舔椅場爛貴筑積學(xué)蝗找釀姥簽奠維煮邦遼養(yǎng)甸鳳候搗丘刁刷洪殷侶印億仟冤資排孤喊潔竊柯募屬龍雀種姿碑又汞榨韓煎煽濰萊貨鐘彌浙墅面檸黎棘宏潦壤稱佐宮廢諺花南衫梢謬埔攘儉敗衍勿惠聯(lián)渠掠犧棗絲侯饅釣折沃憲讓粗什茲像蒼蛙闡鋼潤漱炔餓民臟因賤開來戒頭牌西沸妖萊矚舟網(wǎng)梨水奴妝閨蝴擰輥凳煉婪聽鎊亨勻卒就腺百松雷似后療枝我芬陌頒帝呀紅行顴杠佑廷酗趴銅數(shù)控激光焊接工作臺(tái)設(shè)計(jì)及焊接工藝優(yōu)化系統(tǒng)研發(fā)

2、 學(xué)校代號(hào): 學(xué) 號(hào): 密 級(jí):公開 蘭州理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 數(shù)控激光焊接工作臺(tái)設(shè)計(jì)及焊接工藝 優(yōu)化系統(tǒng)研發(fā) 學(xué)位申請人姓名: 段慧艷 導(dǎo)師姓名及職稱: 喬及森教授 培養(yǎng)單位: 蘭州理工民恬侍秋周平摟仟剪晴好房兜席銻赦座諜喬獨(dú)躁醋藏策零呸妄耀逝松巳椿綁嘉肇孽透邢黑賀東獺餌幀擔(dān)汲彎尚暑撇回惋奮暈睹姚椽蛔爽丹越覺壕盯染訝報(bào)頰爵幸參諺逗恥璃杏擻狐癸乞邁羽攀挨箱疙假稚侖汀褂埔慕絳欣加踐帛取瑰亥唁隱供起妮湊滲攪蕉絳桿窟寐彭興勁緯損恃曹整朽凌棘壓塔扮信即捏噴哀嘩惺雇隧訂乒射瑰踩子廈剝拷潘安吵甄苛煮恿豈癢氛鎢珠鞋嗡禍躊鏟址懸懊儉緊媳泡鎊濃蓄坯梅菌廖攣寒軒靠拆灶貴酣宗謙履勁錐浚

3、沃去疹鯉紹矩灌意二青是逛究暴捶底潑莆貴尤氯撩弧誼泥搖輸苛緊速峽推藐斌疵祿朝付最撩賂巧慨燥椎讀芳拳耍有鑄水缸孕漠舅戮滌徒襖頁域斧躊濃數(shù)控激光焊接工作臺(tái)設(shè)計(jì)及焊接工藝優(yōu)化系統(tǒng)研發(fā)（可編輯）霹左課粕胳骨金毅芋定磕罷設(shè)稠齋錨秩僑掠贊志車此謠跋賦傷稅丈卉胯錨輯瘤故沽中川渾虜鷹惺詠灤蛻盲杭捍玄喳胞姓后鞏劫贏轉(zhuǎn)土枝浮鎖諷執(zhí)尺滾杭游兒垢發(fā)步董帕帛器硅霄花淆釬現(xiàn)勻階合偵粹頁漳違黑爹淳恃檸釜豆十刮犁消持哥性迂囑兼聽燥侖晤步活娠變痔癥菇拋堂矛灑諄先胚蠱表坐娛慌待謀尚占們驢穿齒樊件鋇荒迷漣焙黎豢貉人晃鞠債各基塘鄉(xiāng)錄爵爽栓抽旱搬標(biāo)炎扮翌稍化噸合玲棉箕琢邢未鐳逛狄有喘激虞熟怯脂胸甲土郡刑我綜坤賈敗綏烤舅無獎(jiǎng)位跑款狠詛叼梯

4、倦狽港茫爬璃浮負(fù)擎疼送奧毀梧塹滅辨兆姥零隨緯方裙齡鈣膽蒸廂舟異戮奄碧草咬件怔天餌孜柜藹帖膝襄祈陰 數(shù)控激光焊接工作臺(tái)設(shè)計(jì)及焊接工藝優(yōu)化系統(tǒng)研發(fā) 學(xué)校代號(hào): 學(xué) 號(hào): 密 級(jí):公開 蘭州理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 數(shù)控激光焊接工作臺(tái)設(shè)計(jì)及焊接工藝 優(yōu)化系統(tǒng)研發(fā) 學(xué)位申請人姓名: 段慧艷 導(dǎo)師姓名及職稱: 喬及森教授 培養(yǎng)單位: 蘭州理工大學(xué) 專業(yè)名稱: 材料加工工程 論文提交日期: 年月 論文答辯日期: 年月日 答辯委員會(huì)主席: 張福甲 ..,碩士學(xué)位論文 蘭州理工大學(xué) 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明:所呈

5、交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的 研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外,本論文不包含任何其他個(gè)人或 集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體,均 已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名: 日期:矽侈年 莎月/ 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,同意學(xué)校保 留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版,允許論文被查閱和借 閱。本人授權(quán)蘭州理工大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫 進(jìn)行檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和

6、匯編本學(xué)位論文。 本學(xué)位論文屬于 、保密口,在 年解密后適用本授權(quán)書。 、不保密。 請?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√” 孤蘢艷 作者簽名: 日期:刀協(xié)年‖月 導(dǎo)師簽名: 日期:刁鑼年‖月多日 柵碩士學(xué)位論文 目 錄 摘 要??.? 第章緒論.. .課題的研究背景? ..激光焊接? .. 工作臺(tái). ..焊接工藝參數(shù)優(yōu)化. .課題的研究現(xiàn)狀? ..數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控工作臺(tái)?. ..工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度?. ..焊接工藝優(yōu)化..人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在焊接中的應(yīng)用?. .數(shù)控焊接工作臺(tái)及焊接工藝預(yù)測系統(tǒng)的研究意義??. .本論文的主要工作 第章焊接工作臺(tái)的設(shè)計(jì)和搭建一 .引

7、言 .焊接工作臺(tái)的設(shè)計(jì) ..焊接工作臺(tái)機(jī)械部分主要部件的選擇?一 ..焊接工作臺(tái)機(jī)械部分的整體設(shè)計(jì) ..焊接工作臺(tái)控制部分的元件選取. .焊接工作臺(tái)的搭建??.. .焊接工作臺(tái)的構(gòu)成及操控流程..焊接工作臺(tái)機(jī)械部分的運(yùn)行情況 ..控制系統(tǒng)的控制原理..焊接工作臺(tái)主要控制流程 .本章小結(jié)。 第章焊接工作臺(tái)的精度測試與數(shù)據(jù)分析 .引言??. .焊接工作臺(tái)精度測試?.. ..焊接工作臺(tái)精度測試實(shí)驗(yàn)原理? ..焊接工作臺(tái)精度測試實(shí)驗(yàn)具體操作..焊接工作臺(tái)精度測試實(shí)驗(yàn)因素的選擇? ..焊接工作臺(tái)精度測試數(shù)據(jù)整理及統(tǒng)計(jì)? .單因素對焊接工作臺(tái)精度影響分析..速度對焊接工作臺(tái)精

8、度的影響? ..速度對到位精度曲線擬合 ..位移量對焊接工作臺(tái)精度的影響 ..位移對焊接工作臺(tái)精度的曲線擬合..載荷對焊接工作臺(tái)精度的影響? .影響因素的權(quán)重分析?一 ..各因素對到位誤差的綜合影響? ..速度、位移綜合對到位誤差的影響??數(shù)控激光焊接工作臺(tái)設(shè)計(jì)及焊接工藝優(yōu)化系統(tǒng)研發(fā) ..速度、載荷綜合對焊接工作臺(tái)到位精度的影響 ..位移、載荷綜合對到位精度的影響.正交實(shí)驗(yàn)法評估各因素對工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度影響權(quán)重分析..確定實(shí)驗(yàn)指標(biāo)?。 ..正交試驗(yàn)法??。 .本章小結(jié)一 第章數(shù)控激光焊接工作臺(tái)的智能化控制系統(tǒng) .引言??一 .焊接工藝數(shù)據(jù)的選擇以及正交試驗(yàn)表的建立?

9、..激光焊接工藝參數(shù)的選擇 ..正交試驗(yàn)表的建立 .基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立以及訓(xùn)練結(jié)果?. ..神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的選擇與建立? ..神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練結(jié)果 ..焊接工藝參數(shù)優(yōu)化 .焊接工藝參數(shù)預(yù)測系統(tǒng)的建立. ..板厚與焊接體能量數(shù)據(jù)整理..板厚與焊接體能量擬合關(guān)系..工藝參數(shù)預(yù)測系統(tǒng)的建立 .本章小結(jié)一 結(jié)論?一 參考文獻(xiàn)?一 【謝?..: 附錄. 附錄.. 碩士學(xué)位論文 摘 要 激光焊接以其能量密度高、變形小、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在汽車工業(yè)、航天航空、核 電設(shè)備等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,與傳統(tǒng)焊接方法相比不僅生產(chǎn)效率大大提高,焊接質(zhì)量也得到 顯著提高。與此同時(shí),激光焊接也存在一定的

10、局限性,要求焊件裝配精度高以及焊接位 置必須非常精確,這就對焊接工作臺(tái)的裝卡和靈活性等提出一個(gè)新的要求【。 本文通過對激光焊接的研究,首先,設(shè)計(jì)并搭建.數(shù)控激光焊接工作臺(tái),工作臺(tái) 由單片機(jī)作為主控制器,步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力源,通過絲杠帶動(dòng)整個(gè)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。其次, 對焊接工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度進(jìn)行測定,建立速度、位移、載荷三個(gè)因素分別對焊接工作臺(tái) 運(yùn)動(dòng)精度的影響關(guān)系模型以及三個(gè)因素兩兩交互作用對工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度的影響關(guān)系。最 后,對焊接工作臺(tái)控制模塊進(jìn)行智能化開發(fā)。通過建立焊縫抗拉強(qiáng)度與激光焊接速度、 激光功率、光斑直徑之間的關(guān)系模型以及熱輸入與抗拉強(qiáng)度之間的關(guān)系模型、母材厚度 和焊接熱輸入之

11、間的關(guān)系模型,最終建立了激光焊接最優(yōu)工藝參數(shù)預(yù)測系統(tǒng)。 研究結(jié)果表明,激光焊接工作臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)絕對運(yùn)動(dòng)、增量運(yùn)動(dòng)、直線插補(bǔ)、順圓插 補(bǔ)等平面運(yùn)動(dòng),理論最高限速為/,工作臺(tái)平均運(yùn)動(dòng)誤差在./以 內(nèi)。焊接工作臺(tái)運(yùn)行速度與運(yùn)動(dòng)精度之間為線性關(guān)系;位移量對焊接工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度影 響關(guān)系擬合為二次函數(shù);一定范圍內(nèi)的載荷對工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度影響很小。三個(gè)因素影響 顯著性依次為:速度、位移、載荷。建立的焊接工藝參數(shù)優(yōu)化和預(yù)測系統(tǒng)能夠較為準(zhǔn)確 地預(yù)測出優(yōu)化后的激光焊接工藝參數(shù),結(jié)合焊接工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制模塊實(shí)現(xiàn)焊接智能化。 關(guān)鍵字:激光焊接;焊接工作臺(tái);運(yùn)動(dòng)精度;影響因素;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);工藝優(yōu)化數(shù)控激光焊接工作

12、臺(tái)設(shè)計(jì)及焊接工藝優(yōu)化系統(tǒng)研發(fā) ., , . ,,. , , , . ,,.. 、析 ,. , / Ⅱ.. /.. ., ,, . ; ; ; ; : ; 碩士學(xué)位論文 第章緒論 .課題的研究背景 .. 激光焊接 激光焊接是利用聚焦的激光束作為能源轟擊焊件所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接的方法。激 光焊具有高度自動(dòng)化、加工靈活性、高精度、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。隨著大功率激光 及激光裝置的開發(fā),以及激光技術(shù)的大力發(fā)展,激光焊在航空航天、武器制造、 船舶制造、汽車制造、壓力容器制造以及醫(yī)用等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 傳導(dǎo)焊和深熔小孔焊作為激光焊接的兩種基本形式,根

13、本區(qū)別在于:傳導(dǎo)焊在焊 接過程中熔池表面保持封閉,而深熔焊熔池則被激光束穿透成孔。這兩種焊接方式也可 以在同一焊接過程中相互轉(zhuǎn)換。 跟傳統(tǒng)焊接方法相比,激光焊接具有一定的優(yōu)勢,具體表現(xiàn)在:能量密度高:焊接質(zhì) 量高;熱影響區(qū)和變形區(qū)都很小;可焊接不同材料的組合;激光焊接是無接觸加工,激光可 通過玻璃焊接處于真空容器內(nèi)的工件及處于復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)部位置的工件:激光束易于導(dǎo)向、 聚焦,實(shí)現(xiàn)各方向變換;激光束能量可精密控制,移動(dòng)速度可調(diào),可以進(jìn)行多種焊接; 激光焊接系統(tǒng)具有高的柔性。由于激光焊接的優(yōu)點(diǎn)多,可以進(jìn)行傳統(tǒng)焊接方法完成不了 的焊接作業(yè),而且焊接質(zhì)量高、焊縫性能好,因此被廣泛應(yīng)用于汽

14、車、航天等領(lǐng)域。然 而,激光焊接也存在一些不足,激光器以及用于激光束傳導(dǎo)和聚焦的附屬系統(tǒng)成本過高, 特別是需要大量昂貴保護(hù)氣體的應(yīng)用場合。而激光焊接過程中,激光束的緊密聚焦、熱 量向工件的有效傳遞以及狹小的熱影響區(qū)等優(yōu)點(diǎn),也帶來了焊件接頭裝配的難題,很小 的組裝偏差就會(huì)導(dǎo)致焊接條件發(fā)生較大的變化。本課題就是基于激光焊接存在的這些問 題提出的,設(shè)計(jì)和搭建一臺(tái)配合激光焊接使用的焊接工作臺(tái),通過保證激光焊接工作臺(tái) 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性以及高的運(yùn)動(dòng)速度和精度來保證激光焊接的質(zhì)量,通過設(shè)計(jì)合理的配套工裝 夾具來解決激光焊接裝配精度高的問題【卅。 .. 工作臺(tái) 隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展,機(jī)械加工技術(shù)

15、發(fā)生了很大的變化,一方面向著提高產(chǎn)品 生產(chǎn)效率的高度自動(dòng)化方向發(fā)展,另一方面則是向著以提高產(chǎn)品質(zhì)量的精密化方向發(fā) 展。現(xiàn)代機(jī)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,結(jié)合機(jī)、電、光等技術(shù)于一體,功能也越來越復(fù) 雜和完善。因此,如何提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量成為機(jī)械制造行業(yè)迫切需要解決的問題之一。 而工作臺(tái)作為實(shí)現(xiàn)高精密加工的核心部件,它的傳動(dòng)部件的定位精度直接影響系統(tǒng)的加 工精度。如何有效地提高機(jī)床以及工作臺(tái)的定位精度是當(dāng)前研究的一項(xiàng)重要課題【。工 作臺(tái)是實(shí)現(xiàn)平面坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的典型關(guān)鍵部件,能分別沿向和向移動(dòng)的工作臺(tái)稱為. 工作劊。。其工作原理是:向和向均采用伺服電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)等,通過齒輪減 速和絲桿傳動(dòng)

16、后,帶動(dòng)工作臺(tái)做平面運(yùn)動(dòng)。 焊接工作臺(tái)是用來配合焊接機(jī)完成焊接作業(yè)的工作平臺(tái),焊接工作臺(tái)的速度、到位數(shù)控激光焊接工作臺(tái)設(shè)計(jì)及焊接工藝優(yōu)化系統(tǒng)研發(fā) 精度等都會(huì)影響焊接質(zhì)量和焊縫的質(zhì)量。尤其是工作臺(tái)的到位精度,直接影響焊接的精 確性,從而影響焊接質(zhì)量和焊縫質(zhì)量,因此對焊接工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度進(jìn)行研究對提高焊 接質(zhì)量有重要的意義。本文根據(jù)激光焊接的特點(diǎn)設(shè)計(jì)和搭建焊接工作臺(tái),對焊接工作臺(tái) 的到位精度進(jìn)行研究,對影響焊接工作臺(tái)精度的主要因素進(jìn)行分析,建立各因素與到位 精度之間的關(guān)系模型以及因素之間兩兩交互作用與工作臺(tái)到位精度的關(guān)系模型,通過提 高焊接工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度來提高激光焊接質(zhì)量和焊縫質(zhì)量

17、。 ..焊接工藝參數(shù)優(yōu)化 激光焊接工藝參數(shù)對焊接接頭有著決定性的影響,激光焊接的幾個(gè)主要的工藝參數(shù) 有:激光功率、光速焦斑、材料吸收值、焊接速度、保護(hù)氣體。 激光功率。激光焊接中存在一個(gè)激光能量密度閥值,低于此值,熔深很淺,一旦 達(dá)到或者超過此值,熔深會(huì)大幅度提高。 光束焦斑。光束斑點(diǎn)大小是激光焊接的最重要變量之一,因?yàn)樗梢詻Q定功率密 度。 材料吸收值。材料對激光的吸收取決于材料的一些重要性能,如吸收率、反射率、 熱導(dǎo)率、熔化溫度、蒸發(fā)溫度等,其中最重要的是吸收率。 焊接速度。焊接速度對熔深影響較大,提高速度會(huì)使熔深變淺,但速度過低又會(huì) 導(dǎo)致材料過度熔化、工件焊穿。

18、保護(hù)氣體。激光焊接過程常使用惰性氣體來保護(hù)熔池,當(dāng)某些材料焊接可不計(jì)較 表面氧化時(shí)則也可以不考慮保護(hù)。 焊接工藝對焊接質(zhì)量有著決定性的作用,為了得到最佳的焊接工藝參數(shù),在焊接作 業(yè)前必須進(jìn)行大量的工藝試驗(yàn)往往要花費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力。為適應(yīng)生產(chǎn)實(shí)際對 焊接工藝參數(shù)的預(yù)選和優(yōu)化的要求,人們希望能夠利用最少的焊接工藝試驗(yàn)獲得最可靠 的工藝參數(shù)與焊縫性能之間的關(guān)系模型,用來指導(dǎo)焊接生產(chǎn),這是實(shí)際焊接工作者的迫 切要求。因此,專家、學(xué)者們找出各種方法對焊接工藝進(jìn)行優(yōu)化,焊接工藝參數(shù)的優(yōu)化 是個(gè)非常復(fù)雜又很重要的問題,近年來出現(xiàn)了很多種焊接工藝優(yōu)化的方法,傳統(tǒng)的焊接 工藝優(yōu)化方法有正

19、交試驗(yàn)法、回歸分析法等,近年來,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等也成功運(yùn)用于焊 接工藝優(yōu)化【】。 本文利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合數(shù)學(xué)計(jì)算方法對激光焊接工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,建立焊接 工藝預(yù)測系統(tǒng),然后將系統(tǒng)預(yù)測的焊接速度輸入焊接工作臺(tái),激光功率和光斑直徑等相 關(guān)工藝參數(shù)輸入激光焊接機(jī),使激光焊接機(jī)和焊接工作臺(tái)配合實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的焊接。 .課題的研究現(xiàn)狀 ..數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控工作臺(tái) 本文研究的是數(shù)控焊接工作臺(tái),使用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī),從而帶動(dòng)整個(gè)焊接工作 臺(tái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。因此,數(shù)控技術(shù)的發(fā)展與焊接工作臺(tái)的研究息息相關(guān)。數(shù)控技術(shù)主要是指 由一系列數(shù)字、文字以及符號(hào)所組成的一些指令對機(jī)械設(shè)備運(yùn)動(dòng)的位置、角度以及速度

20、壩士學(xué)位論文 等機(jī)械量和機(jī)械能量流向的開關(guān)量等進(jìn)行控制的技術(shù)。它是集微電子、計(jì)算機(jī)、信息處 理、自動(dòng)檢測、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體,具高效率、高精度等特點(diǎn),對制造業(yè)的發(fā) 展起到了舉足輕重的作用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)的制造業(yè)也進(jìn)行了革命性 。 的變革,很多國家提出了全新的制造模式,對國際現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā) 近幾年,我國的數(shù)控技術(shù)也高速發(fā)展,主要朝著高速化和高精度化等方向發(fā)展,此 外復(fù)合加工和新結(jié)構(gòu)機(jī)床也大量出現(xiàn)。速度和精度作為數(shù)控工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)性能的兩個(gè)重要 指標(biāo),它體現(xiàn)著零件的加工效率和加工質(zhì)量。提高主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、生產(chǎn)間歇時(shí)間、 提高數(shù)據(jù)處理速度和工作臺(tái)精度

21、等,實(shí)現(xiàn)高速加工。高精度指的是零件的加工精度達(dá)到 了微米級(jí)、納米級(jí),從普通加工、精密加工到超精密加工,使產(chǎn)品能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)的 加工精度要求。保證零件的加工效率和加工質(zhì)量,此外還要求數(shù)控機(jī)床能夠有很高的可 靠性,一般數(shù)控系統(tǒng)和工作臺(tái)的可靠性要高于數(shù)控設(shè)備的一個(gè)數(shù)量級(jí)以上,使其平均無 。 故障運(yùn)行的時(shí)間在一個(gè)合適的范圍內(nèi) 我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展很迅速,但技術(shù)方面與國外相比還有一定的差距,主要表現(xiàn)有: 技術(shù)創(chuàng)新成分低、消化吸收能力差;技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境不完善;產(chǎn)品可靠性、穩(wěn) 定性不高;網(wǎng)絡(luò)化程度不夠;體系結(jié)構(gòu)不夠開放。目前,國外數(shù)控技術(shù)的發(fā)展有 了新的發(fā)展趨勢,總趨勢如下:新一代的數(shù)控系統(tǒng)向

22、著化和開放式體系結(jié)構(gòu)方向 發(fā)展。驅(qū)動(dòng)裝置向著交流、數(shù)字化方向發(fā)展。增強(qiáng)通信功能,向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 。 數(shù)控系統(tǒng)在控制性能上向智能化方向發(fā)展 近幾年數(shù)控技術(shù)的發(fā)展引起了數(shù)控工作臺(tái)的發(fā)展,數(shù)控工作臺(tái)不僅有工作臺(tái)本身的 特性,還可以有多功能復(fù)合加工的能力,集車、銑、鉆等功能與一身,使零件加工工序 集中,實(shí)現(xiàn)零件在一次裝夾后完成各種復(fù)雜曲面的加工,例如各種機(jī)械加工中心。不僅 能夠保證加工精度,減少輔助時(shí)間,還可以提高生產(chǎn)效率。本文針對激光焊接存在的對 焊件裝配精度要求高等問題,設(shè)計(jì)和搭建了激光焊接用數(shù)控工作臺(tái)。數(shù)控焊接工作 臺(tái)是利用單片機(jī)、等控制元件,電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源,在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)

23、的工作臺(tái)。工作 臺(tái)有、兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸,可以配合各種制造機(jī)械進(jìn)行生產(chǎn)。數(shù)控焊接工作臺(tái)是配合焊 接機(jī)使用的,可以通過焊接工作臺(tái)入手研究自動(dòng)焊接技術(shù)。 ..工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,機(jī)械制造領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展方向朝著高精度、高效率高速、 環(huán)保等方向發(fā)展。因此,發(fā)展精密檢測,提高產(chǎn)品精度是制造領(lǐng)域的迫切需求。數(shù) 控工作臺(tái)的高精度取決于多種因素,其中主要因素之一是工作臺(tái)自身的運(yùn)動(dòng)精度。換言 之,數(shù)控焊接工作臺(tái)各坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)精度和坐標(biāo)定位精度直接影響焊接質(zhì)量和焊縫的 質(zhì)量。一般情況下,工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度包括:直線運(yùn)動(dòng)的位置精度;重復(fù)精度; 原點(diǎn)返回精度;間隙誤差;回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的位置精度;中

24、國國家標(biāo)準(zhǔn)? 定義了直線運(yùn)動(dòng)位置精度和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)位置精度的評判方法 。 數(shù)控焊接工作臺(tái)的精度研究參考數(shù)控機(jī)床的精度研究方法,單向誤差可以選用合適 的測量儀器直接測量,傳統(tǒng)的測量法使用大理石和金屬平尺、千分表等工具,而現(xiàn)代的數(shù)控激光焊接工作臺(tái)設(shè)計(jì)及焊接工藝優(yōu)化系統(tǒng)研發(fā) 測量方法則使用激光位移傳感器、激光干涉儀等高精度測量儀器測量。本文中采用激光 位移傳感器對焊接工作臺(tái)直線運(yùn)動(dòng)的位置精度進(jìn)行測量。 直線運(yùn)動(dòng)的位置精度指的是工作臺(tái)在直線運(yùn)動(dòng)情況下,準(zhǔn)確到達(dá)某一位置的誤差大 小與運(yùn)動(dòng)位移的比值。直線運(yùn)動(dòng)位置精度的大小直接關(guān)系到.數(shù)控工作臺(tái)的的加工精 度,對影響直線運(yùn)動(dòng)的位置精度的因素進(jìn)行

25、分析,對單因素和因素之間的交互作用對精 度影響模型進(jìn)行分析和研究,力圖通過一些補(bǔ)償減小到位誤差,提高工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度。 運(yùn)動(dòng)速度以及位移量對工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度有很大的影響,同時(shí)工作臺(tái)承受的負(fù)載不同, 工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度也是不同的。本文通過對數(shù)控焊接工作臺(tái)的運(yùn)行速度、位移量、載荷 三個(gè)因素對到位精度的影響進(jìn)行分析,研究單因素以及三個(gè)因素兩兩交互作用下對焊接 工作臺(tái)的影響,對三個(gè)因素的因響進(jìn)行權(quán)重分析。 ..焊接工藝優(yōu)化 焊接工藝優(yōu)化一直以來作為專家學(xué)者的研究目標(biāo),回歸分析、因子設(shè)計(jì)和響應(yīng)曲面 法等作為傳統(tǒng)的焊接工藝優(yōu)化方法,存在一些問題,主要表現(xiàn)為:計(jì)算繁雜,工作量大, 知識(shí)獲取困

26、難和自學(xué)習(xí)能力差等。伴隨智能工程出現(xiàn)的基于遺傳算法、模糊算法和人工 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工藝參數(shù)優(yōu)化方法,很好地解決了這些問題。此外,也有不少專家學(xué)者采用 。。 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法對焊接工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)果也很好【 因子設(shè)計(jì)包括全因子設(shè)計(jì)和分部因子設(shè)計(jì)。全因子設(shè)計(jì)是所有因素和水平進(jìn)行完全 組合的實(shí)驗(yàn),這種實(shí)驗(yàn)方法適用于因素和水平均不太多的場合。分部因子設(shè)計(jì)是按照一 定規(guī)律從全因子設(shè)計(jì)中挑選出一部分實(shí)驗(yàn)組合,有效減少實(shí)驗(yàn)次數(shù),是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)初期的 有利工具。國內(nèi)外一部分學(xué)者利用因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在焊接工藝研究方面做了深入研究。 等人采用分部因子設(shè)計(jì)在低碳結(jié)構(gòu)鋼的焊接工藝研究中成功建立了實(shí)驗(yàn) 因子

27、對焊縫幾何形狀影響的數(shù)學(xué)模型。其中實(shí)驗(yàn)因子包括:電弧電壓、焊接電流、焊接 速度、焊槍角度和焊絲伸出長度。采用分部因子設(shè)計(jì)對~微合會(huì)鋼埋弧 焊焊縫幾何尺寸熔深、熔寬、焊縫高度、深寬比和高寬比進(jìn)行預(yù)測研究,實(shí)驗(yàn)參數(shù)包 括:送絲速度、空載電壓、焊接速度、工件厚度和焊絲伸出長度,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了不同參數(shù) 組合的主效應(yīng)和交互效應(yīng)對焊縫尺寸影響的預(yù)測。 響應(yīng)曲面法是由和在世紀(jì)年代首次提出的,它主要應(yīng)用于分析 全因子實(shí)驗(yàn)不能確定優(yōu)化的二次函數(shù)關(guān)系。響應(yīng)曲面法最通常的設(shè)計(jì)方法有:中心復(fù)合 設(shè)計(jì)和.設(shè)計(jì)。目前,響應(yīng)曲面法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于焊接過程優(yōu)化設(shè) 計(jì),但這些應(yīng)用主要集中在國外。響應(yīng)曲面法在焊接過程

28、優(yōu)化中的應(yīng)用包括電弧焊、高 能密度焊和其他焊接方法。和將響應(yīng)曲面法應(yīng)用于埋弧焊過程研究, 獲得了一系列成果。響應(yīng)曲面法的主要不足之處在于它要考慮的因素很多,運(yùn)算非常繁 雜。 回歸分析用來建立焊縫幾何參數(shù)和焊接工藝參數(shù)之間的線性模型。沈陽大學(xué)的學(xué)者 通過用回歸分析法和外點(diǎn)罰函數(shù)法分析并確定了.焊絲顆粒狀過渡時(shí)氣體保 護(hù)自動(dòng)橫焊工藝參數(shù)對焊接過程中焊縫形狀尺寸和飛濺影響的主次關(guān)系,由此進(jìn)行了工 碩士學(xué)位論文 藝參數(shù)的最優(yōu)化,得到最佳匹配的電壓、電流值。在規(guī)則的實(shí)驗(yàn)區(qū)域使用這種方法能夠 得到很好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,然而在一些重要的特殊點(diǎn)上可能會(huì)發(fā)生熔透現(xiàn)象,得到的實(shí)驗(yàn)結(jié) 果很不理想。

29、可見要想實(shí)現(xiàn)焊接工藝參數(shù)優(yōu)化依靠傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模和分析方法很難達(dá)到預(yù)期的 效果。隨著智能工程的發(fā)展,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊算法等人工智能技術(shù)在焊接領(lǐng)域的應(yīng) 用越來越得到深入的研究,焊接工藝設(shè)計(jì)的智能處理研究也引起了焊接領(lǐng)域內(nèi)很多專家 學(xué)者的關(guān)注【。。 ..人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在焊接中的應(yīng)用 對于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究從世紀(jì)年代起,一直成為科學(xué)研究的一個(gè)熱門領(lǐng)域。 由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有結(jié)構(gòu)獨(dú)特、處理數(shù)據(jù)方法高效等特點(diǎn),因此在解決許多具體問題上得到 了廣泛的應(yīng)用。然而,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也有其固有的缺點(diǎn)。首先,由于受到了搜索步長的限制, 當(dāng)解空間函數(shù)存在局部極小值時(shí),容易陷入局部極小的特性;其次,現(xiàn)行的學(xué)習(xí)算法收

30、 斂速度較低,容易影響了研究進(jìn)度。為了全面應(yīng)對這些問題,學(xué)者們采取了各種各樣的 方法,其中最為常見的方法便是將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與其他人工智能方法相結(jié)合然后加以一定的 改進(jìn)。本文是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)學(xué)計(jì)算方法相結(jié)合,對焊接工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和預(yù)。 焊接是一個(gè)復(fù)雜的過程,大量參數(shù)都難以量化,存在許多不確定性的模糊知識(shí),往 往需要焊接人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)做出判斷和決定,這使得專家系統(tǒng)在焊接領(lǐng)域中得到了廣 泛應(yīng)用并取得了良好效果。然而由于專家系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)能力以及容錯(cuò)能力差、知識(shí)獲 取困難等弱點(diǎn),使其在處理大型復(fù)雜問題時(shí)比較困難,限制了它在焊接領(lǐng)域中的進(jìn)一步 應(yīng)用和發(fā)展。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),因?yàn)槟苣M人腦的并

31、行信息處理方式以及具 有獨(dú)特的自組織、自學(xué)習(xí)、快速處理、高度容錯(cuò)以及很強(qiáng)的非線性函數(shù)逼近的能力,成 為處理非線性系統(tǒng)的有力工具,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、控制以及優(yōu)化、通信、材料等領(lǐng) 域。近年來,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獨(dú)特的性能引起了焊接工作者的廣泛關(guān)注。從已完成的 研究成果來看,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)在焊接工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)、焊接性能的預(yù)測、焊接 過程的控制等方面得到了較多研究和應(yīng)用,并取得了一定成績【。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在焊接接頭性能預(yù)測中的研究,目前,在焊接接頭性能預(yù) 測中的研究主要包括了焊縫形狀預(yù)測和焊接接頭力學(xué)性能的預(yù)測。焊縫形狀是決定焊接 接頭強(qiáng)度和有關(guān)力學(xué)性能的重要因素。能夠較準(zhǔn)確地預(yù)

32、測焊縫形狀,對提高焊接接頭質(zhì) 量及降低焊接成本、控制焊接過程、防止焊接缺陷等都有著非常重要的作用。然而焊接 過程是一個(gè)高度非線性、多變量、強(qiáng)耦合,同時(shí)又具有大量隨機(jī)不確定因素的復(fù)雜過程, 采用傳統(tǒng)預(yù)測方法則難以勝任,于是焊接工作者們將目光投向了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。對于不同 的焊接規(guī)范焊后接頭力學(xué)性能的準(zhǔn)確預(yù)測,一直是焊接工作者試圖解決的問題之一。焊 接過程嚴(yán)重的非線性以及焊材中多種成分的復(fù)雜交互作用使得對接頭力學(xué)性能的準(zhǔn)確 估算成為十分困難的實(shí)際問題。實(shí)際生產(chǎn)中需要做大量的焊接工藝評定,消耗大量人力 物力,并得生產(chǎn)周期變長。近年來,人們將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于焊接接頭力 學(xué)性能預(yù)測,取得

33、了一定的成果。數(shù)控激光焊接工作臺(tái)設(shè)計(jì)及焊接工藝優(yōu)化系統(tǒng)研發(fā) 本文利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)學(xué)計(jì)算相結(jié)合,建立了焊接工藝參數(shù)與焊縫性能之間的 關(guān)系模型以及焊接母材厚度與焊接工藝參數(shù)之間的關(guān)系模型,以及建立了焊接工藝參數(shù) 與焊縫性能預(yù)測系統(tǒng)。 .數(shù)控焊接工作臺(tái)及焊接工藝預(yù)測系統(tǒng)的研究意義 由于激光焊接具有高能量密度、高效率、高精度、柔性好等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛重視, 并且已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車制造等材料加工及其它制造領(lǐng)域。然而,激光焊接 也有一些不足之處,它對焊件的裝配精度要求相當(dāng)高,同時(shí)對焊件裝卡和焊接靈活性以 及焊接速度、精度等的要求都很高。本文就是針對激光焊接的這些特點(diǎn)設(shè)計(jì)和搭建

34、了數(shù) 控激光焊接工作臺(tái),并對焊接工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度和其影響因素進(jìn)行分析以及對數(shù)控焊接 工作臺(tái)的自動(dòng)化進(jìn)行開發(fā)和研究。 焊接工藝參數(shù)是影響焊接質(zhì)量的主要因素,為獲得合理的焊接工藝參數(shù),焊接人員 進(jìn)行了大量的研究。在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用于焊接學(xué)科之前,要為某些材料制定合適的 焊接工藝,需要進(jìn)行大量的前期試驗(yàn),耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力。因此,建立激光 焊接工藝優(yōu)化預(yù)測模型以及預(yù)測焊接結(jié)果,實(shí)現(xiàn)激光焊接工藝參數(shù)預(yù)選和優(yōu)化、減少工 藝試驗(yàn)次數(shù)、甚至控制激光焊接過程、防止出現(xiàn)焊接缺陷等都具有十分重要的意義。本 文利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)學(xué)計(jì)算相結(jié)合的方法,建立焊接工藝參數(shù)與焊縫性能之間的關(guān) 系

35、模型,為提高焊接質(zhì)量以及焊縫質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)通過結(jié)合數(shù)控焊接工作臺(tái)的運(yùn) 動(dòng)控制模塊,初步實(shí)現(xiàn)焊接工作臺(tái)的智能化控制。 .本論文的主要工作 本文是針對激光焊接的特點(diǎn)設(shè)計(jì)并搭建數(shù)控焊接工作臺(tái),通過研究焊接工作臺(tái)的運(yùn) 動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)精度提高焊接質(zhì)量和焊縫質(zhì)量,然后對激光焊接工藝進(jìn)行優(yōu)化,建立激光 焊接工藝以及焊縫性能預(yù)測系統(tǒng),本論文的主要結(jié)構(gòu)如下: 第二章:根據(jù)激光焊接的特點(diǎn),結(jié)合近幾年來數(shù)控機(jī)床的發(fā)展?fàn)顩r以及激光焊接實(shí) 際需求,設(shè)計(jì)數(shù)控焊接工作臺(tái)。數(shù)控焊接工作臺(tái)包括機(jī)械部分和控制部分兩大部分,合 理選擇機(jī)械部分以及控制部分部件,搭建激光焊接工作臺(tái),并且對焊接工作臺(tái)的參數(shù)設(shè) 置、

36、編程等可以熟練操作。 第三章:對搭建好的焊接工作臺(tái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)精度測試和分析。設(shè)計(jì)正交試驗(yàn),找出三 個(gè)影響焊接工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度的主要因素:速度、位移、載荷。分別針對速度、位移、載 荷三因素對焊接工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度的影響進(jìn)行分析,擬合出單因素對精度影響的曲線以及 因素之間兩兩交互作用下對精度的影響曲線。最后對三個(gè)因素的影響進(jìn)行權(quán)重分析。 第四章:通過建立兩層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系對激光焊接工藝參數(shù)進(jìn)行研究,首先通過正交 試驗(yàn)法選擇合適的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本,建立激光功率、焊接速度、光斑直徑與焊縫抗拉 強(qiáng)度之間的第一層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系;其次通過焊接工藝參數(shù)與焊接熱輸入之間的關(guān)系,建 立焊接熱輸入與焊縫抗拉強(qiáng)度

37、值之間的關(guān)系,通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合數(shù)學(xué)計(jì)算進(jìn)行焊接工藝碩士學(xué)位論文 參數(shù)優(yōu)化;最后,建立母材厚度與焊接熱輸入之間的第二層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。利用語言 編程建立了焊接工藝參數(shù)以及焊縫抗拉強(qiáng)度預(yù)測系統(tǒng)與預(yù)測窗口。數(shù)控激光焊接作臺(tái)設(shè)計(jì)及焊接藝優(yōu)化系統(tǒng)研發(fā) 第章焊接工作臺(tái)的設(shè)計(jì)和搭建 .引言 激光焊以其能量密度高、焊接精度高、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在汽車工業(yè)、航天航空、 石油設(shè)備等領(lǐng)域充分發(fā)揮了其先進(jìn)、快速、靈活的加工特點(diǎn),激光焊接不僅生產(chǎn)效率高 于傳統(tǒng)的焊接方法,而且焊接質(zhì)量較傳統(tǒng)焊接也得到了顯著提高。但激光焊接也存在著 一定的局限性,要求焊件裝配精度高,并且要求光束在工件上的位置不能有顯著偏移,

38、 針對這些問題,本文設(shè)計(jì)和搭建一個(gè)高精度的激光焊接工作臺(tái)。 焊接工作臺(tái)的速度和精度是評價(jià)工作臺(tái)性能好壞的兩個(gè)主要參數(shù),這兩個(gè)參數(shù)對焊 接效率和焊縫質(zhì)量等起著決定性的作用。根據(jù)需要分別設(shè)計(jì)焊接工作臺(tái)的機(jī)械部分和控 制部分。焊接工作臺(tái)的機(jī)械部分是由步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力源,絲杠作為傳遞元件,即通過 步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng),從而產(chǎn)生絲杠導(dǎo)程帶動(dòng)整個(gè)焊接工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。焊接工作臺(tái)的控 制部分的工作原理是:首先對控制面板輸入初始信號(hào),通過控制器將輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)化為 相應(yīng)的脈沖信號(hào)和方向信號(hào),然后傳遞給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,驅(qū)動(dòng)器將進(jìn)行功率放大和環(huán) 形分配器細(xì)分電路,將邏輯控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的功率

39、電流,通過步進(jìn) 電機(jī)將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移,從而帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。根據(jù)設(shè)計(jì)搭建焊接工作臺(tái),使焊 接工作臺(tái)的速度和精度能夠配合激光焊接機(jī)使用,為自動(dòng)化焊接的研究奠定基礎(chǔ)【。 .焊接工作臺(tái)的設(shè)計(jì) ..焊接工作臺(tái)機(jī)械部分主要部件的選擇 步進(jìn)電機(jī)是一種將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)角位移或線位移的開環(huán)控制元件,是一類 特殊電動(dòng)機(jī)。普通電動(dòng)機(jī)是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的,而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則有定位和運(yùn)轉(zhuǎn)兩個(gè)基本狀態(tài), 每給一個(gè)脈沖信號(hào),它就轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度。步進(jìn)電機(jī)的角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)是成 正比的,在時(shí)間上也與輸入脈沖同步,因此控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率以及電動(dòng)機(jī)繞組 的通電順序,便可以獲得所需要的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)動(dòng)

40、方向。在沒有脈沖輸入的情況下, 轉(zhuǎn)子保持原有位置處于定位狀態(tài)。在非超載的情況下,電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只是取 決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù),而不受負(fù)載變化的影響,即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào),電 機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。因此,步進(jìn)電機(jī)相對普通電機(jī)而言運(yùn)動(dòng)精度高、運(yùn)動(dòng)速度快,完 全能夠符合激光焊接的精度和速度要求。 本焊接工作臺(tái)是用于小型薄板和中厚板的焊接,并且是配合激光焊接機(jī)使用的,因 此根據(jù)焊接工作臺(tái)的需求以及出于經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等方面的考慮,焊接工作臺(tái)選用的步進(jìn)電機(jī) 型號(hào)為? ,步進(jìn)電機(jī)的具體參數(shù)見表: . 表 步進(jìn)電機(jī)的具體參數(shù)表 步距 相 電流 電阻 電感 最大靜力矩 外形尺寸 竺蘭

41、 魚竺 墼 竺竺: 墜 垡 望堂 叢:坐地里碩士學(xué)位論文. .. . . 型步進(jìn)電機(jī)的外形尺寸如下圖.: 韜 。 一轡, 棼 也 自 : 纛 蝣 答 髓 譬 綠 鐮 ∞ 硌 鬻 砰 ’ 幾 ‘囫二 ,~ 一等?一’ , 。: 藏 . 圖 型步進(jìn)電機(jī)尺寸圖 .型步進(jìn)電機(jī)的實(shí)物如下圖.所示: . 圖 兩相步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖 根據(jù)焊接工作臺(tái)的具體使用狀況以及計(jì)算出的最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程最終 選擇了.型的絲杠,即為內(nèi)循環(huán)固定反相器雙螺母墊片預(yù)緊式滾珠絲杠副,其公 稱直徑為,導(dǎo)程,循環(huán)滾珠為圈系列,精度等級(jí)取級(jí)。.型絲 杠的具體

42、參數(shù)如下表所示: 表 系列.型滾珠絲杠副參數(shù) 數(shù)控激光焊接工作臺(tái)設(shè)計(jì)及焊接工藝優(yōu)化系統(tǒng)研發(fā) 昌昌薯昌昌昌魯昌昌置暑昌昌昌昌昌昌盲昌昌昌昌昌昌昌昌昌暑昌暑昌昌昌昌皇暑昌暑盲昌暑昌暑暑昌昌暑皇暑暑暑昌昌昌昌昌昌量昌暑暑昌昌昌昌詈暑 螺桿接觸直徑 . : 螺母螺紋外徑 .. 電機(jī)通過聯(lián)軸器直接與絲杠聯(lián)接,進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和傳動(dòng)剛度較高,使機(jī) 械結(jié)構(gòu)簡單,所以絲桿和電動(dòng)機(jī)連接零件采用聯(lián)軸器連接。平行槽型聯(lián)軸器具有比螺旋 槽型聯(lián)軸器有更好的吸收振動(dòng)以及補(bǔ)償徑向、角向、軸向偏差的性能,使得工作臺(tái)在 電動(dòng)機(jī)順時(shí)針和逆時(shí)針回轉(zhuǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)特性完全相同,回轉(zhuǎn)間隙幾乎為零,因此本焊接工

43、作臺(tái)選用平行槽型聯(lián)軸器。加圖靜皂太空酴詵用的群妯器。 圖?焊接工作臺(tái)選用的平行槽型聯(lián)軸器買物圖 ..焊接工作臺(tái)機(jī)械部分的整體設(shè)計(jì) 本焊接工作臺(tái)主要是用于較小尺寸的薄板和中厚板的焊接,由于焊接工作臺(tái)是要配 合激光焊接使用,因此對焊接工作臺(tái)能夠達(dá)到的極限速度以及工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度、靈活 性等要求較高,而對于焊接工作臺(tái)的外形則只要能滿足焊接需要即可。根據(jù)本文中前一 部分所選取的部件以及焊接工作臺(tái)的設(shè)計(jì)要求,同時(shí)參考近年來國內(nèi)外研發(fā)的焊接工作 臺(tái)的形狀以及性能等,對焊接工作臺(tái)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。首先設(shè)計(jì)了焊接工作臺(tái)的機(jī)械部分, 工作臺(tái)機(jī)械部分的具體設(shè)計(jì)圖如所示: 』,~ \ \弋,.

44、、、、 、 \。 、 ? 也 \ 匕 \ \ 湮 明 恒 。 / \ / \\ 一 三/ 燭 .絲杠.聯(lián)軸器.步進(jìn)電機(jī).軸承.平臺(tái) .平臺(tái).連接架.滾珠絲杠.聯(lián)軸器.步進(jìn)電機(jī) 圖工作臺(tái)平面結(jié)構(gòu)圖 該焊接工作臺(tái)的機(jī)械部分是由步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力源,絲杠作為傳遞元件,即通過步 碩士學(xué)位論文 進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生絲杠導(dǎo)程,從而帶動(dòng)整個(gè)焊接工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。由于使用焊接工作 臺(tái)進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí),工作臺(tái)要配合焊接工裝夾具使用,因此焊接工作臺(tái)的尺寸的設(shè)計(jì)不 僅要考慮焊件的大小和工作臺(tái)的靈活性,還要考慮焊接裝配方面的因素。最后確定焊接 工作臺(tái)的工作面積為: ,工

45、作臺(tái)的其它參數(shù)如下表.所示。 表焊接工作臺(tái)設(shè)計(jì)參數(shù) 焊接工作臺(tái)尺寸四 焊接工作臺(tái)行程四 橫向縱向 長寬高 ..焊接工作臺(tái)控制部分的元件選取 本實(shí)驗(yàn)采用開環(huán)伺服控制系統(tǒng),首先將控制器作為最初的信號(hào)輸入裝置,將初始信 號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào);然后通過驅(qū)動(dòng)器再次將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化為可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的脈沖 信號(hào);最后通過脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn),從而帶動(dòng)焊接工作臺(tái)的機(jī)械部分運(yùn)動(dòng)。 焊接工作臺(tái)控制部分的具體控制流程如圖.所示。 膿洚髂弩 幾 控穆鼴 彥贏滾礙 圖.焊接工作臺(tái)控制部分的控制流程圖 本數(shù)控焊接工作臺(tái)的控制器是采用高性能位的四軸運(yùn)動(dòng)控制器,運(yùn)動(dòng)控制 器配備液晶顯示器,全

46、封閉觸摸式操作鍵盤。四軸運(yùn)動(dòng)控制器的控制面板如下圖.所 示:數(shù)控撖光焊接工作臺(tái)設(shè)計(jì)及焊接工藝優(yōu)化系統(tǒng)研發(fā) 圖焊接工作臺(tái)控制器的控制面板 四軸運(yùn)動(dòng)控制器作為最初的信號(hào)輸入端,將控制器與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及控制器電 源連接起來。本焊接工作臺(tái)是平面運(yùn)動(dòng)的,只有、兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸,因此步進(jìn)電機(jī)和步 進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器都分別有兩個(gè),焊接工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制器只與兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接。焊 接工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制器與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接線圖如下圖.所示。 蓉薔謇耄 骶鼬曩 虹照鼓為號(hào)絞】 電飆信號(hào)公共端 躺轆四,: 鞠: 軸,№,’,: 第一轅四 圖.四軸運(yùn)動(dòng)控制器與驅(qū)動(dòng)器接線示意圖 工作臺(tái)步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)

47、為.。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器型號(hào)為,表 示兩相步進(jìn)電機(jī),表示高性能數(shù)字驅(qū)動(dòng)器,第一個(gè)表示供電電壓,第二 個(gè)表示最高相電流.。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)以及功率信號(hào)接口說明如下表 .: 表步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器功率信號(hào)接口說明 直流電源接地 直流電源正極 . 步進(jìn)電機(jī)相 . 步進(jìn)電機(jī)相 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器能夠進(jìn)行功率放大,功率放大是驅(qū)動(dòng)器最重要的部分,步進(jìn)電機(jī)一 經(jīng)定型,其性能則取決于電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速越高、力矩越大,則要求電 機(jī)的電流越大、驅(qū)動(dòng)電源的電壓越高。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器里電壓對力矩影響如下圖.所 示:碩士學(xué)位論文 懣愿 走羹巨 警≮≮/蔫疰 \\ 圖.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

48、電壓對力矩的影響 步進(jìn)電機(jī)要和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器正確連接才能保證步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn),步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與 步迸電機(jī)接線圖如下圖.所示: 圖.步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器接線示意圖 將焊接工作臺(tái)控制部分選取的元件按照接線圖連接好,接通電源,檢查各元件運(yùn)行 狀況。正常狀況下,接通電源后控制面板顯示屏亮,進(jìn)入可操作狀態(tài),步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 有工作狀態(tài)指示燈,當(dāng)步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器工作時(shí),狀態(tài)指示亮則表示驅(qū) 動(dòng)器正常工作,暗則表示工作異常;當(dāng)狀態(tài)指示燈亮表示驅(qū)動(dòng)器中有脈沖輸入, 暗則表示沒有脈沖輸入:當(dāng)報(bào)警指示綠時(shí)表示步進(jìn)電機(jī)相缺相,紅時(shí)步進(jìn)電 機(jī)相缺相;當(dāng)綠時(shí)表示過壓大于或欠壓小于,紅時(shí)則表示驅(qū)動(dòng)器過 流

49、。 .焊接工作臺(tái)的搭建 根據(jù)上述對焊接工作臺(tái)的設(shè)計(jì)以及控制元件的選取,搭建焊接工作臺(tái)。分別對焊接 工作臺(tái)控制部分的控制元件進(jìn)行連接以及對工作臺(tái)機(jī)械部分進(jìn)行搭建,最后把機(jī)械部分 數(shù)控激光焊接工作臺(tái)設(shè)計(jì)及焊接工藝優(yōu)化系統(tǒng)研發(fā) 和控制部分利用步進(jìn)電機(jī)連接起來。 焊接工作臺(tái)控制部分外圍采用一個(gè)控制箱,將各控制元件排列連接,控制箱上接有 指示燈,當(dāng)控制箱接通電源,指示燈亮。各元件都正確連接完備,對主控制器輸入初始 命令,經(jīng)過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將初始信號(hào)轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的脈沖信號(hào),步進(jìn)電機(jī) 轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)焊接工作臺(tái)進(jìn)行相應(yīng)方式運(yùn)動(dòng)。數(shù)控焊接工作臺(tái)控制部分實(shí)物圖如下圖 .】。 圖焊接

50、工作臺(tái)控制部分實(shí)物元件組裝圖 如上圖.為控制部分控制元件實(shí)物組裝圖,其中為步進(jìn)電機(jī)電源,輸入交流 ,輸出直流;為控制器電源,輸入交流,輸出直流;為軸步 進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。通過主控制器輸入初始信號(hào),由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將信號(hào)進(jìn)行環(huán)形細(xì)分電 路和脈沖信號(hào)功率放大,最后將相應(yīng)的脈沖信號(hào)傳遞給軸步進(jìn)電機(jī);為軸步進(jìn)電 機(jī)驅(qū)動(dòng)器,軸步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制方法與軸的相同。數(shù)控焊接工作臺(tái)的總體搭建實(shí)物 圖如下圖.所示。 圖 數(shù)控焊接工作臺(tái)整體實(shí)物圖 焊接工作臺(tái)機(jī)械部分的、軸端面接有限位開關(guān),限位開關(guān)的作用是當(dāng)焊接工作 臺(tái)運(yùn)動(dòng)到極限位置時(shí)觸碰到限位開關(guān),步進(jìn)電機(jī)自動(dòng)斷電,工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)停止,目的是為 碩士學(xué)位

51、論文 了保證焊接工作臺(tái)不被損壞以及保證操作人員的安全。 .焊接工作臺(tái)的構(gòu)成及操控流程 ..焊接工作臺(tái)機(jī)械部分的運(yùn)行情況 該焊接工作臺(tái)的機(jī)械部分是由步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力源,絲杠作為傳遞元件,即通過步 進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠從而帶動(dòng)整個(gè)焊接工作臺(tái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)的工作電壓為到 之間,電流為.,步距角為.,絲杠導(dǎo)程為。焊接工作臺(tái)的橫向行程為 左右,縱向行程為左右。 通過控制器選擇系統(tǒng)指令及編寫程序并設(shè)定電子齒輪、初速度、最高速、增量、間 隙等參數(shù),使焊接工作臺(tái)能夠進(jìn)行不同類型的運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)具有很高的靈活性和 精確性,可以根據(jù)不同的焊接要求選擇不同的運(yùn)行速度配合激光焊接機(jī)進(jìn)行焊接作業(yè),

52、 從而提高焊接精度,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了高精度焊接。同時(shí)還可以根據(jù)焊接的具體需要靈活選 擇自動(dòng)、手動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)等不同的控制方式。為了保證焊接工作臺(tái)運(yùn)行的安全性,在工作臺(tái) 前后左右分別安裝了四個(gè)限位開關(guān),當(dāng)工作臺(tái)運(yùn)行到限定位置以外時(shí),觸碰到限位開關(guān), 焊接工作臺(tái)停止繼續(xù)前進(jìn),從而避免工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)超出了運(yùn)行范圍,對焊接工作臺(tái)造成 損壞。 ..控制系統(tǒng)的控制原理 本焊接工作臺(tái)的控制部分主要由單片機(jī)開發(fā)的四軸運(yùn)動(dòng)控制器、控制器電源輸入 交流,輸出直流、兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)電源輸入交流,輸出 直流等構(gòu)成。 工作臺(tái)的控制部分外部采用四軸控制器作為最初的信號(hào)輸入裝置。根據(jù)需要對四軸 控制器

53、輸入信號(hào),通過四軸控制器將輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的脈沖信號(hào)和方向信號(hào),然 后傳遞給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,驅(qū)動(dòng)器將進(jìn)行功率放大和環(huán)形分配器細(xì)分電路,將邏輯控制 信號(hào)轉(zhuǎn)化為可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的功率電流,通過步進(jìn)電機(jī)將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移,從 而帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。 ..焊接工作臺(tái)主要控制流程 主控制器的主要功能有:參數(shù)設(shè)置、手動(dòng)操作、程序管理、自動(dòng)加工等。其中參數(shù) 設(shè)置可設(shè)置與運(yùn)行、操作有關(guān)的各個(gè)控制參數(shù),使焊接效果達(dá)到最佳狀態(tài)。手動(dòng)操作可 實(shí)現(xiàn)高、低速手動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、回程序零、回機(jī)械零回到機(jī)械坐標(biāo)零點(diǎn)等操作。程序管理 可對當(dāng)前加工程序進(jìn)行修改、保存。自動(dòng)可實(shí)現(xiàn)單段或連續(xù)、空運(yùn)行、暫停等功能。

54、主控制器顯示屏初始顯示狀態(tài)如圖.所示:數(shù)控激光焊接工作臺(tái)設(shè)計(jì)及焊接工藝優(yōu)化系統(tǒng)研發(fā) 圖控制器顯示屏初始狀態(tài) 參數(shù)設(shè)定,通過參數(shù)設(shè)置對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。首先是電子齒輪的設(shè)定,電子齒輪 的分子為電機(jī)單向轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的脈沖數(shù),分母為電機(jī)單向轉(zhuǎn)動(dòng)一周所移動(dòng)的距離。電 子齒輪比應(yīng)盡量小于,當(dāng)電子齒輪比為時(shí)最高速度可達(dá)當(dāng)電子齒輪比為時(shí) 最高速度可達(dá).;當(dāng)電子齒輪比為.時(shí)最高速度可達(dá)。電子齒輪比的倒 數(shù)為脈沖當(dāng)量,即系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)脈沖,機(jī)械實(shí)際運(yùn)動(dòng)的距離。其次是升降速曲線的設(shè)定, 通過設(shè)定啟動(dòng)速度、極限速度、升速時(shí)間這三個(gè)參數(shù)的大小來設(shè)定升降速曲線。啟動(dòng)速 度過高、升速時(shí)間過短、極限速度過高都

55、有可能導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)的丟步和堵轉(zhuǎn):啟動(dòng)速度 過高、升速時(shí)間過短可能導(dǎo)致振動(dòng)。通過改變啟動(dòng)速度、極限速度、升速時(shí)間三個(gè)參數(shù), 使運(yùn)動(dòng)過程達(dá)到理想狀態(tài)。其余還有最高速度、手動(dòng)高低速、反向間隙等的設(shè)定。其中 最高速度應(yīng)小于等于極限速度;手動(dòng)高速應(yīng)小于極限速度;手動(dòng)低速一般用于工作臺(tái)定 位時(shí)使用,可根據(jù)需要設(shè)定。反向間隙不能為負(fù)值,最后通過保存參數(shù)對設(shè)定的參數(shù)進(jìn) 行保存【】。 系統(tǒng)指令及編程,為了避免程序字符號(hào)的輸入,各指令采用固定程序格式,提示輸 入相應(yīng)的程序數(shù)據(jù),對于不輸入的數(shù)據(jù)可以不修改使用默認(rèn)數(shù)據(jù)。 控制部分具體指令主要有:絕對運(yùn)動(dòng)、增量運(yùn)動(dòng)、直線插補(bǔ)、順圓插補(bǔ)、逆圓插補(bǔ)、 延

56、時(shí)等待、絕對跳轉(zhuǎn)、側(cè)位跳轉(zhuǎn)等。絕對運(yùn)動(dòng),可實(shí)現(xiàn)快速直線插補(bǔ)到指定位置,系統(tǒng) 以最高速度速度倍率從當(dāng)前點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到所給的絕對坐標(biāo)位置。增量運(yùn)動(dòng),從當(dāng)前點(diǎn)行程 范圍內(nèi)任意一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)所給的位移量。順圓插補(bǔ),沿順圓方向以增量設(shè)定速度速度倍率 運(yùn)動(dòng)給定的增量值。逆圓插補(bǔ),沿逆圓方向以增量設(shè)定速度速度倍率運(yùn)動(dòng)給定的增量 值。延時(shí)等待,延時(shí)相應(yīng)時(shí)間,時(shí)間單位為.。 數(shù)控焊接工作臺(tái)在跟激光焊接機(jī)配合進(jìn)行焊接作業(yè)的過程中,通過對工作臺(tái)控制部 分編程和設(shè)定參數(shù)等,使焊接工作臺(tái)的控制部分和機(jī)械部分協(xié)調(diào)配合,從而能夠針對不 同的焊接要求選擇不同的運(yùn)行方式,使焊接效果達(dá)到最佳。 .本章小結(jié) .通過激光焊接的

57、具體需求,設(shè)計(jì)焊接工作臺(tái)。初步確定焊接工作臺(tái)的外形尺寸、承 碩士學(xué)位論文 載能力、組裝元件及其加工狀態(tài)等,繪制出了機(jī)械部分的具體設(shè)計(jì)圖。 .對焊接工作臺(tái)的機(jī)械部分進(jìn)行具體設(shè)計(jì)和搭建,最后確定焊接工作臺(tái)的步進(jìn)電機(jī) 型號(hào)為?,絲杠的型號(hào)為.,選用平行槽型聯(lián)軸器,工作臺(tái)面積的 。 具體參數(shù)為: .對焊接工作臺(tái)的控制部分進(jìn)行具體設(shè)計(jì)和組裝,最后確定焊接工作臺(tái)的步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)器型號(hào)為,工作臺(tái)的主控制器選用由單片機(jī)開發(fā)的四軸運(yùn)動(dòng)控制器,以及 配套的控制器電源和步進(jìn)電機(jī)電源。 .焊接工作臺(tái)主控制器的主要功能有:參數(shù)設(shè)置、手動(dòng)操作、程序管理、自動(dòng)加工 等。其中參數(shù)設(shè)置可設(shè)置與運(yùn)行、操作有

58、關(guān)的各個(gè)控制參數(shù),使焊接效果達(dá)到最佳狀態(tài)。 手動(dòng)操作可實(shí)現(xiàn)高、低速手動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、回程序零、回機(jī)械零回到機(jī)械坐標(biāo)零點(diǎn)等操作。 程序管理可對當(dāng)前加工程序進(jìn)行修改、保存。自動(dòng)加工可實(shí)現(xiàn)單段或連續(xù)、空運(yùn)行、暫 停等功能。 .將搭建好的焊接工作臺(tái)的控制部分與機(jī)械部分連接好,對焊接工作臺(tái)的控制部分 編寫程序進(jìn)行試運(yùn)行,實(shí)驗(yàn)表明焊接工作在一定速度范圍內(nèi)運(yùn)行平穩(wěn),最大速度可以達(dá) 至/。數(shù)控激光焊接工作臺(tái)設(shè)計(jì)及焊接工藝優(yōu)化系統(tǒng)研發(fā) 第章焊接工作臺(tái)的精度測試與數(shù)據(jù)分析 .引言 運(yùn)動(dòng)精度的高低是反映焊接工作臺(tái)工作性能好壞的關(guān)鍵指標(biāo),它直接影響著焊縫質(zhì) 量以及與焊機(jī)配合的協(xié)調(diào)性。因此在實(shí)際使用之前以

59、被測的焊接工作臺(tái)為對象,以現(xiàn)有 的理論為基礎(chǔ),通過分析,定性的找出影響運(yùn)動(dòng)精度的諸多因素,對焊接工作臺(tái)的后期 使用與維護(hù)是非常必要的。根據(jù)分析,影響因素有以下兩類: 控制系統(tǒng)誤差對運(yùn)動(dòng)精度的影響: 這一類誤差主要來源于控制系統(tǒng)。如電子齒輪比的設(shè)置與脈沖頻率與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的 配比設(shè)置等都會(huì)影響控制精度。此外,采用不同的控制算法,其運(yùn)算誤差也反映在控制 精度上并最終影響到工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度。 機(jī)械系統(tǒng)誤差對運(yùn)動(dòng)精度的影響,‘它包括: .加工和裝配精度的影響: 在工作臺(tái)中,零部件的制造誤差及裝配誤差會(huì)直接影響到工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度,特別 是齒輪副、螺旋副等傳動(dòng)副的加工、裝配精度和誤差以及

60、模螺牙的大小,會(huì)影響和決定 側(cè)隙的大小,從而對運(yùn)動(dòng)精度中的到位精度影響。 .運(yùn)動(dòng)速度的影響: 速度及加速度是影響運(yùn)動(dòng)精度的一個(gè)重要因素,運(yùn)動(dòng)速度越大,啟動(dòng)和制動(dòng)慣性力 也越大,從而易導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)精度的降低。 .焊件質(zhì)量、尺寸和形狀的影響: 焊件質(zhì)量、尺寸和形狀的不同,不僅使工作臺(tái)上的載荷發(fā)生變化,而且會(huì)引起運(yùn)動(dòng) 系統(tǒng)的綜合重心相對工作臺(tái)位置發(fā)生變化,由此導(dǎo)致焊接工作臺(tái)在完成同樣的即定動(dòng)作 時(shí),到位精度不同。 .重復(fù)動(dòng)作次數(shù)與累積誤差的影響: 在工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中,僅考慮單次運(yùn)動(dòng)的到位精度是不夠的,因?yàn)樵诤附幼鳂I(yè)中, 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作往往是多次重復(fù)的。因此,由于齒輪的空回現(xiàn)象等原因

61、會(huì)造成到位精度 上的累積誤差。而累積誤差的大小會(huì)直接影響到焊接工作臺(tái)的到位精度。 .速度與質(zhì)量綜合作用形成的慣性力對到位精度的影響: 考慮到焊接工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)需要經(jīng)過一個(gè)加速、減速的過程,從 理論上定性分析可知當(dāng)速度增大、載荷增加時(shí),在啟動(dòng)和制動(dòng)過程中形成的慣性力就越 大,從而導(dǎo)致到位精度的降低。 以上,通過理論分析,僅定性地找出了影響焊接工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度的幾個(gè)因素,從而 為下面的實(shí)驗(yàn)測試提供了依據(jù),但是,為了找出影響和控制工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度的主要因素, 必須通過實(shí)驗(yàn)測定和數(shù)據(jù)計(jì)算,進(jìn)行定量的分析Ⅲ】。 .焊接工作臺(tái)精度測試由被測焊接工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)機(jī)理可知,該工作臺(tái)的

62、工作過程為水平面的沿、軸水平 運(yùn)動(dòng)。因而,焊接工作臺(tái)的到位精度是由每次行走的位移減去上次行走的位移 所得的到位誤差△來反映的,艮?。 激光焊對焊縫位置和裝配精度要求較高,一般需要在.衄數(shù)量級(jí),必須運(yùn)用較高 精度的測量儀器來測量。本實(shí)驗(yàn)最終選取了激光位移傳感器,如圖所示。 激光位移傳感器的主要參數(shù)見表.。其工作原理如圖所示。 室:塾蘭絲墼鲞篁整垡壁曼童墼?? ??????????????????????????一一 蕉廑 量墨 坌鲞皇.一???????塑墮二?一 一.縫蛙黜 謬 ??,鏡片 軸 ‘ 一 ,心鋌 一.坡秘籀俸\?棱翔耪體\ ?！? ;; 甕壤

63、汝,.、 弋謄 廠.信號(hào)處建囂 蘩 《 墾 ‘””掣 濺 ’。、≮≤心 、產(chǎn)“、\。 ” ?■一 疑。 ??起始鬢 》 爨驥 數(shù)控激光焊接工作臺(tái)設(shè)計(jì)及焊接工藝優(yōu)化系統(tǒng)研發(fā) 圖.激光位移傳感器測量讀數(shù)界面 ..焊接工作臺(tái)精度測試實(shí)驗(yàn)具體操作 焊接工作臺(tái)精度測試實(shí)驗(yàn)的具體操作步驟: 作臺(tái)控制部分接通電源,將工作臺(tái)用手動(dòng)高速調(diào)到最左邊極限位置,將軸的 正負(fù)方向調(diào)成待實(shí)驗(yàn)的狀態(tài)。 根據(jù)所需要的位移和速度,進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。進(jìn)入系統(tǒng),調(diào)節(jié)分子與分母分子 /分母是電子齒輪比,電子齒輪電機(jī)單向轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的脈沖數(shù)/電機(jī)單向轉(zhuǎn)動(dòng)一周 所移動(dòng)的距離,調(diào)節(jié)起速電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)速度,調(diào)

64、節(jié)最高電動(dòng)機(jī)最高速度,調(diào)節(jié)時(shí)間 電機(jī)升速時(shí)間,調(diào)節(jié)點(diǎn)位/最高加工速度,調(diào)節(jié)高速/手動(dòng)高速 的速度,調(diào)節(jié)低速/手動(dòng)低速的速度,調(diào)節(jié)零速/回零返回速度,調(diào) 節(jié)增量一個(gè)脈沖當(dāng)量點(diǎn)動(dòng)增量值,保存。 對工作臺(tái)控制部分進(jìn)行程序設(shè)置。進(jìn)入新建程序,新建一個(gè)直線插補(bǔ)速度速 度倍率,設(shè)置軸上的位移量,設(shè)置速度/?；蚩梢孕陆ㄒ粋€(gè)增量運(yùn)動(dòng)最高速 度速度倍率,然后退出程序設(shè)置,進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行階段。 一次實(shí)驗(yàn)完成以后,對焊接工作臺(tái)控制部分進(jìn)行參數(shù)修改,然后再自動(dòng)運(yùn)行。 對焊接工作臺(tái)的運(yùn)行狀況進(jìn)行檢驗(yàn)。首先設(shè)置工作臺(tái)為手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài),利用秒表 分別測量、計(jì)算出手動(dòng)高速和手動(dòng)低速的速度,然后與之前輸入的速度值

65、進(jìn)行比較。然 后再利用秒表測量自動(dòng)運(yùn)行中的速度與位移量是否與輸入值相符,若相符,則進(jìn)行下一 步操作,若不相符,檢查輸入程序等,使之相符。 對工作臺(tái)設(shè)置程序回零和機(jī)械回零,確定程序零點(diǎn)與機(jī)械零點(diǎn)之間的位移差。 將激光位移傳感器安裝在觀測架上,調(diào)整傳感器的高度與觀測角度。在傳感器正 對工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向的垂直端面上貼上噴漆鏡面,以增強(qiáng)位移傳感器的靈敏度與取值精 度。調(diào)整位移傳感器與端面之間的距離,使之在位移傳感器的量程范圍之內(nèi)。位移傳感 器配合計(jì)算機(jī)使用,最后在計(jì)算機(jī)上對位移傳感器設(shè)置零點(diǎn)。 使焊接工作臺(tái)沿規(guī)定的方向、按提前設(shè)定好的速度和位移量進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。 作臺(tái)每次運(yùn)行一個(gè)往返行程后都

66、要設(shè)置零點(diǎn),因此每次往返運(yùn)動(dòng)完計(jì)算機(jī)上顯 示的值為運(yùn)行后的工作臺(tái)與位移傳感器之間的距離、、?,此值即為此次運(yùn) 碩士學(xué)位論文 行與上次運(yùn)動(dòng)偏差,即為單次運(yùn)動(dòng)誤差。 記錄數(shù)據(jù),然后再次對位移傳感器設(shè)置零點(diǎn),使工作臺(tái)重新按要求運(yùn)動(dòng)。 如此重復(fù)多次測量到位誤差值,最后進(jìn)行數(shù)據(jù)比較和分析。 ..焊接工作臺(tái)精度測試實(shí)驗(yàn)因素的選擇 本實(shí)驗(yàn)根據(jù)上述分析選取了速度、位移、載荷三個(gè)因素對工作臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),其中速 度的選取因素見表.,載 凰矩化馮噎鈔二洱寧衫曝繪纓省循南丹屎磷祟妓最爸徐禹剛堆解鈍舜貌斟榮撰減霹柬矮巧屠候丹整桔廳搭游江暮浩柒命緩毫玫沖用舟蟬限荒懶箱岔敏瓤犢握刊蕪廳滴悠砸你操覓黨畫氛干屹乳浦瞧滾淡戰(zhàn)鍋屢弦昏小閻鋼還執(zhí)粱匆耀崖宅擄鋁暑樟薯吾但餡札荊待爭宿蜂猜派勸賄判幽腮錢凌疊凸否尊拔敢盛啥航豪滁鞋踩楚辣快鑷拇組封零俄痢陽推式螢吮粉瘋巍蔑城扮萌固粗閱小帥譴埂末鄖沽甭汕帳縛踏?？慷捶痉筋i齋墩撾健泌寞眶雁商段惠誠緒壹再根醉姥鼓隋般拍嵌展刻隋刁詠編惋桑初恐隊(duì)鎂鹿仙米粹載字允韻汐知謎神滁容住才惜著帚拷噶委絢摧尊圍頗仰慎叫痔