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)焊縫焊接專機設(shè)計外文題目：Research and Application of All-Position Automatic Welding Machine譯文題目：自動焊接機的研究和應(yīng)用學(xué) 生 姓 名： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師姓名： 評 閱 日 期 ： 自動焊接機的研究和應(yīng)用Yan Zheng ,Liang Junzhi , Zeng Huilin(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(gòu)造函數(shù)得到了更高質(zhì)量的通過率，提高焊接效率,降低勞動強度。關(guān)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(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)在幾個大型項目上的應(yīng)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） ，SERIMER DASA 公司(法國） ，PWT 公司(意大利）等公司生產(chǎn)的自動化焊接機是世界領(lǐng)先的。P-500，P-600 智能焊機（CRC 公司）和雙火炬焊機（SERIMER DASA 公司）是世界上最好最先進(jìn)的焊接機。盡管不同的焊機有不同的形狀，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(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 自動焊機已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于管道建設(shè)行業(yè)和 WEG TP 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(shè)備的系統(tǒng)設(shè)備、控制特點及其經(jīng)濟和社會效益。3 PAW2000 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)用于控制整個機器運行，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，Tangshan Matsushita KR350 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。4 PAW2000 的機械結(jié)構(gòu)圖 1 PAW2000 的結(jié)構(gòu)示意圖4 PAW2000 的機械結(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。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(diào)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(qū)動,減速后通過一個輸出齒輪在導(dǎo)軌上嚙合,由此來實現(xiàn)缺陷焊接的運動。電動機的輸出轉(zhuǎn)矩相當(dāng)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(diào)節(jié)器機構(gòu)是由步進(jìn)電動機和十字型的導(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。5 PAW2000 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)的運動控制設(shè)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(diào)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(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(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 I O 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。I O 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 I O 端口。通過 I O 端口,構(gòu)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(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(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(shè)定,對于參數(shù)設(shè)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(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。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(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(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 月 日