本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文翻譯畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：汽車后橋環(huán)焊縫焊接專機(jī)設(shè)計(jì)外文題目：Research and Application of All-Position Automatic Welding Machine譯文題目：自動(dòng)焊接機(jī)的研究和應(yīng)用學(xué) 生 姓 名： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師姓名： 評(píng) 閱 日 期 ： 自動(dòng)焊接機(jī)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(dòng)焊接機(jī)系統(tǒng)是特殊的管道環(huán)縫自動(dòng)焊接系統(tǒng),已廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)距離管道建設(shè)項(xiàng)目。由于自動(dòng)控制焊接操作的移動(dòng)速度高和錯(cuò)誤低使得其擁有優(yōu)勢(shì)地位。這個(gè)自動(dòng)管道焊接系統(tǒng)已經(jīng)成為了中國(guó)的一家鋼廠使用的主要管道項(xiàng)目,并已通過(guò)構(gòu)造函數(shù)得到了更高質(zhì)量的通過(guò)率，提高焊接效率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度。關(guān)鍵詞:管道;從自動(dòng)焊機(jī);焊接工藝1 介紹由于中國(guó)石油與天然氣領(lǐng)域的大規(guī)模建設(shè)與發(fā)展，中國(guó)的管道行業(yè)也蓬勃發(fā)展。中國(guó)在第十個(gè)“五年計(jì)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(guó)在未來(lái)幾年中正準(zhǔn)備參加國(guó)際長(zhǎng)途管道建設(shè)項(xiàng)目。管道焊接技術(shù)要求高自動(dòng)化，高質(zhì)量，高效率以滿足建設(shè)長(zhǎng)距離的更大直徑的管道。本文就是自動(dòng)化焊接技術(shù)系統(tǒng)在幾個(gè)大型項(xiàng)目上的應(yīng)用介紹。2 自動(dòng)焊接機(jī)的發(fā)展1960 年代末期，美國(guó) CRC 公司首先在 MIG 過(guò)程中使用機(jī)械化焊接機(jī)。隨著科技的高速發(fā)展，由計(jì)算機(jī)控制的全方位自動(dòng)焊接機(jī)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)很高的水平了。CRC 公司（美國(guó)） ，VIETZ 公司（德國(guó)） ，MAGNATECH 公司(美國(guó)），VERAWELD 公司(荷蘭） ，NOREAST 公司(英國(guó)） ，SERIMER DASA 公司(法國(guó)） ，PWT 公司(意大利）等公司生產(chǎn)的自動(dòng)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)（SERIMER DASA 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(wú)論自動(dòng)或手動(dòng)都有相同的焊接參數(shù)控制方法。據(jù)報(bào)道，最近 CRC 公司生產(chǎn)的自動(dòng)焊接機(jī)焊接距離已經(jīng)達(dá)到了 5×104 公里。中國(guó)的管道建設(shè)始建于 19 世紀(jì) 70 年代，這個(gè)時(shí)期的中國(guó)管道建設(shè)長(zhǎng)期處于手動(dòng)和半自動(dòng)焊接。近年來(lái)，中國(guó)管道行業(yè)發(fā)展非?？?，但是中國(guó)自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)只有很少的幾個(gè)。在 1992 年，PAW2000 自動(dòng)焊接專機(jī)由管道研究所通過(guò)了 3 公里的（225 個(gè)節(jié)點(diǎn)）426 毫米的天然氣管道（河南鄭州）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，X 射線的通過(guò)率為 96.4%，后來(lái)，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(dòng)焊機(jī)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于管道建設(shè)行業(yè)和 WEG TP 項(xiàng)目中，其中焊接長(zhǎng)度大都超過(guò)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(huì)效益。3 PAW2000 的設(shè)備系統(tǒng)PAW2000 自動(dòng)焊接系統(tǒng)由焊接缺陷檢測(cè)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(gè)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(lái)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(jì)組成的。此外，通過(guò)焊接參數(shù)可以修改穿行的通信接口協(xié)議。4 PAW2000 的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖 1 PAW2000 的結(jié)構(gòu)示意圖4 PAW2000 的機(jī)械結(jié)構(gòu)4.1 缺陷焊接缺陷焊接包括移動(dòng)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(dòng)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(dòng)單元是由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),減速后通過(guò)一個(gè)輸出齒輪在導(dǎo)軌上嚙合,由此來(lái)實(shí)現(xiàn)缺陷焊接的運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩相當(dāng)強(qiáng)勁，并且焊接軌道上有四個(gè)輪子順利通過(guò)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(dòng)機(jī)和十字型的導(dǎo)流板組成的。焊槍可以上下移動(dòng)并且可以通過(guò)右側(cè)的調(diào)整十字形的導(dǎo)流板進(jìn)行左右方向微動(dòng)。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(gè)傳送帶，一個(gè)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(gè)傳送帶可以分為兩個(gè)部分，一個(gè)是左半圓，一個(gè)是右半圓，通過(guò)一個(gè)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(gè)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(zhǎng)度的螺栓。5 PAW2000 的自動(dòng)控制系統(tǒng)PAW2000 使用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)與 20-MIPS 性能先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備,具有計(jì)算精度高的特點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字伺服控制的四個(gè)電機(jī)。調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)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(cè)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(guò)程中，只有 7 個(gè)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(huì)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)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(shí)間和振蕩寬度。在實(shí)踐中,這些參數(shù)通過(guò)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(guò)這種方式,參數(shù)文件通過(guò)編輯、修改形成了特殊的軟件設(shè)計(jì)方式。合格的焊接參數(shù)會(huì)保存，文件可以通過(guò)筆記本電腦轉(zhuǎn)移到控制板與存儲(chǔ)系統(tǒng)中。每個(gè)電機(jī)都有很優(yōu)秀的過(guò)流過(guò)載和過(guò)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(dòng)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(dòng)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(jí)計(jì)算機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制器之間的通信接口，JMACH1-JMACH2 端口控制四個(gè)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(dòng)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(gè)輸入和輸出通道信號(hào)的吊墜和焊接電源。I O 端口中的 24 位的運(yùn)動(dòng)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(lái)阻斷干擾信號(hào)的傳輸通道 I O 端口。通過(guò) I O 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(dòng)控制主板。5.1.3 鏈懸環(huán)自動(dòng)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(guò)選擇按鈕,火炬位置調(diào)節(jié)按鈕,錯(cuò)誤控制按鈕,送絲控制按鈕,焊接過(guò)程控制按鈕,焊接過(guò)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(dòng)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(dòng)控制器發(fā)送的模擬電壓信號(hào)發(fā)送來(lái)控制焊接電壓的自動(dòng)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(guò)循環(huán)運(yùn)動(dòng)控制器運(yùn)動(dòng)來(lái)關(guān)閉。這個(gè)伺服回路的目的是通過(guò)反饋來(lái)生成一個(gè)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(duì)于參數(shù)設(shè)定和發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)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(jì)采用 DSP(數(shù)字信號(hào)處理)和 CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器)。 PAW2000 對(duì)于應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)施工有高自動(dòng)化、高控制精度和高可靠性的特點(diǎn)。近年來(lái),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(jiǎn)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(cè)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(shí),在 PAW2000 上對(duì)于 CPLD 新技術(shù)的大規(guī)模復(fù)雜的自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有所突破。VHDL(超高速集成電路硬件描述語(yǔ)言)是用于程序的 CPLD 設(shè)計(jì),這是一個(gè)強(qiáng)大和靈活的語(yǔ)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)言,硬件描述語(yǔ)言(VHDL)可以應(yīng)用在許多 EDA 設(shè)計(jì)環(huán)境,可以在許多硬件平臺(tái)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(jì)具有有效性確認(rèn)功能和時(shí)序仿真功能。在過(guò)去,硬件原型建造是完成驗(yàn)證的過(guò)程,IE 模擬并不作為一個(gè)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(shí),分配相應(yīng)的操作自動(dòng)控制硬件需要根據(jù)相應(yīng)的按鈕的狀態(tài)。振動(dòng)程序用于焊槍設(shè)置移動(dòng)模式,擺動(dòng)寬度和頻率,在邊緣和等待時(shí)間。動(dòng)作程序控制電機(jī)和送絲電機(jī)的移動(dòng)。定時(shí)程序提供了系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)的一個(gè)參考時(shí)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(cè),打開焊接電源的焊接過(guò)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(píng)閱意見指導(dǎo)教師簽字：年 月 日