摆动器的结构设计及仿真-毕业设计开题报告.doc

湘 潭 大 学 机械工程学院 本科毕业设计（论文）开题报告题 目摆动器的结构设计及仿真姓 名王力军学号2011500431专 业材料成型及控制工程班级11材一指导教师李湘文职称讲师填写时间2015年3 月 20 日 2015年3月说 明1根据湘潭大学毕业设计(论文)工作管理规定，学生必须撰写毕业设计（论文）开题报告，由指导教师签署意见，系主任批准后实施。2开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。3毕业设计(论文)开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于2000字。5开题报告检查原则上在第24周完成，各系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。6. 填写说明：(1) 课题性质：可填写A工程设计；B论文；C. 工程技术研究；E.其它。(2) 课题来源：可填写A自然科学基金与部、省、市级以上科研课题；B企、事业单位委托课题；C校级基金课题；D自拟课题。(3) 除自拟课题外，其它课题必须要填写课题的名称。(4) 参考文献不能少于10篇。(5) 填写内容的字体大小为小四，表格所留空不够可增页。本科毕业设计(论文)开题报告学生姓名王力军学 号2011500431专 业材料成型及控制工程指导教师李湘文职 称讲师所在系材料成型及控制工程课题来源科研课题课题性质论文课题名称圆锥摆动器的机构设计及仿真一、选题的依据、课题的意义及国内外基本研究情况选题依据： 在实际焊接生产中，通过让焊丝摆动可以增加每道焊道的宽度，因此在焊接同一层时，焊接的道数就会减少，从而可以提高焊接效率。尤其在间隙狭窄、焊缝较深的大厚板的焊接，多层多道焊接时，焊接效率就会显著得到提高。由于焊接坡口为I型，焊接时需要的金属填充量就会减少，因此使用窄间隙埋弧焊方法减少了能源的浪费，为企业能够节省经济成本，同时，由于窄间隙埋弧焊输入的热量比较低，因此工件的焊接区域热变形较小和焊接工件所受到的应力也较小，这就降低了坡口遇到冷缩现象而开裂的可能性，从而提高了焊缝金属的力学性能。现在，在窄间隙埋弧焊接中，以焊枪摆动为主的焊丝摆动系统己经在自动化焊接中得到广泛的应用，因此，本论文的目的就是设计一种符合此种情况的焊接摆动器。课题的意义：随着科学技术的发展，大重型的钢结构部件在现代工业中得到越来越广泛的应用，在现代大厚度的钢结构焊接间隙的要求越来越窄，坡口深度越来越深，要求焊接设备的整体性能也逐渐提高，因此，对窄间隙埋弧焊的送丝系统、焊丝摆动系统都提出了更高的要求;在窄间隙埋弧焊的焊丝摆动系统中，焊丝的摆动模式选择、摆动系统机械机构的平稳性以及运行精度、控制系统的可靠性等都对焊丝摆动控制系统有非常的重要的作用，同时这些因素对焊缝表面的美观度、提高焊接效率、获的高焊接质量有着非常大的影响。因此，研究焊接摆动器的结构对实际生产和焊接技术的发展都具有重大的现实意义。在现代焊接生产过程中，有很多焊丝摆动模式，常见的摆动模式有直线摆动、边延时摆动、中心线与边延时摆动。如图1.5所示。ADAMS软件是世界上应用最广泛且最有权威性的机械系统动力学仿真分析软件。工程师、设计人员利用ADAMS软件能够建立和测试虚拟样机，实现在计算机上仿真分析复杂机械系统的运动学和动力学性能。 利用ADAMS软件，用户可以快速、方便地创建完全参数化的机械系统几何模型。该模型既可以是在ADAMS软件中直接建造的几何模型，也可以是从其他CAD软件中传过来的造型逼真的几何模型。然后，在几何模型上施加力/力矩和运动激励。最后执行一组与实际状况十分接近的运动仿真测试，所得的测试结果就是机械系统工作过程的实际运动情况。过去需要数星期、数月才能完成的建造和测试物理样机的工作，现在利用ADAMS软件仅需几个小时就可以完成，并能远在物理样机建造前，就可以知道各种设计方案的样机是如何工作的。国内外焊接摆动器研究发展状况：1. 国内焊接摆动器研究的状况 焊接技术诞生至今仅有百余年的历史,它的发展却是十分迅速的，但是现代焊接技术在我国的发展是比较晚的，可随着改革开放的到来以及国内科研人员不断地努力，现代焊接技术在我国也有了飞速的发展，现在已经成为全球的焊接大国。随着现代生产中对中厚板焊接需要的日益增大，提高焊接效率和焊接质量是关键问题，采用焊丝摆动技术是解决这一问题的可行方法。当今世界各国的焊接设备企业都推出了特色鲜明的焊接摆动设备，例如：济南鼎欣公司开发研制的 BK-L 系列焊接摆动控制器是焊接摆动系统通用的焊接辅助设备，其性能和稳定性均可达到或超过同类进口设备。上海伊道自动化焊接设备有限公司自行研制的ED-WL 摆动控制器，是为自动焊接及堆焊所设计的专用焊接摆动控制器，可以通过预定的参数控制焊枪摆动以达到自动焊接过程中的各种要求。2.国外焊接摆动器研究发展的状况 德国研制的基斯达 KISLER GR-33 焊接摆动器，此装置采用了高品质的电机、传感器及控制器使焊枪能够精确的往复运动， 配合纵向行走，使得焊缝质量、外观均趋于完美。微处理器控制电机在模式范围内提供前进、停止、后退和变速等操作界面。该装置体积小、质量轻，在不同的条件下易于移动和安装。在焊接自动化方面显著提高了焊接质量及效率，消除咬边等焊接缺陷。在摆动停顿方面，设定了摆动头在左端、中点、右端位置驻留时间的长短，通过控制器面板上的置位开关，可以分别编程调节驻留时间，其数值显示在LED 显示器上，停顿时间可在02.1s 内微调。该装置适用于立焊向上、立焊向下、仰焊、平焊、角焊多种焊接位置，同时能应对各种很难处理的工艺状况，使操作者易疲劳的工作条件得以改善，达到焊接质量标准，提高生产率及利润率。二、研究内容、预计达到的目标、关键理论和技术、技术指标，完成课题的方案和主要措施研究内容： 了解现有焊接摆动器的具体结构，以及对焊接摆动器的各种机械结构的具体剖析以及实际应用的需要，完成了对摆动方式及摆动参数的确定，并设计出本课题所要研究的机械方案，最后完成本课题，研制出一套圆锥摆动器结构。（1、设计不同的焊接摆动器结构2.通过Adams仿真不同摆动器结构的机械特性3.通过实验分析不同摆动器结构的机械特性4.根据仿真和实验结果优选一种摆动器结构5.优化设计此摆动器的结构） 预期达到的目标：1.完成圆锥摆动器的结构设计2.Adams软件对摆动器结构的仿真及优化关键理论和技术： 1.摆动器结构的设计相关理论及技术 2.Adams仿真的理论知识（Adams使用基础、模型的建立、仿真计算与结果后处理）技术指标：1.能用Adams软件对设计出的焊接摆动器结构进行仿真模拟； 2. 测试模型特征、进行模型的运动仿真、查看动画和运动结果曲线； 3.将结果与其他摆动器的仿真结果对比，从而进一步优化改进。技术参数：摆动速度、摆动幅度、左端点停滞时间、右端点停滞时间，要求定位精确至0.1mm，时间精确至0.1s。完成课题的方案和主要措施：主要工作分以下几方面进行；1、搜集资料，了解国内外现有有关圆锥摆动器的资料。2、总体方案设计，包括方案的提出与确定，方案的实现，与老师一起研究并提出总体 规划。 3、设计焊接圆锥摆动器机构，通过Adams软件进行仿真分析。 总体方案及功能的实现； 1、 将收集来的资料中的摆动器结构放入Adams软件中进行仿真，观察并分析结果。 2、 将各种摆动器机构进行分析对比，得出结论，然后自己根据所得经验自行设计出圆 锥摆动器的结构 .三、主要特色及工作进度主要特色：此焊接摆动器可用于控制焊枪的左右摆动和停留时间，在全位置焊接和各种空间位置的焊接中，通常情况下为了保证熔池的稳定性常常采用细焊丝，但细焊丝电弧笼罩面小，不能完全覆盖整个坡口，并且采用小线能量输入的焊接工艺时，电弧的穿透能力有限，熔深较浅，容易造成加热不充分地方的未焊透和夹渣。为此，可以采用摆动的方法通过控制电弧的运动和停留来改善坡口各个位置的熔透情况。此外，摆动有利于熔池的保持。例如立焊时作横向摆动，就相当于将立焊变为横焊。采用合理的摆动方式，可在更大的电流施焊下保证焊接质量。工作进度：收集查阅了有关焊接摆动器机构资料，制定了设计提纲和计划，研究了设计方案并初步确定最终方案，对所要求软件进行了初步的学习。第一周到第二周，主要是查阅相关资料，熟悉设计题目，并做前期准备；第三周到第四周，熟练运用各种相关软件，与导师讨论具体方案。第五周到第九周，完成开题报告并准备中期报告。第十周到第十三周，完成中期报告并基本完成毕业设计。第十四周第十五周，完成设计任务并进行答辩。四、主要参考文献1 王伟, 朱六妹. 电子控制焊接摆动器的研究J. 电焊机, 1999, 29(2): 8-9.2 张文明, 袁刚. 焊接摆动器 PLC 控制系统设计J. 电焊机, 2003, 33(3): 25-27.3 许强. 焊接摆动器嵌入式控制系统研制D. 沈阳大学, 2013.4 李进. 基于 Adams 的轻型客车操纵稳定性仿真分析 DD. 上海交通大学, 2009.5王秀兵. 基于 PLC 的窄间隙埋弧焊焊丝摆动系统设计D. 沈阳大学, 2013. 6 矫晓龙, 朱虔劼, 祝雪妹, 等. 基于 STC 单片机的焊接摆动器控制系统的设计J. 南京师范大学学报: 工程技术版, 2010, 10(1): 17-21. 7 肖兵球. 基于旋转电弧的焊缝跟踪移动机器人的研究D. 湘潭大学, 2010. 8 蔡锦达, 张金东,