（机械电子工程专业论文）泵车臂架自动焊接生产线控制系统设计.pdf

d e s i g no fc o n t r o ls y s t e mf o ra u t o m a t i cw e l d i n gp r o d u c t i o nl i n eo ft h eb o o mo f c o n c r e t e p u m p t r u c k b y w uj i a r e n b e ( h u n a nu n i v e r s i t y ) 2 0 0 8 at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n g m e c h a t r o n i c s i nt h e g r a d u a t es c h o o l o f h u n a n u n i v e r s i t y s u p e r v i s o r p r o f e s s o rz h a n g g u i x i a n g m a y ，2 0 1 1 伽7删5 舢5栅6 0舢9删1 胛丫 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：紧骞侄 日期：侈i | 年3 - 月厂日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密囹。 俏在以上相应方框内打“、”) 作者签名：象春t 幺日期：b l f 年岁月f 日 导师签名：膨日期：功t 、年箩月眵日 、 泵车臂架自动焊接生产线控制系统设计 摘要 焊接技术和自动控制技术、机器人技术的结合，已经广泛的用于汽车、工程 机械的焊装中，成为了焊装的主要工艺手段。制造工艺的创新、新材料的应用， 在不断推动焊装工艺的发展与提高，焊装生产线也在逐渐向全自动化方向发展。 本课题“泵车臂架自动焊接生产线控制系统设计 是湖南大学机电液实验室 与某企业的合作项目，论文通过在焊接自动生产线上实现生产过程的自动化控制 的研究，将现代化的控制手段用于传统产业技术的改造，以促进工程技术的进步， 达到提高工程机械生产领域的自动化水平的目的。这项探索的成功实施，对于全 面提升制造型企业的信息化和自动化水平具有重要的意义和现实的价值，为以后 在诸如机械、工程装备、制造等各领域的技术改造起到良好的示范作用。 论文以满足实际生产需要为出发点，综合分析了系统焊接流程，对泵车臂架 进行了工艺分析，详细进行了工位分配设计和各工位的工艺设计以及焊接方案设 计，制订了整个系统的工作流程。根据焊接方式的特点和工艺要求，对系统的组 成和各组成部分的功能进行了规划和设计。生产线控制单元以p l c 为控制核心， 工业计算机为辅助控制，实现了实时与焊接机器人、焊接夹具、传感器、检测与 监控等部分的控制。 在对各工位控制的分析和设计中，以其中一个典型工位为例，全面设计了工 位焊接工作流程，提出了相应焊接控制要求，对输入输出控制信号做了设计，并 进行了p l c 硬件配置选型，以及i o 地址分配，最后设计了p l c 控制顺序动作表。 并分析了系统运行时可能受到的干扰，分别从控制系统的工作环境、硬件和软件 三个方面来采取措施，提高系统的抗干扰能力。 对现场总线和工业以太网络进行了研究和分析，决定在焊接生产线中采用现 场总线方式的控制网络，根据实际焊接流程，使用分布式i o 来实现分布式控制 网络的构建，使用工业以太网以及交换机网络来实现信息网络的构建。 课题针对焊接技术在机械制造中的应用，对臂架自动焊接生产线控制系统的 设计展开了研究，并围绕焊接生产线控制系统的技术重点进行了设计和研究，提 出了具有可行性的控制系统设计方案，是国内焊接生产线设计领域的一种尝试。 关键词：焊接工艺：焊接生产线；p l c ；现场总线： i l a b s t r a c t t h ec o m b i n a t i o no fw e l d i n gt e c h n o l o g y ，a u t o m a t i cc o n t r o lt e c h n o l o g y a n dr o b o t t e c h n o l o g y h a sa l r e a d yb e e nw i d e l y u s e di nt h ew e l d i n go fa l l t o m o b l l e a n d e n g i n e e r i n gm a c h i n e r y ，b e c a m e t h em a i np r o c e s so ft h ew e l d i n g m a n u f a c t u r i n g p r o c e s si n n o v a t i o n ，t h ea p p l i c a t i o no fn e w m a t e r i a l s ，i np u s h i n gw e l d i n gt e c h n o l o g y d e v e l o d m e n ta n di m p r o v e ，w e l d i n gp r o d u c t i o n l i n e sa r ef u l l ya u t o m a t e dd l r e c t l o n g r a d u a l l y t h i st o p i cd e s i g no fc o n t r o ls y s t e mf o ra u t o m a t i cw e l d i n g p r o d u c t i o nl 1 n eo f t h e b 0 0 m o f c o n c r e t e p u m p t r u c k i s a c o o p e r a t i o n p r o j e c t s o ft h e e l e c t r o m e c h a n i c a l h y d r a u l i cl a b o r a t o r yo f h u n a nu n i v e r s i t yw i t ha ne n t e r p n s e ，t h e p a p e rt h r o u g h t h er e s e a r c ho fi m p l e m e n t i n g i nw e l d i n gp r o d u c t l o np r o c e s s o n a u t o m a t i cp r o d u c t i o nl i n e ，t r yt h em o d e m m e a n so fc o n t r o lt e c h n o l o g yu s e di nt h e t r a n s f o r m a t i o no ft r a d i t i o n a l i n d u s t r i a lt e c h n o l o g y ，t op r o m o t ee n g m e e r m g a n d t e c h n o l o g y ，a c h i e v et h ep u r p o s eo fi m p r o v i n gt h e f i e l do fc o n s t r u c t l o n 嗽c h l n e r y p r o d u c t i o nl e v e lo fa u t o m a t i o n t h es u c c e s s f u li m p l e m e n t a t i o no f t h i se x p i o r a t l o n1 s o fg r e a ts i g n i f i c a n c ea n dp r a c t i c a l v a l u ef o rc o m p r e h e n s i v e l yp r o m o t e1 n f o r m a t l o n a n da u t o m a t i o nl e v e lo ft h em a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e s f o rt h ef u t u r e ， s u c ha s m a c h i n e r y ，e n g i n e e r i n ge q u i p m e n t ，m a n u f a c t u r i n ga n d o t h e rf i e l d st op l a ya9 0 0 dr o l e m o d e lt r a n s f c i r m a t i o n t om e e tt h ea c t u a ln e e d so fp r o d u c t i o na st h es t a r t i n gp o i n t ，t h ew e l d i n gp r o c e s s o ft h es v s t e mi sc o m p r e h e n s i v e l ya n a l y z e di nt h ep a p e r ，c a r r i e d o u tp r o c e s sa n a l y s l s o nt h eb o o m d e t a i l i n gt h es t a t i o nd i s t r i b u t i o na n dt h ew o r k i n gp r o c e s so ft h es t a t i o n a n dt h ew e l d i n gp r o g r a mt od e t e r m i n et h ew o r k f l o wo f t h ew h o l es y s t e m a c c o r d m g t ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fw e l d i n ga n dp r o c e s sr e q u i r e m e n t s ? e s t a b l i s h e dt h e s y s t e m c o m p o s i t i o na n df u n c t i o no fe a c hc o m p o n e n t p l c a sc o n t r o lc o r el nt h ep r o d u c t l o n l i n ec o n t r o lu n i t ，i n d u s t r i a lc o m p u t e ra i d e dc o n t r o l ，t oa c h i e v er e a l - t i m e c o n t r o lo f w e l d i n gr o b o t ，w e l d i n gf i x t u r e s ，s e n s o r s ，d e t e c t i o na n d m o n l t o r m gp a n i nt h ea n a l y s i so fo n eo ft h e s t a t i o na sa ne x a m p l e ，a n a l y z e dt h ep r o c e s so l w e l d i n gw o r ks t a t i o n ，t h ec o r r e s p o n d i n gw e l d i n gc o n t r o lr e q u i r e m e n t s ，a n a l y z e d t h e i n d u ta n do u t p u tc o n t r o ls i g n a l s ，a n dh a di 0a d d r e s sa s s i g n m e n t ，f i n a l l yd e s l g n e a t h ec o n t r 0 1s e q u e n c ea c t i o nt a b l eo fp l c a n da n a l y s i so f t h es y s t e mm a yb er u n n m g i n t e r f e r e n c e r e s p e c t iv e l y f r o mt h r e ea s p e c t so ft h ew o r k i n g e n v i r o n m e n tc o n t r o l i i i s v s t e m h a r d w a r ea n ds o f t w a r et ot a k em e a s u r e s t oi m p r o v ea n t i - i n t e r f e r e n c ea b i l i t y t h ef i e l d b u sa n di n d u s t r i a le t h e r n e tn e t w o r k sh a sb e e ns t u d i e d a n da n a l y z e d ， d e c i d e di nw a yo fa d o p t i n gf i e l db u sc o n t r o ln e t w o r k ，a c c o r d i n gt ot h ea c t u a lw e l d i n g p r o c e s s , b yu s i n gd i s t r i b u t e di o t or e a l i z et h ec o n s t r u c t i o no fd i s t r i b u t e dc o n t r o l n e t w o r k 。u s i n g t h e i n d u s t r y t oe t h e r n e ta n ds w i t c hn e t w o r k s t oa c h i e v et h e c o n s t r u c t i o no fi n f o r m a t i o nn e t w o r k s f o rt h ea p p l i c a t i o no fw e l d i n gt e c h n o l o g yf o ra u t o m a t i cw e l d i n gl i n e ，t h es t u d i e s o nd e s i g no ft h ec o n t r o ls y s t e mo fa u t o m a t i cw e l d i n gl i n eo nt h eb o o m c a r r i e do u ti n t h et o p i c s ，d e s i g n i n ga n dr e s e a r c h i n ga r o u n dt h ek e yt e c h n o l o g y i nt h ew e l d i n g p r o d u c t i o n l i n ec o n t r o ls y s t e m ，p r o p o s e sf e a s i b l e c o n t r o ls y s t e md e s i g n ，l sa n e x p e r i m e n ti nt h ef i e l do fw e l d i n gp r o d u c t i o nl i n ed e s i g n k e yw o r d s ：w e l d i n gp r o c e s s ；w e l d i n gp r o d u c t i o nl i n e ；p l c ；f i e l d b u s ； i v 硕上学位论文 目录 学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书i 摘要i i a b s t r a e t i i i 插图索引v i i i 附表索引x 第l 章绪论1 1 1 焊接工艺与发展1 1 1 1 焊接的定义及特点1 1 1 2 焊接工艺的研究内容1 1 1 3 焊接工艺要素2 1 1 4 焊接工艺的发展3 1 2 焊接自动化4 1 2 1 焊接自动化的基本内容4 1 2 2 焊接生产线的基本组成4 1 2 3 焊接生产线的分类及其特点5 1 3 我国工程机械的发展现状6 1 4 论文的主要研究内容及实际意义7 1 5 本课题的难点8 第2 章焊接生产线工艺分析和设计9 2 1 臂架总体结构“1 0 2 2 臂架的零部件分析1 0 2 3 工位方案设计1 2 2 3 1 焊装线的基本形式1 2 2 3 2 物料输送方案1 3 2 3 3 工位方案设计”1 4 2 4 臂架工艺设计1 5 2 4 1 第一工位工艺设计15 2 4 2 第二工位工艺设计1 7 2 4 3 第三工位工艺设计2 0 2 4 4 第四工位工艺设计2 3 2 4 5 第五工位工艺设计2 4 v 泵车臂架自动焊接生产线控制系统设计 2 4 6 第六工位工艺设计2 6 2 4 7 第七工位工艺设计2 7 2 4 8 第八工位工艺设计2 9 2 5 本章小结3 0 第3 章焊接生产线设备配置31 3 1 焊装夹具3 1 3 1 1 焊装夹具的组成及原理一3 1 3 1 2 夹具的控制方式3 1 3 2 弧焊机器人3 2 3 2 1 焊接机器人概述3 2 3 2 2 本项目选用机器人型号3 4 3 2 3 控制方式3 5 3 3 西门子p l c 一3 6 3 4 搬运装置3 8 3 5 变位装置3 8 3 6 本章小结一3 9 第4 章控制系统设计4 0 4 1 系统总体控制要求4 0 4 2 系统框图4 1 4 3p l c 控制系统设计4 2 4 3 1 设计原则4 2 4 3 2p l c 控制系统设计4 2 4 4 工位控制设计4 4 4 4 1 工位动作流程4 4 4 4 2 输入输出控制设计4 4 4 4 3p l c 选型配置4 5 4 4 4i 0 地址分配4 7 4 4 5p l c 顺序动作表4 8 4 5p l c 控制系统电气原理图4 8 4 6p l c 控制系统抗干扰设计一4 9 4 6 1 现场工作环境4 9 4 6 2 硬件方面5 0 4 6 3 软件方面5 0 4 7 本章小结5l 第5 章系统网络结构及方案设计5 2 v l 硕士学位论文 m 5 1 网络结构5 2 5 1 1 网络控制要求5 2 5 1 2 网络结构5 2 5 2 工业以太网5 3 5 2 1 以太网的特点5 3 5 2 2 以太网络拓扑设计5 4 5 3 现场总线组网5 5 5 3 1p r o f i b u s 现场总线5 5 5 3 2p r o f i b u s 数据传输一5 5 5 3 3 现场总线网络设计与组建5 6 5 4m p i 网络j 5 9 5 4 1m p i 通信扩展6 0 5 4 2m p i 网络地址设置6 0 5 5 网络组态设置61 5 5 1 控制器软件组态一6 1 5 5 2 网络组态6 1 5 6 本章小结6 1 总结和展望6 2 参考文献6 4 致 射6 7 附录a 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录6 8 附录b 各型臂架外形尺寸图6 9 附录c 各工位动作流程图7 3 附录d 各工位i o 地址分配表8 1 附录e 各工位动作顺序表“9 l v i i 泵车臀架自动焊接生产线控制系统设计 插图索引 图1 1 焊接自动化发展框图4 图1 2 焊接生产线主要工序及设备5 图2 1 第4 号臂架尺寸结构1 0 图2 2 第4 号臂架结构11 图2 3 臂架头端结构“1 1 图2 4 臂架中部结构1 1 图2 5 臂架尾端结构1 2 图2 6 生产线工位布局1 4 图2 7 焊接生产线的作业流程1 5 图2 8 开形筋板架15 图2 9 井形筋板架1 6 图2 1o 第一工位夹具16 图2 1 1 第一工位定位夹紧过程1 7 图2 。1 2 第二工位1 8 图2 1 3 第二工位侧板定位1 9 图2 1 4 第二工位夹紧装置1 9 图2 1 5 第二工位底板定位2 0 图2 1 6 第三工位2 0 图2 1 7 第三工位底板定位一2 l 图2 1 8 第三工位侧板定位2 2 图2 1 9 第三工位箱体组对2 2 图2 2 0 第四工位2 3 图2 2l 第四工位定位一2 4 图2 2 2 第五工位一2 5 图2 2 3 第六工位一2 6 图2 2 4 第七工位一2 7 图2 2 5 第八工位”2 9 v i l l 硕士学位论文 图3 1 焊装夹具结构3 1 图3 2 弧焊机器人与点焊机器人3 4 图3 3i r b1 4 0 机器人工作区域示意图3 5 图3 4 西门子s 7 3 0 0p l c “3 7 图3 5 变位机3 9 图4 1 焊接生产线组成4 l 图4 2 控制系统框图4 2 图4 3 生产线控制系统结构4 3 图4 4 第三工位焊接控制流程图4 5 图4 5 西门子313 c 2d p 型p l c “4 6 图4 62 4 v 直流电源“4 6 图4 7 第三工位电气控制原理图“4 9 图5 1 生产线网络结构5 3 图5 2 生产线组网结构方案一5 4 图5 3p r o f i b u s d p 总线通信循环时间5 8 图5 4m p i 通信6 0 附图l 第一工位焊接控制流程图7 3 附图2 第二工位焊接控制流程图7 4 附图3 第三工位焊接控制流程图7 5 附图4 第四工位焊接控制流程图7 6 附图5 第五工位焊接控制流程图7 7 附图6 第六工位焊接控制流程图7 8 附图7 第七工位焊接控制流程图7 9 附图8 第八工位焊接控制流程图8 0 i x 泵车臂架自动焊接生产线控制系统设计 附表索引 表1 1 焊接方法的发明年代及发明国家2 表2 1 四种输送方式的综合性能比较1 4 表3 1i r b1 4 0 机器人的主要技术参数3 5 表4 1 第三工位i o 地址分配表4 7 表4 2 第三工位动作顺序表4 8 表5 1r s 4 8 5 的传输特征5 6 表5 2 传输速度与电缆长度关系5 6 表5 3 第三工位p r o f i b u s d p 站点地址5 7 表5 4 系统缺省的m p i 地址”6 0 附表1 第一工位i o 地址分配表8 1 附表2 第二工位i o 地址分配表8 1 附表3 第三工位i o 地址分配表8 2 附表4 第四工位i o 地址分配表8 3 附表5 第五工位i o 地址分配表8 4 附表6 第六工位i o 地址分配表8 5 附表7 第七工位i o 地址分配表8 7 附表8 第八工位i o 地址分配表8 8 附表9 各工位i o 地址汇总9 0 附表1 0 第一工位动作顺序表一9 l 附表1 1 第二工位动作顺序表9 1 附表1 2 第三工位动作顺序表9 1 附表1 3 第四工位动作顺序表9 2 附表1 4 第五工位动作顺序表”9 3 附表1 5 第六工位动作顺序表9 4 附表1 6 第七工位动作顺序表”9 5 附表1 7 第八工位动作顺序表9 6 x 硕士学位论文 1 1 焊接工艺与发展 第1 章绪论 在现代化工业生产中，焊接已经成为金属加工的重要手段，它被广泛应用在 航空、航天、造船、桥梁、石油、化工、电力、冶金、建筑、金属结构、核电工 程、微电子技术以及机械制造【l 】等各工业部门，焊接在国家建设中的作用毋庸置 疑。随着科学技术的不断发展，焊接已经成为一门独立学科。 1 1 1 焊接的定义及特点 焊接是通过对加工工件进行加热或加压，使用特殊的填充材料，使工件相结 合成一个整体。 焊接具有以下特点： ( 1 ) 与铆接相比，焊接更加节省金属材料，进而减少结构重量；与粘接相比， 焊接强度高，其接头的承载能力可以达到与焊件材料相同强度。 ( 2 ) 焊接工艺简单，生产效率高，焊接既不像铸造需要进行制作木型、造砂 型、熔炼、浇铸等一系列工序；也不像铆接需要开孔、制造铆钉并加热等，从而 缩短了生产周期【2 1 。 ( 3 ) 焊接质量高。焊接接头不仅强度高，而且其他性能如物理性能、耐热性、 耐腐蚀性及密封性都能够与焊件材料相匹配。 ( 4 ) 焊接可以化小为大，并可以将不同材料连接成整体形成双金属结构，还 可以将不同种类的毛坯连接成铸一焊、铸一锻一焊复合结构，最大限度地发挥材 料的潜力，提高设备利用率，用较小的设备制造出大型的产品。 1 1 2 焊接工艺的研究内容 焊接工艺是基于生产性质、图样和技术要求，结合现有条件，运用现代化焊 接技术、知识和先进生产经验，确定产品的加工方法和程序，是焊接过程中的一 整套技术规定。焊接工艺包括焊前的准备、焊接材料、焊接方法、焊接顺序、焊 接操作的最佳选择以及焊后的处理等。制定焊接工艺是焊接生产的关键部分，其 合理与否直接影响产品制造质量、生产效率和制造成本，而且是管理生产、设计 焊接夹具和焊接车间的主要依据。 焊接工艺的核心是焊接方法，其发展过程代表了焊接工艺的进步。不同焊接 方法的发明年代及发明国家见表1 1 所示。目前，许多新的焊接工艺已应用于焊 接生产，大大提高了焊接效率和焊接质量，如俄罗斯汽车工业科学研究所发明的 泵车臂架自动焊接生产线控制系统设计 氙灯焊接新工艺，为金属、非金属材料焊接提供了广泛的可能性，其生产成本远 低于激光焊。 表1 1 焊接方法的发明年代及发明国家 1 1 3 焊接工艺要素 概括地说，焊接工艺要素包括对接头性能和致密性起决定性作用的所有工艺 因素。除了焊接方法外，焊接工艺要素还包括焊接接头的形式与拘束度、焊前的 加工和准备、焊接材料的种类和规格、焊接材料、焊前预热、层间温度和低温后 热处理、焊后热处理、焊接能量参数、操作技术、焊缝检查等【3 】。这些焊接工艺 要素都应在焊接工艺评定中予以考虑，并在焊接工艺规程中做出明确的规定。 ( 1 ) 焊接接头设计的基本原则 焊接接头已成为整个金属结构不可分割的组成部分，它对结构的可靠性和使 用寿命有着决定性的影响。焊接接头的设计主要包括确定接头的形式和位置、设 计坡口形式和尺寸、制定对接头质量的要求等。 ( 2 ) 焊接材料的基本要求 焊接材料按作用可分为焊接填充材料和焊接辅助材料两大类。焊接材料应对 焊接区提供良好的保护，防止各种有害气体的侵入，并通过适当的冶金反应将焊 缝金属合金化，使焊缝金属具有较高的抗裂性和符合要求的各项性能。 焊接材料的选择根据焊接结构的制造工艺、焊接方法的不同而不同。对于一 些重要的焊接结构和焊接接头按等原则设计的焊接结构，应按焊接接头性能的要 求和焊接结构部件的所有制造工艺对接头性能的影响结合各种焊接方法的冶金 特点来合理选择焊接材料。 ( 3 ) 焊接热处理 2 硕士学位论文 焊前预热：是防止厚板件、低合金钢和中合金钢接头产生焊接裂纹的最有效 的措施之一，是决定接头致密性和性能的重要因素。 低温后热处理( 简称后热) ：焊接结束后，将焊件或整条焊缝立即加热到 15 0 - 2 5 0 温度范围，并保持一段时间。后热主要用于焊前预热不足以防止冷裂 纹的形成以及焊接性较差的低合金钢。但低温后热处理对于强度级别高于 6 5 0 m p a 、壁厚大于8 0 m m 的接头，不是可靠的防裂措施。 消氢处理：为了消除氢在焊缝表层下的富集，防止引起的横向延迟裂纹，可 将焊件或整条焊缝在3 0 0 以上温度加热一段时间，即进行消氢处理。消氢处理 必须在焊接结束后立即进行。消氢处理的温度为3 0 0 - 4 0 0 ，消氢时间为1 - 2 h 。 在某些情况下，消氢处理还可取代低合金钢厚壁焊件的中间消除应力处理过程。 焊后热处理：焊接后为改善焊接接头的组织和性能或消除残余应力而进行的 热处理，是焊接工艺的重要组成部分，它与焊件材料的种类、型号、厚度、选用 的焊接工艺、焊接材料及对接头性能的有密切关系，是保证焊件使用性能和寿命 的关键工序。 1 1 4 焊接工艺的发展 焊接技术的发展比起其他热加工工艺的发展要晚一些，它从1 9 世纪末2 0 世 纪初开始发展的。因为它具有一系列技术和经济上的优势，所以发展迅速。到目 前为止，已有超过5 0 种焊接方法不同程度地应用在生产和工程上。除生产率较高 的埋弧自动焊和被广泛使用的手工电弧焊以外，高效率的气电焊、电渣焊、真空 电子束焊接、等离子焊接，激光焊接等也日益广泛地应用到各工业部门。此外， 近年来一些工业发达的国家还正在大力研究离子束焊接、太阳能焊接，以及微波 焊接等新工艺。焊接设备已从最原始的交流变压器【4 】、电动机驱动直流弧焊机和 硅整流电源，发展到晶闸管整流电源、晶体管电源、逆变型电源以及微机控制焊 接电源。焊接工艺装备已从简单的操作机、滚轮架、变位器和翻转胎等发展到全 自动化的专用成套焊接装备和焊接加工中心。焊接机器人和柔性制造系统也开始 在专业化生产中发挥作用。焊接接头的各种无损检测技术，如表面磁粉探伤、x 射线探伤、超声波探伤和渗透探伤法，得到了广泛的应用。 随着生产规模和科学技术的发展，焊接自动化控制系统也有很快的发展。在 一些工业发达的国家中已有许多程序控制的焊接自动生产线，一些工业部门，如 汽车制造，水下工程和核电站安装与维修，还有一些属于危险作业的焊接部位已 采用电子计算机控制的机械手、机器人或遥控全位置焊接机。 计算机技术的发展对推动现代焊接技术起到了至关重要的作用。从计算机辅 助焊接材科配方设计、到焊接材料生产过程的计算机质量监控，从焊接过程计算 机测试到焊接过程计算机在线质量控制，从利用计算机进行绘制机械零部件图和 泵车臂架自动焊接生产线控制系统设计 电路板设计图到计算机分析电路、仿真设计，甚至计算机直接嵌入到焊接设备中 形成计算机智能控制系统。 1 2 焊接自动化 焊接结构生产自动化过程的核心技术是焊接自动化，这是一个非常宽泛的概 念，它代表了整个焊接产品加工技术的发展趋势。 1 2 1 焊接自动化的基本内容 焊接自动化发展历程如图1 1 所示。可看出，是由点自动化( 单机自动焊) 、线 自动化( 焊接生产线) 向全面自动化( 多焊接机器人加工系统) 【5 】发展。 图1 】焊接自动化发展框图 焊接自动化应包括以下基本部分： ( 1 ) 多机器人、传输装置、变位机、检测装置等构成的加工系统。 ( 2 ) c a d c a m 系统，包括焊接产品设计、产品工艺设计，以及加工工序、加 工过程、加工质量的计算机控制。 ( 3 ) 计算机管理系统，包括单台自动机的管理、自动线的管理、自动化车间 的管理、自动化工场的管理，实质上是一个有机的信息收集、处理、分析、决策 控制系统。 1 2 2 焊接生产线的基本组成 焊接生产线f p r o d u c t i o nl i n eo f w e l d i n g ) ，是指必须经过焊接工艺才能完成完 整产品的综合生产线，必然包括专用焊接设备( 激光器、机器人等) 、辅助工位 设备( 7 - 艺装备、辅助器具等) 以及各种传输装置等。 现代焊接生产线是加工、装配、焊接、无损检验等各种作业中心与焊件的上 料、卸料、传输等各种机械装置及生产线的电气控制及通信系统等的综合组合体， 即机电一体化。 焊接生产线工序安排及其所用生产设备如图1 2 所示。 4 嚣 硕士学位论文 图1 2 焊接生产线主要工序及设备 由于焊接结构的多样化以及生产过程的复杂性，也由于焊接生产类别的不同， 焊接生产线的组成和机械化、自动化、柔性化的程度亦是不同。但是从提高生产 率、降低成本、提高质量、增强产品竞争力出发，应加强以下工作： ( 1 ) 提高材料预处理与备料工序的机械化、自动化【6 j 。 ( 2 ) 采用先进、高效的焊接工艺，研制开发各种专用自动焊机，实现焊接过 程的机械化和质量控制。 ” ( 3 ) 采用先进的起重输送机械，并在各工位和工位区间配置专用的区域性起 重运输设备及传送带，组成立体运输网络。 ( 4 ) 大量使用机械化程度高的变位机、操作机、焊接夹具等工艺装备和辅助 器具，以使焊缝处于最佳焊接位置( 平焊或船形焊位置) 。 (