多规格船用锚链横档自动焊接设备的研究与设计

摘要

为了实现锚链横档相贯线焊缝的自动焊接，研究与设计一套多规格船用锚链横档自动焊接设备。
　　在对国内外自动焊接设备发展分析的基础上，结合锚链横档相贯线焊缝的空间三维特征，建立了正交相贯线数学模型以及焊枪速度和焊枪空间姿态模型。比较了焊接时常用的焊缝机械跟踪和激光视觉跟踪系统，确定了锚链横档相贯线焊缝焊接的跟踪方法。分析了相贯线焊缝的焊接工艺、加工工序和设计难点，确定了设备的整体设计方案。
　　设备采用模块化设计方式，采取间歇焊接策略完成整条锚链的焊接。即先在平焊位置上只进行垂直链环横档的焊接，然后将整条锚链翻转90°再进行相邻横档的焊接。通过焊缝识别跟踪系统实现焊缝起点的定位和相贯线焊缝的跟踪，使用焊接机器人顺利地实现锚链横档的自动焊接。
　　对设备的机械传动系统、固定平台和焊接工位等部件进行了三维建模，分析了各自的工作原理并细化了各部分结构。对电机、丝杠等重要部分进行了受力简化和校核计算。以西门子S7-200可编程控制器为控制核心，搭建了焊接设备的控制系统。完成了系统的I/O端口和内部地址的分配并编写了系统的控制程序。最后基于计算机模拟对控制系统进行了程序调试和运行。
　　本文针对锚链横档相贯线焊缝设计的自动焊接设备解决了传统手工焊接效率低、焊接质量不稳定等问题，不仅满足了不同规格锚链横档的焊接需求，也为类似焊接设备的研究和开发提供了参考。

目录

1绪论

1.2 自动化焊接设备现状

1.3 传统样机与虚拟样机

1.4课题的研究背景及意义

1.5课题主要研究内容

2 相贯线焊缝的定位与跟踪及总体方案设计

2.1机械跟踪系统

2.2 激光视觉跟踪系统

2.3 机械跟踪系统与激光视觉跟踪系统对比

2.4 自动焊接设备的焊缝定位与跟踪

2.5 本章小结

3 锚链横档自动焊接设备整体方案设计

3.2 设备功能分析

3.3 驱动、传动方案和控制方案设计

3.4 本章小结

4 锚链横档自动焊接设备结构方案设计

4.1 机械结构整体布局

4.2 机械部分模块设计

4.3 主要部件的校核计算

4.4 设备的焊接步骤

4.5 本章小结

5 锚链横档自动焊接设备控制系统方案设计

5.1 PLC概述

5.2 焊接设备的PLC选型及设计

5.3 生产线控制系统软件设计

5.4 软件的实验室调试

5.5 PLC的抗干扰

5.6 本章小结

结论

参考文献

致谢

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