自动化点焊控制系统设计毕业论文.doc

自动化点焊控制系统设计毕业论文 目 录 引言 1 1 研究综述 2 1.1 研究自动化焊接发展意义 2 1.2 国内外研究现状、发展动态 2 2 自动化点焊技术概述 5 2.1 现代点焊自动化技术特点 5 2.2 自动化点焊设备种类及结构组成 5 2.3 点焊的基本原理与参数选择 5 2.3.1 点焊焊接参数 6 2.3.2 焊接参数间相互关系及选择 8 3 可编程控制器概述 10 3.1 PLC定义 10 3.2 PLC的产生 11 3.3 PLC的结构 11 3.3.1 中央处理单元(CPU) 12 3.3.2 存储器 13 3.3.3 I/O模块 13 3.3.4 电源 13 3.3.5 PLC系统的其他设备 13 3.4 PLC的机构类型 14 3.5 PLC的工作原理 14 3.6 PLC的基本性能指标 15 4 点焊控制系统总体方案设计 17 4.1 系统设计要求 17 4.2 机械结构的设计 17 4.2.1 床身结构设计 18 4.2.2 焊抢结构的选择 18 4.3 动力装置的选择 19 4.3.1 伺服电机 19 4.3.2 步进电机 19 4.3.3 伺服电机与步进电机系能比较 20 4.3.4 步进电机驱动器 21 4.4 传动系统的设计 24 4.4.1 丝杆的选择 25 4.5 传感器的选择 25 4.6 气缸的选用 26 4.7 夹具设计 29 4.8 焊接电源机箱 29 4.9 控制I/O表 30 4.10 三维模型简图 31 5 点焊控制系统的实现 32 5.1 控制系统简图 32 5.2 点焊过程流程图 32 5.3 焊接控制的实现 33 6 制作模型图和控制电路板 34 6.1 数模的模拟 34 6.1.1 CATIA软件简介 34 6.1.2 模拟仿真 34 6.2 PCB制作流程 34 6.3 硬件系统 35 6.3.1 硬件控制系统的准备 35 6.3.2 制作板时注意事项 35 6.4 触摸屏的制作 36 6.5 系统的整体调试 37 6.5.1 调试效果 37 7 结论 38 谢 辞 40 参考文献 41 附 录 42 附录1 PLC接线图 42 附录2 逻辑流程图 43 附录3 程序梯形图 45 引言 自动化焊接技术是先进制造技术的重要组成部分，随着电子技术、计算机技术、数控技术、传感器技术以及机器人技术的高速发展。自动化焊接已向数控化、智能化、专机化、精密化、大型化发展，尤其在汽车、航空航天、石油化工、建筑、船舶工业等领域应用尤为重要。根据自动化程度，自动化焊接设备可分为以下三类：1）刚性自动化焊接设备可称为初级自动化焊接设备，其大多数是按照开环控制的原理设计的。虽然整个焊接过程由焊接设备自动完成，但对焊接过程中的波动不能进行闭环的反馈系统，不能随机纠正可能出现的偏差。 2）自适应控制自动化焊接设备 自适应控制的焊接设备是一种自动化程度较高的焊接设备，它配用传感器和电子检测线路，并对主要的焊接参数进行实行闭环的反馈控制。整个焊接过程将按预先设定的程序和工艺参数自动完成智能化自动焊接设备 它利用各种高级的传感元件，并借助计算机软件系统，数据库和专家系统具有识别、判断、实时检测，运算、自动编程、焊接参数存储和自动生成焊接记录文件的功能。1 研究综述 1.1 研究自动化焊接发展意义 目前，我国已经连续三年成为全球最大的钢材生产和消费国，到现在我钢产量已突破6亿顿，占全球产量的百分之三十多。焊接被誉为是钢铁的“裁缝”，在各个领域中焊接是主要的应用手段。焊接有许多种种类，弧焊、气焊、电阻焊等，现在我所设计的为电阻焊，电阻焊有点焊、缝焊、对焊等。而汽车行业的高速发展带动了焊接技术的发展，点焊在汽车行业应用尤为多，包括汽车车架、箱体盖板、零件结合等。 目前在焊接这一领域，国外已经实现机器人来完成焊接的任务。就拿德国的KUKA机器人来说，它可以实现全闭环的控制，能完成空间复杂的焊接任务。全球的机器人占有率，德国和日本占据大部分，而且应用可靠、效率高。在汽车制造和汽车零部件生产企业中的焊接机器人占了全部的焊接机器人的百分之七十六，是我国焊接机器人最主要的用户。我国焊接机器人的应用起步较晚，主要用于汽车、工程机械和摩托车行业。大多数机器人都是从国外引进，故发展受国外的限制。随着国产设备的不断提升，机器人的发展也开始追赶上来。除了机器人，还有很多坐标类型的设备不断在应用，在控制发面能完成较复杂的工作，在点焊中，应用还是非常广。 由于电阻焊过程相当复杂，包含了多种影响因素，例如：被焊材料、电流、电极压 力、通电时间、电极端面形状及尺寸、分流、焊点离边缘的距离、板厚、工件表面状态等，而且这些因素之间互相联系，有一定的交互作用。同时，加之焊接过程中熔核的不可见性及焊接过程