【摘要】：本課題設(shè)計(jì)開發(fā)了拉拔式摩擦塞焊設(shè)備的控制系統(tǒng),包括硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā),并針對(duì)拉拔式摩擦塞焊的工藝特點(diǎn)進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn)。拉拔式摩擦塞焊設(shè)備的控制系統(tǒng)以西門子S7-300系列PLC為核心,通過314C-2DP系統(tǒng)處理器擴(kuò)展SM331模擬量輸入和SM332模擬量輸出模塊,進(jìn)行拉拔式摩擦塞焊工藝過程控制。在主軸動(dòng)力單元內(nèi)部設(shè)置轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)定主軸轉(zhuǎn)速,通過主液壓泵、液壓馬達(dá)實(shí)現(xiàn)主軸的轉(zhuǎn)速控制和調(diào)節(jié)。在液壓油路中設(shè)置壓力傳感器測(cè)定油缸壓力,通過比例溢流閥實(shí)現(xiàn)溢流壓力控制和調(diào)節(jié)。在主軸動(dòng)力單元內(nèi)部設(shè)置位移傳感器測(cè)定油缸位移,通過比例換向閥實(shí)現(xiàn)油缸的運(yùn)動(dòng)控制和調(diào)節(jié)。所有傳感器的信號(hào)都接入PLC,通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ),并在工控機(jī)的人機(jī)界面上進(jìn)行顯示。在拉拔式摩擦塞焊設(shè)備的軟件設(shè)計(jì)中,應(yīng)用STEP 7軟件編寫控制程序,應(yīng)用WinCC軟件設(shè)計(jì)人機(jī)界面。結(jié)合拉拔式摩擦塞焊的工藝特點(diǎn),對(duì)設(shè)備的各部位提出了基本控制要求,將控制程序的設(shè)計(jì)分為手動(dòng)控制程序和自動(dòng)焊接程序兩部分。手動(dòng)控制程序可分別實(shí)現(xiàn)主軸的旋轉(zhuǎn)控制、油缸的壓力控制和油缸的運(yùn)動(dòng)控制;自動(dòng)控制程序可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)拉拔式摩擦塞焊的焊接過程。所有的操作均可在人機(jī)界面上進(jìn)行。實(shí)際的試驗(yàn)證明,該系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性和可靠性,可得到較高的質(zhì)量的焊縫。拉拔式摩擦塞焊工藝試驗(yàn)在自主研發(fā)的設(shè)備上進(jìn)行,通過拉拔式摩擦塞焊工藝試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),焊接接頭易出現(xiàn)頂部未焊合、中部未焊合和底端缺陷。根據(jù)焊接工藝試驗(yàn)分析,適當(dāng)控制主軸進(jìn)給速度將顯著改善接頭質(zhì)量,在主軸轉(zhuǎn)速為6000 rpm,焊接壓力為20 kN,頂鍛壓力為20 kN的條件下,主軸進(jìn)給速度為2.0mm/s時(shí),焊接接頭質(zhì)量最高。
【圖文】：

摩擦塞焊示意圖

3圖 1-2 拉拔式摩擦塞焊原理示意圖（a）焊前階段（b）焊接階段（c）頂鍛階段1.3 摩擦塞焊的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1 國外研究現(xiàn)狀上世紀(jì)末，，英國國際焊接研究所（The Welding Institute，TWI）為解決海洋構(gòu)的修補(bǔ)問題，提出了頂鍛式摩擦塞焊技術(shù)。TWI 對(duì)此進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)研工作。研究材料較廣，涉及鋼、鋁、鎳基合金以及青銅合金等。主要研究了不
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V261.34

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2599349