试析基于ansys随焊锤击控制系统的研究

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1、河北农业大学硕士学位论文基于ANSYS随焊锤击控制系统的研究姓名：蔡金金申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：马跃进20080608摘要焊接是一种重要的材料加工工艺，它广泛应用于国民经济的各个领域。但是在焊接过程中不可避免的会产生焊接残余应力、裂纹、气孔等缺陷。消除焊接应力、防止裂纹产生是焊接领域广泛关注和研究的重要课题之一，同时焊接过程的自动化和智能化也已经成为当今焊接技术的发展方向，随焊锤击装置可以在焊接过程中自动对焊道焊缝及近缝区金属进行锤击处理，以消除焊接残余应力，改善焊接结构，提高焊接质且

2、里。目前随焊锤击设备实现了根据具体的焊接温度适时锤击，但不能针对不同材料对锤击频率和锤击力进行有效、独立调节，而且人机交互效果差，同时获得优化参数需要大量的实验，耗费大量的人力、物力。针对这些问题，本课题以单片机作为控制系统的核心，利用ANSYS对随焊锤击过程进行温度场应力场计算模拟，结合焊接试验结果获得优化参数，通过控制电路对锤击进行控制，使电磁锤的锤击频率、锤击力和锤击位置能根据焊接温度参数的变化不断调整，实现自动化随焊锤击的目的。充分考虑了通用性和各种抗干扰措施，设计了系统的控制电路。设计的主要过程是：

3、首先，通过ANSYS对温度场以及应力场进行分析，为确定最佳锤击时机提供可靠的温度参数，并通过实验获得较为完善的锤击参数数据库，针对不同材料对参数进行智能化调用。然后以AT89C52单片机为核心，通过LCD(LiquidCrystalDisplay)与键盘组成的人机交互系统选择锤击参数，包括锤击频率、锤击力、锤击温度等。每一种参数根据不同材料给定了参数选择范围，通过温度采集模块获得实时温度，并和设定温度进行比较，当温度达到设定温度时，再通过DA转换来调整和控制锤击频率、锤击力，使其保持在设定值。系统主要由键盘显

4、示模块，温度采集模块，锤击参数控制模块等几部分组成。系统的软件部分均采用C语言编程，同时为保证单片机系统的可靠运行，结合焊接的实际情况，从硬件和软件两个方面分析了系统存在的干扰，并运用了有效的抗干扰措施。通过对随焊锤击控制系统设计的改进，系统拥有较好的可视化平台，具有锤击参数的键盘给定和实时显示等功能，能够实现电磁锤根据锤击参数变化调节锤击频率、锤击力和锤击位置的准确控制，从而可有效的锤击焊件，达到降低和消除焊接残余应力、避免焊接裂纹产生的目的。该控制系统具有工作稳定，抗干扰能力强、效率高、动态响应快等特点，

5、较好的满足了随焊锤击过程智能控制的要求。关键词：随焊锤击；ANSYS：单片机；控制系统；参数控制StudyonControlSystemofWeldingwithTrailingPeeningEquipmentBasedonANSYSAuthor：Caijin-jinSupervisor：Mayue-jinMajor：AgriculturalMechanizationEngineeringAbstractTheweldingisonekindofimportantmaterialprocessingcraft

6、，Itisappliedineachdepartmentofnationaleconomywidely．Buttheoverwhelmingmajorityweldingprocessallcanengendercomplexweldingresidualstress，crack,blowholeandSOonintheworkpiece，Itisoneoftheweldsdomainwidespreadattentionandimportantresearchtopicstoeliminatewelding

7、stressandreduceweldingcrack．AutomationandintelligenceofweldingProcessbecomemoreandmorepopularinweldingtechnologies．Weldingwithtrailingpeeningequipmentcanactualizerealtimehammeringtreatmenttoweldingseamandthemetalthatclosetoweldingseaminthecourseofwelding，in

8、ordertodispelresidualstress，melioratethestructureofweldingimprovethequalityofwelding．Nowadaysthesystemisabletohammeratthemomemaccordingtotheconcretewelding．ButCannotgivetheeffectiveandindependentregula