试析基于电磁控制的随焊锤击自动控制系统的研究

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1、河北农业大学硕士学位论文基于电磁控制的随焊锤击自动控制系统的研究姓名：卢美久申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：马跃进2009-06-13摘要焊接是一种重要的材料加工工艺，是现代工业制造技术的重要组成部分，它广泛应用于国民经济的各个部门，在现代工业中占据着十分重要的地位。然而，在焊接加工中由于局部的不均匀加热与冷却过程导致焊接温度场分布极不均匀，温度变化范围很大，同时伴随着相变，使焊件各部位产生了不同程度的膨胀和收缩，因此不可避免地产生了复杂的焊接残余应力。焊接残余应力是影响焊接结构性能、安全可靠性和制造工艺性的重要因素，对焊接结构的质量有非常不

2、利的影响。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，随焊锤击是近些年发展起来的焊接新技术，它在成功防裂的前提下，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，从而真正实现动态低应力、小变形、无热裂焊接。为了实现随焊锤击系统低成本、高质量、高效率的目的，在前期的研究基础之上，对随焊锤击自动化控制系统进行了研究。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。首先，前期研制的锤击参数控制电路均采用开环控制，要实现完全意义上的自动化控制以及更加精确的控制锤击参数

3、，而需要采用闭环控制。比如锤击参数控制的闭环控制。锤击频率信号时时反馈给单片机，进行PID运算再输出，从而减小误差。其次，以STC89C52单片机为核心，通过LED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语言编写主程序、初始化程序模块、焊接温度采集程序模块、PID

4、程序、锤击参数控制模块等程序。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。并在反复检验以后制作成PCB板;最后再进行实验和标定。关键词：焊接；随焊锤击；单片机；参数控制；闭环控制StudyonAutomatizationControlSystemofWeldingwithTrailingPeeningEquipmentBasedonElectromagnetismAuthor:Lumei-jiuSupervisor:Mayue-jinMajor:AgriculturalMechani

5、zationEngineeringAbstractTheweldingisonekindofimportantmaterialprocessingcraft，andwhichistheimportantconstituentofmodernindustrymanufacturetechnology.Itisappliedineachdepartmentofnationaleconomywidely.However，Processinginweldingthekindofpartialunevenheatingandundercoolingcausesnon-

6、uniformitydistributionextremelyintheweldingtemperaturefield,andtemperaturechangesinverywiderange.Atthesametime,alongwiththephase-change，eachpartofweldinghavevaryingdegreesofexpansionandcontraction，Thereforeinevitablyhaveacomplexweldingresidualstress.Weldingresidualstressistheimport

7、antfactorsthataffectweldedstructuresperformance,security,reliabilityandmanufacturingprocess，hasaverynegativeimpacttothequalityoftheweldedstructure.Itisoneoftheweldsdomainwidespreadattentionandimportantresearchtopicstoeliminateweldingstressandreduceweldingcrack.Atthesametime,theweld

8、ingprocessautomationandint