装载机铲斗焊接模拟仿真与质量控制

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1、分类号:TH1210710-20108181专业硕士学位论文装载机铲斗焊接模拟仿真与质量控制李志芳导师姓名职称宋绪丁教授申请学位级别工程硕士学科专业名称机械工程论文提交日期2015年4月10日论文答辩日期2015年6月4日学位授予单位长安大学WeldingSimulationandOptimizationResearchofLoaderBucketAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiZhifangSupervisor：Prof.SongXudingChang’anUniversity,Xi’an,China摘

2、要众所周知，装载机铲斗存在空腔结构较为复杂、焊缝密集、且角焊缝偏多，应力集中较大的特点，目前虽然使用智能化弧焊机器人焊接系统焊接效率较高，但是弧焊变形问题以及严重焊接缺陷成为行业目前相对突出、普遍的难题。本文将装载机铲斗的焊接变形和焊接缺陷控制作为主要研究对象,重点从以下三个维度实施了针对性的研究、改善和提升，通过现场验证的方式对改善效果进行了评估，最终达到项目的预期目的。采用先进的仿真技术进行模拟，优化焊接参数及焊接顺序。通过PRO/E建立模型，ESISYSWorld对模型进行网格划分，输入焊接顺序计算出相应变形量及内应力大小，对焊接顺序提出改进方法,预测结构件变形

3、趋势。在焊接试验及焊接仿真的基础上，对铲斗焊缝逐一进行仿真，通过焊接机器人编程调整焊接顺序，统计各区域焊缝对变形的影响，制定出变形量最低的合理工艺规范，使其变形量降为最低。针对装载机铲斗结构的复杂性，弧焊机器人在生产应用中存在着一些突出问题：焊接缺陷严重，机器人故障率、停机率高，生产效率和生产质量都不能满足公司质量要求和产能需求。结合国内外几种弧焊机器人的设计原理，对弧焊机器人系统及生产工艺进行了系统的改善，如：机器人送丝系统改进，清枪系统优化，机器人编程的改善等，大大降低了焊接缺陷。为自动化焊接设备在中厚板大型复杂结构上的应用提供了范例。通过对铲斗焊接过程的分析及弧

4、焊机器人的寻位特点，结合焊接仿真结果，对铲斗的结构形式、焊接顺序都进行了优化，并制定了详细的拼点作业指导书、通焊作业指导书等，同时通过加强对操作者的培训等措施，使得焊接变形得到有效控制，焊接缺陷大大减少。整个项目实施后，使铲斗主刀板的焊接变形减小30%~50%，焊后校正时间减少50%。铰接板开档尺寸控制在合格尺寸范围内。焊接缺陷减少了60~80%提高了产品质量，并且同步提升了生产效率。关键词：装载机铲斗、焊接变形、焊接机器人、焊接工艺iAbstractAsisknowntoall,theloadershovelhasthecharacteristicsofcavity

5、withcomplexstructure,denseweldsandlargerstressconcentration,althoughtheefficiencycanbeincreasedwiththeintelligentuseofarcweldingrobot,butweldingdeformationproblemandcriticalweldingdefectbecomemorerelativelyprominentandgeneraltopics.Sothisarticlemainresearchisloadershovel’sweldingdeforma

6、tionandcriticaldefectcontrol,tostudyandimprovetheimplementationandpromotefromthreedimensions,thedesiredpurposeoftheprojecthasbeenachievedbythefieldtestmethodfinally.Optimizingweldingprocessparameterandsequencecandecreasetheshoveldeformationtoaminimumthroughtheadvancedweldingsimulationte

7、chnology.ThistopicwillestablishthemodelthroughPRO/E,ESISYSWorldmakemeshingforthemodel,thencalculaterelativedeformationandstressintensitythroughweldingsequenceinput.Basedontheweldingtestandweldingsimulation,simulationofthebucketweldonebyone,byadjustingweldingsequenceweldingrobot