【正文】 ... 25 軸組件的裝配 ..................................................................................................................... 25 5 機構(gòu)運動虛擬設(shè)計 ................................................................................................................... 27 機構(gòu)運動虛擬設(shè)計功能概述 ............................................................................................. 27 機構(gòu)運動虛擬設(shè)計功能概述 ....................................................................................... 27 機構(gòu)運動虛擬設(shè)計功能的一般步驟 ........................................................................... 27 連接定義 ............................................................................................................................. 27 定義伺服電機 ..................................................................................................................... 28 創(chuàng)建運動分析 ..................................................................................................................... 28 運動仿真舉例 ..................................................................................................................... 29 河南機電高等?？茖W(xué)校 定義鏈條運動 ............................................................................................................... 29 定義絲杠傳動 ............................................................................................................. 30 6 結(jié)論與展望 ............................................................................................................................... 33 致 謝 ........................................................................................................................................... 34 參考文獻 ....................................................................................................................................... 35 河南機電高等?？茖W(xué)校 1 緒論 和 意義 氣電立焊是 80 年代發(fā)展起來的一種熔化極氣體保護電弧垂直對接焊方法，采用藥芯焊絲作熔化極，用能自動控制的上升系統(tǒng)帶動焊槍進行連續(xù)焊接，在水冷滑塊的強制成型作用下以 2CO 氣體保護實現(xiàn)單面焊雙面一次成型。 圖 氣電立焊 在焊接前，首先在焊接接頭的坡口反面安裝固定銅滑塊，坡口正面安裝一塊可隨焊槍一起運動的水冷滑塊。焊接時，藥芯焊絲和母材被電弧熔化形成熔池，并被限制在前后兩塊水冷滑塊及未熔化的母材之間，這樣，熔池上部受到 2CO 及熔渣的保護，藥芯焊絲熔化后產(chǎn)生的部分熔渣滲入到熔池與兩塊水冷滑塊的接觸面之間，對熔池起保護作用，同時也避免了銅滑塊被熔池熔化產(chǎn)生的粘連，保證了 焊接接頭的質(zhì)量。熔池下部被水冷銅滑塊冷卻凝固形成焊縫。隨著焊縫的形成，送絲機構(gòu)的小車和正面的銅滑塊沿垂直導(dǎo)軌自動向上移動，并保持距熔池的相對位置不變，以保證焊接過程的穩(wěn)定。 氣電立焊是由普通熔化極氣體保護焊和電渣焊發(fā)展而形成的一種熔化極氣體保護電弧焊方法。目前氣電立焊焊接材料主要采用 (金屬芯 )藥芯焊絲，其特點是生產(chǎn)效率高、成本低。氣電立焊屬于窄間隙焊，與其它窄間隙焊的主要區(qū)別是焊縫一次成型，而不是多道多層焊。所以其焊接效率及焊接質(zhì)量均較高，主要應(yīng)用于船舶的外殼板的中厚板焊接，也可應(yīng)用 于相應(yīng)尺寸的橋梁箱式梁腹板及大型儲罐側(cè)板的中厚板的焊接。目前通過船級社認可的 2CO 氣電立焊藥芯焊絲全部為國外廠商，而國內(nèi)研究生產(chǎn)的焊絲常常出現(xiàn)焊接力學(xué)性能不穩(wěn)定的情況，不能滿足國內(nèi)客戶的需求。所有氣電立焊藥芯焊絲的使用全都依賴進口，河南機電高等專科學(xué)校 而國內(nèi)目前應(yīng)用最多的是日本神鋼生產(chǎn)的 DWS43G和 DWS1LG兩種氣電立焊藥芯焊絲。 過去我國對氣電立焊的設(shè)備主要依賴進口，并被廣泛應(yīng)用于 石油天然氣的儲油罐建設(shè)這些設(shè)備 ， 雖然性能良好但價格昂貴 ， 國內(nèi)一些中小企業(yè)無力購買 ， 受進口設(shè) 備和國內(nèi)藥芯焊絲技術(shù)不過關(guān)的制約 ， 其應(yīng)用范圍和發(fā)展受到限制 。所以，開發(fā)擁有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的氣電立焊設(shè)備，以解決困擾我國眾多企業(yè)的焊接問題，成為當(dāng)務(wù)之急。 為了提高快速響應(yīng)能力，氣電立焊企業(yè)首先應(yīng)能迅速捕捉復(fù)雜多變的市場動態(tài)信息，并及時作出正確的預(yù)測和決策，以決定新產(chǎn)品的功能特征和上市時間。明確了新產(chǎn)品的開發(fā)項目以后，實現(xiàn)快速虛擬設(shè)計就成為重要的一環(huán)。工程設(shè)計的重要性是不言而喻的。據(jù)統(tǒng)計，工程設(shè)計的費用雖然只占產(chǎn)品最終成本的一小部分 (不到 10％ )，但往往決定了它的80％ 以上的制造成本，而且還決定性地影響產(chǎn)品 的性能和交貨期?，F(xiàn)代機械產(chǎn)品由于用戶的要求越來越高，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，科技含量愈來愈高，從而使得產(chǎn)品的開發(fā)周期同趨延長。如何解決好產(chǎn)品市場壽命縮短和新產(chǎn)品開發(fā)周期長的尖銳矛盾，已經(jīng)成為決定企業(yè)成敗興衰的生死攸關(guān)問題。產(chǎn)品開發(fā)周期包括設(shè)計、試制、試驗和修改等一系列環(huán)節(jié)，除了設(shè)計以外的后幾個環(huán)節(jié)可以統(tǒng)稱為試制定型階段。 由此可知，實施虛擬快速設(shè)計，至少有如下優(yōu)點：及時交貨，爭先搶占市場，因縮短制造時間和消除各種浪費而降低制造成本，因加快產(chǎn)品更新?lián)Q代而向市場大量提供質(zhì)量更高、價格更低的高性能產(chǎn)品。其結(jié)果就大大提高 了企業(yè)的綜合競爭力和持續(xù)發(fā)展的生命力。 本文主要采用 PRO/ENGINEER軟件對氣電立焊及進行快速虛擬設(shè)計，該軟件有如下特點： 全相關(guān) ： Pro/ENGINEER 的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進行的修改，能夠擴展到整個設(shè)計中，同時自動更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵在開發(fā)周期的任一點進行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。 基于特征的參數(shù)化造型： Pro/ENGINEER 使用用戶熟悉的 特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機械對象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進行修改。例如：設(shè)計特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很熟悉的，因而易于使用。 裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨特的特征。通過給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進行多次設(shè)計疊代，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。 數(shù)據(jù)管理：加速投放市場，需要在較短的時間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實現(xiàn)這種效率，必須允許多個學(xué)科的工程師同時對同一產(chǎn)品進行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制，正是專門用于管 理并行工程中同時進行的各項工作，由于使用了 Pro/ENGINEER 獨特的全相關(guān)功能，因而使之成為可能。 裝配管理： Pro/ENGINEER 的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如 “ 嚙合 ” 、“ 插入 ” 、 “ 對齊 ” 等很容易的把零件裝配起來，同時保持設(shè)計意圖。高級的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。 易于使用：菜單以直觀的方式聯(lián)級出現(xiàn)，提供了邏輯選項和預(yù)先選取的最普通選項，同時還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用。 河南機電高等?？茖W(xué)校 我們最終選擇 PRO/ENGINEER作為虛擬設(shè)計軟件 ,主要是由于其在機構(gòu)運動仿真功能方面強大的功能、易操作性和直觀性。同時，在大型組件的創(chuàng)建過程中， PRO/ENGINEER的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化建模和全相關(guān)性將使零部件的創(chuàng)建和修改變得非常容易，這對縮短建模周期將起到顯著的作用。 達到的要求 在開發(fā)氣電立焊設(shè)備的過程中，如果在設(shè)計初告段落時采用計算機虛擬技術(shù)進行運動仿真，將使產(chǎn)品設(shè)計更為可靠。采用計算機虛擬技術(shù)，將使得設(shè)計者在產(chǎn)品制造出來前即能看到產(chǎn)品的裝配信息和運行狀態(tài)，并能檢測裝配干涉，預(yù)先測得重要的運動 參數(shù)，以便與設(shè)計要求進行對比，提高了設(shè)計可靠性，縮短產(chǎn)品的設(shè)計周期。由此可知， 采用計算機運動仿真，將對氣電立焊設(shè)備的設(shè)計開發(fā)產(chǎn)生重要的積極影響。 本課題要求根據(jù)任務(wù)書完成立式環(huán)縫自動焊接機虛擬設(shè)計。這個課題能充分體現(xiàn)專業(yè)知識，對虛擬設(shè)計能力有較強鍛煉。通過本課題的研究，我們需要達到的要求有： ① 熟悉氣電立焊的國內(nèi)外歷史及其發(fā)展前景； ② 正確合理分析理解氣電立焊原理、特點及其工藝特點和設(shè)備知識； ③ 了解立式環(huán)縫自動焊接機主要零部件的特點及作用； ④ 充分理解，明白各個零部件的位置及作用； ⑤ 對于虛擬設(shè)計，能夠掌握各個部分的設(shè)計原則以及合理分析各因素對設(shè)計的影響； ⑥ 熟練運用 Pro/ENGINEER 軟件。 河南機電高等?？茖W(xué)校 2 氣電立焊機介紹 氣電立焊 EGW(Electrogas Welding)是 20世紀(jì) 80年代初由普通的熔化極氣體保護焊和電渣焊發(fā)展而形成的一種熔化極氣體保護電弧垂直對接焊方法，其能量密度比電渣焊高，而焊接技術(shù)基本相同，主要應(yīng)用于天然氣、石油化工、電力、造船等行業(yè)的大型儲罐安裝、容器制造、船舶制造等的縱向立焊縫 的自動焊接，單面一次成形厚度最大可達 46 mill，焊接工效相對于傳統(tǒng)的焊條電弧焊可提高 10～ 20倍。 氣電立焊機是通過焊接電弧電壓信號反饋調(diào)節(jié)焊接電流，焊接電流信號反饋來控制焊絲干伸長和焊接小車自動提升的一種專用焊接設(shè)備。它利用類似于電渣焊所采用的移動式水冷銅滑塊擋住焊縫正面熔融的金屬，背面采用固定式水冷銅墊板封底，強迫焊縫成形，以實現(xiàn)立縫向上位置的焊接，保護氣體為 CO 。氣電立焊在焊接電弧和熔滴過渡方面類似于普通熔化極氣體保護焊，而在 焊縫成形和機械系統(tǒng)方面又類似于電渣焊。單絲氣電立焊原理如圖 。 （ a） （ b） 圖 單絲氣電立焊原理圖 氣電立焊與電渣焊的主要區(qū)別在于熔化金屬的熱量是電弧熱而不是熔渣的電阻熱。板的厚度在 12～ 80 mm最適宜。 工藝過程穩(wěn)定、操作簡便、焊縫質(zhì)量優(yōu)良，如圖 所示：生產(chǎn)效率比焊條電弧焊高10 倍以上，因此這種方法在船體焊接應(yīng)用中不斷發(fā)展，現(xiàn)在已具備單絲、雙絲兩種送絲方式，雙絲氣 電立焊原理如圖 所示。主要根據(jù)所焊船體的板厚來確定采用單絲還是雙絲，如何根據(jù)板厚范圍來確定送絲數(shù)如圖 所示；雙絲焊時，第一根焊絲需要沿焊縫的熔深方向進行擺動。 河南機電高等專科學(xué)校 圖 焊縫宏觀組織 圖 雙絲氣電立焊原理 (1)焊縫背面墊板 (相對焊機操作臺 )。 焊縫背面墊板有三種形式：背面采用陶瓷襯墊，正面采用水冷銅