双头摩擦焊机测控系统的设计.doc

1、摘 要随着科学技术和社会经济的发展，工业技术的提高，对机械材料的加工要求也越来越高，而焊接是机械加工不可缺少的环节，摩擦焊机就是在这样的情况下产生的。双头摩擦焊机是利用工件端面相互摩擦产生的热量使之达哦到塑性状态，然后顶锻完成焊接的方法。因车削工件时切屑往往牢牢地粘在刀头上，轴与轴瓦之间润滑不良时也会产生局部焊合。国内最大的是400吨摩擦焊机，能够焊接截面积高达36000mm的超大型工件。目前国内焊接精度最高的是成品活塞杆摩擦焊机，用于液压缸活塞杆镀铬后进行摩擦焊接。国内最新的是双头车桥摩擦焊机，可以对车桥桥壳的两上接头同时进行摩擦焊接。国内大吨位惯性摩擦焊，应用最广泛的在石油钻杆焊接应用上，

2、如160吨惯性摩擦焊接钻杆，250吨焊接加重钻杆等，国内大吨位惯性摩擦焊技术已经日趋成熟。国内的大吨位惯性摩擦焊，在航天及军工领域也有广泛的应用前景。根据双头摩擦焊机焊接过程质量控制的需要，研究了一套高采样精度的双头摩擦焊机测控系统。系统在Visual C开发环境下编程，采用多媒体定时器控制采样精度，减小了由于Windows普通定时器定时精度差给系统造成的焊接缩短量和焊接时间等控制参数的测量误差。数据统计分析表明，系统采样精度高达1 ms，可保证两侧相对转速误差小于35 rmin、相对缩短量误差在0105 mm以内。该系统采用模块化设计结构，包括数据采集、串口通信、绘制趋势曲线、焊接数据实时显

3、示、动画演示焊接过程等功能模块。实际生产及试验表明，该测控系统控制精度高，运行高效、稳定。关键词：双头摩擦焊机；多媒体定时器；缩短量误差中图分类号TG4398文献标识码：A文章编号：10012303(2009)11005303 ABSTRACTAs science and technology and socio-economic development, industrial technology improved, the mechanical materials processing requirements are also increasing, while the welding

4、is the indispensable part machining, friction welding is in this case produced. Double friction welding is the use of friction between the workpiece and the end of the heat generated up to the plastic state, Oh, then complete the welding method of forging. When the chips are often a result of turnin

5、g the workpiece firmly stick to the cutter head, poor lubrication between the shaft and the bearing will also produce local welding. The largest is 400 tons of friction welding, weld cross-sectional area can be very large workpieces up to 36000mm.Currently the highest precision welding rod friction

6、welding is finished, chrome plated piston rod for hydraulic cylinders after friction welding. The latest is a domestic double axle friction welding, you can axle axle joints simultaneously on the two friction welding. Domestic large tonnage friction welding, the most widely used pipe welding applica

7、tions in the oil, such as 160 tons of inertia friction welding drill pipe, heavy weight drill pipe welding, etc. 250 tons, the domestic large-tonnage friction welding technology has matured.Domestic large tonnage friction welding in the aerospace and military fields have broad application prospects.

8、For controlling the quality of friction welding process of the double-side friction welding machine，the high accuracy measuring and controlling system of double-side friction welding machine is discussed in this paperthe software is developed with Visual C，the sampling precision is realized by multi

9、media timer，the measure errror of weldment shortening and the error of weldment time caused by the low precise system timer under Windows is reducedThe statistical analysis of data shows that the system can each 1ms timing precision，the error of relative rotary speed is lower than 35 rmin，and the er

10、ror of relative shortening ranges from 01 mm to 05 mmThe whole system is composed of data acquisition module，serial communication module,trend curve module，real-time data display module and animated tour moduleThe system formed in module runs efficient and steady in practical productionKey words：dou

11、ble-side friction welding；multimedia timer；shorten volume error目 录1 绪论11.1 选题背景11.2 研究现状11.3 研究目的与意义21.4 研究的主要内容31.4.1各部分原理的了解31.4.2编写单片机程序，程序功能31.4.3系统检测和调试32 总体方案32.1 实现方案32.2 精度控制的实现方法43 双头摩擦焊机测控系统的概述53.1 双头摩擦焊机测控系统的发展历程53.2 系统总体构成63.3 软件总体结构64 双头摩擦焊机测控系统的输入部分研究84.1 编码器模块84.1.1编码器的选择84.1.2编码器的工作原

12、理84.1.3编码器的功能94.2 压力传感器模块104.2.1压力传感器的工作原理114.2.2压力传感器的功能124.2.3压力传感器的选择124.2.4压力传感器的检测134.3 多功能数据采集卡PCI1712144.3.1多功能数据采集卡PCI1712的特点144.3.2 多功能数据采集卡PCI1712的功能154.4 光栅尺模块164.4.1光栅位移传感器基本原理164.4.2光栅位移传感器安装方式174.4.3位移传感器使用注意事项184.5 PCI光栅尺数据采集卡194.5.1 PC光栅尺数据采集卡的工作原理194.5.2 PC光栅尺数据采集卡的功能195 双头摩擦焊机测控系统的

13、传输部分研究205.1 RS232串口简介206 双头摩擦焊机的测控系统的控制部分研究226.1 单片机简介226.2 STC89C52单片机功能模块图236.1.1时钟电路236.1.2复位及复位电路247 硬件系统设计277.1 Altium Designer 09电路设计软件平台介绍277.2 单片机最小系统电路设计287.3 电源电路设计287.4 A/D转换电路设计297.5 RS-232串口通信电路设计297.6 LCD12864液晶显示电路设计307.7 DS18B20温度传感器电路设计307.8 按键电路设计317.9晶振电路设计318 单片机程序设计318.1 Keil uV

14、ision4软件开发平台介绍318.2 单片机程序设计思路328.2.1系统初始化328.2.2液晶显示驱动程序设计328.2.3A/D转化MAX1241驱动程序设计338.2.4DS18B20温度传感器驱动程序设计338.2.5串口通信程序设计338.2.6按键判断程序设计338.2.7定时器程序设计348.2.8主程序设计349 上位机程序设计359.1 VB6.0编程环境介绍359.2 上位机应用程序设计359.2.1界面设计359.2.2简要流程图3610 系统调试3710.1 硬件调试3710.2 软件调试3710.2.1单片机程序调试3710.2.2上位机程序调试3810.2.3

15、实验演示结果3811 总结与展望3911.1 总结3911.2 展望39谢辞40参考文献41附录一42附录二43附录三441 绪论1.1 选题背景随着社会的快速发展，科学技术的迅猛发展，人民生活水平的提高，工作效率的加快，制造业也要不断满足人们生活的的各项需要，因此社会对制造业的要求也是越来越em铁业的发展水平可以直接衡量这个国家的经济水平，钢铁的加工除了应用于人们的日常生活中，还工业，农业，建筑行业，国防，军事，防御，科技文化产业方面都起着至关重要的作用，因此，钢铁加工技术和加工方法已经越来越引起人们的关注。摩擦焊机就是一种典型的加工钢铁的机械设备。而双头摩擦焊机是在普通的摩擦焊机基础上进行的改造和提升制造出来的，控制系统由可编程控制器（PLC）或微型计算机组成的逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。可编程控制器，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制