适用于生产现场的点焊动态电阻提取方法

摘要

电阻点焊焊接效率高,容易实现自动化生产,因此在航空航天、汽车、电子等工业中得到了广泛的应用。点焊因为存在着焊接时间短、熔核的不可见性等特点,在生产中一般采用焊后破坏性试验来保证质量,使得生产成本提高。研究表明可通过在线监控的方式来控制焊接过程,从而提高焊接质量。点焊动态电阻法综合考虑了电流、电压变化对于熔核生长过程的影响,是一种理想的监控方法。在实际的研究和生产中,传统提取动态电阻的方法会影响生产过程,且提取精度易受如电极头磨损和更换引起的电阻变化的影响。
　　为解决以上动态电阻在生产现场中应用的问题,提出在不影响生产过程的电极臂和二次侧电缆接线处提取动态电阻。为消除电极臂和电极头固有电阻对提取的动态电阻的影响,先通过短路测出固有电阻,在正常生产过程中,用测得的动态电阻减去该固定电阻,即可得到最接近纯净动态电阻的曲线。通过这种方式采集动态电阻更适用于生产,且得到的动态电阻不会受到电极头修磨、电极头更换、电极臂老化、焊钳和焊机变化的影响。提取的动态电阻曲线只和焊接的材料特性有关,这就为动态电阻标准化数据库的建立打下了基础。
　　为提高提取的动态电阻的准确度,根据点焊焊接过程的特点设计了一套动态电阻采集系统。系统主要分成三个部分,包括信号处理电路、信号采集平台、计算机数据接收程序和处理程序。信号处理电路包括以下几个部分:根据电极头电流的特点设计了以罗斯线圈为传感器,双运放的电极头电流处理电路;根据电极头和电极臂电压特点,设计了双可编程放大器PGA204、PGA205的电压处理电路;根据原边电流的特点,设计了采样控制电路;设计了精密整流电路和隔离电路;为了采集经信号处理电路处理后的电流和电压信号,设计了以高性能32位双单片机STM103F32为核心的信号采集平台;为提高两个单片机之间的数据的交换能力,设计16位的IDT70V25双口RAM便于数据交换;设计了硬件协议栈芯片W5300通过TCP/IP协议将采集的数据持续高效的发送到计算机平台。
　　通过将两种方法采集的动态电阻曲线进行正常参数变化情况(包括电流变化、压力变化、通电时间变化)和生产现场焊接过程扰动(包括回路铁磁物伸入、分流、小边距、飞溅、电极端面直径变化)情况下的对比试验,得出结论:使用传统方式和改进后的适用于生产现场的动态电阻提取方式取得的动态电阻曲线都一样都能反映出各种情况的变化,但改进后的动态电阻提取方法更适合于生产现场,有利于建立标准动态电阻数据库。

目录

适用于生产现场的点焊动态电阻提取方法

A METHOD OF EXTRACTING THE SPOT RESISTANCE WELDING OF DYNAMIC RESISTANCE USED IN PRODUCTION SITE

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及其意义

1.2点焊监控手段

1.2.1电参数监控方法

1.2.2物理参数监控方法

1.3现有的动态电阻提取方法

1.4课题的主要研究内容

第2章 动态电阻提取方法的设计

2.1试验材料及设备

2.2动态电阻的提取方法

2.2.1动态电阻提取的传统方法

2.2.2适用于现场的提取方法

2.2.3二种方法的对比

2.3动态电阻值的计算方法

2.4 系统的总体设计

2.5 本章小结

第3章 动态电阻采集系统硬件设计

3.1 信号处理电路

3.1.1电极头电流处理电路

3.1.2电极头电压测量电路

3.1.3 原边电流处理电路

3.2辅助电路

3.2.1精密整流电路

3.2.2采样控制电路

3.2.3隔离电路

3.3 采样平台硬件设计

3.3.1 单片机模块

3.3.2 数据传输模块

3.3.3数据摆渡模块设计

3.4 本章小结

第4章 动态电阻采集系统软件程序设计

4.1系统软件开发环境

4.2点焊信息采集程序设计

4.3 点焊信息处理程序模块设计

4.4 TCP发送程序模块设计

4.5 本章小结

第5章 正常焊接参数变化下动态电阻曲线对比

5.1 引言

5.2短路时的固有电阻

5.3电流变化

5.4压力变化

5.5 通电时间变化

5.6 本章小结

第6章 生产过程扰动情况下动态电阻曲线对比

6.1回路铁磁物

6.2点焊分流

6.3电极头端面直径

6.4小边距

6.5飞溅

6.6 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢