矩形管板焊自动化装备研制.pdfVIP

西华大学硕士学位论文

摘要

近年来，我国核电行业的发展蒸蒸日上，焊接技术是核电站建造过程中重要

的技术之一，同时自动化焊接成为了核电站焊接作业中迫切的需要，自动化技术

同样在迅速发展。针对在核电站建造过程中矩形钢管与预埋板的焊接作业，本文

研究旨在研制出一种结构精巧、控制巧妙的矩形管板焊自动化焊接装备以代替人

工焊接，提升焊接效率，保证焊接产品质量，同时降低安全事故风险。

本文所研制的矩形管板焊自动化装备需满足以下要求：首先，实现多角度、

多位置焊接，包括仰焊、立焊、平焊和横焊；其次，尽可能减少焊接过程中对人

工调节的依赖，实现少人化干预，从而实现便捷、高效率、高质量焊接；最后，

解决由不同规格、不规则矩形钢管与预埋板的焊接带来的工艺问题，确保该设备

可以广泛适用于不同的生产需求，达到高效、精确、可靠的自动化焊接效果。

在对比分析了目前主流的自动化控制技术和核电站安装现场对于矩形管板

焊接需求以及焊接作业环境等相关情况，运动控制部分采用了基于倍福Twincat3

的PLC控制技术进行软件开发以满足焊接过程中对焊枪的运动控制以及焊接工

艺需求，硬件则根据需求分析以及成本控制等方面的考虑进行选型，对于载有焊

接小车的轨道的设计，因矩形钢管的固有形态，本次轨道设计采用了仿形轨道，

使焊接小车行走时能够获得与焊缝位置重合的轨迹。焊接实验部分，本次研究针

对160×160×12mm和100×100×8mm两种规格的矩形钢管与预埋板之间的焊

接进行了工艺研究，包括打底、填充、盖面，过程中通过调节电流、电压、速度

等参数进行焊接实验，最终达到了预期的焊接成型效果与质量，并得到了合理工

艺规范。

通过实验验证可以得出结论：本次研究从机械设计到硬件选型再到软件开发

以及焊接工艺分析均为合理且可靠的。矩形管板焊自动化装备针对核电站建造中

的矩形钢管和预埋板之间的焊接作业能够实现快速高效且质量可靠的焊接。

关键词：矩形管板焊；TwinCAT3；核电站建造；自动化；少人化干预；仿

形轨道

I

矩形管板焊自动化装备研制

Abstract

Inrecentyears,thedevelopmentofChinasnuclearpowerindustryisthriving,

weldingtechnologyisoneoftheimportanttechnologiesintheconstructionprocessof

nuclearpowerplant,atthesametime,automaticweldinghasbecomeanurgentneed

fornuclearpowerplantweldingoperations,automationtechnologyisalsodeveloping

rapidly.Aimingattheweldingoperationofrectangularsteelpipeandembeddedplate

duringtheconstructionofnuclearpowerplant,thisstudyaimstodevelopakindof

automaticweldingequipmentwithexquisitestructureandclevercontroltoreplace

manualwelding,improveweldingefficiency,ensurethequalityofweldingproducts,

andreducetheriskofsafetyaccidentsofmanualarcwelding.

Therectangulartube-sheetweldingautomationequipmentdevelopedinthis

paperneedstomeetthefollowingrequirements:Firstly,multi-angleand

multi-positionwe