热钢坯电弧喷涂标记系统的研制

论文摘要

热钢坯标记是钢坯生产过程中的一个难题。针对这一难题,本文研制了基于电弧喷涂技术的标记系统。该系统具有标记速度快、标记效率高、稳定性好等优点,能够满足热钢坯的标记要求。电弧喷涂标记系统能够在今后相当长一段时间内作为热钢坯标记的主要设备。全文分为以下六章:第一章阐述了钢坯标记现状和电弧喷涂标记系统的研制背景,介绍了国内外电弧喷涂标记系统产品并分析其优缺点,探讨了电弧喷涂标记系统的发展现状及其发展趋势,最后概括了课题研究的主要内容及研究意义。第二章按照机械和电气两部分介绍标记系统设计。机械部分概述了系统的总体结构设计,重点介绍电弧喷枪设计与送丝系统设计;电气部分简述了电气设计要求,概述了电气总体设计和各主要设备的作用,详细阐述了标记小车的启停及位置控制。通过机械设计和电气设计,搭建了标记系统的硬件平台。第三章介绍了点阵字模和矢量字模各自的特点;提出了标记系统的字模方案;阐述了标记系统点阵字模的定义;概述了几种常见的坐标变换原理,包括坐标平移原理、坐标放大原理、对称变换原理、旋转变换原理等,提高了标记系统满足特殊应用要求的能力。第四章阐述了上位机软件的总体设计和各模块设计,包括用户登录与用户管理模块、系统初始化、主控模块、监控模块、报表及数据处理模块等;接着根据标记系统工艺流程进行PLC程序设计以及各个功能块的设计;最后介绍了PLC与上位机的通讯。第五章介绍了喷涂的三要素对金属丝充分熔化的影响。研究了管道压缩空气的数学模型,为喷嘴出口速度计算提供理论依据。在喷嘴出口处进行有限元建模,对压缩空气流进行速度模拟,得出了速度矢量图,为标记实验提供理论依据。最后通过实验确定最佳的标记参数,保证标记出笔划宽度约10mm的字符。第六章总结了本课题取得的工作成果,并对今后标记系统的改进提出了自己的想法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 电弧喷涂标记系统研究现状及发展趋势
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.2 标记系统的发展趋势
• 1.3 课题的研究内容和意义
• 1.3.1 课题的研究内容
• 1.3.2 课题的研究意义
• 第二章 标记系统总体设计
• 2.1 标记系统的技术指标
• 2.2 系统总体结构设计
• 2.3 喷枪设计
• 2.3.1 电弧喷枪种类
• 2.3.2 喷枪结构设计
• 2.4 送丝系统设计
• 2.4.1 送丝方式
• 2.4.2 送丝系统的组成
• 2.5 电气设计
• 2.5.1 电气设计要求
• 2.5.2 电气系统原理设计
• 2.6 标记小车的启停及位置控制
• 2.6.1 标记小车的启停控制
• 2.6.2 标记小车的位置控制
• 2.7 本章小结
• 第三章 标记系统字模设计
• 3.1 点阵字模与矢量字模简介
• 3.2 标记系统字模设计
• 3.3 坐标变换原理
• 3.3.1 平移原理
• 3.3.2 放大原理
• 3.3.3 对称变换原理
• 3.3.4 旋转变换原理
• 3.4 本章小结
• 第四章 标记系统的软件设计
• 4.1 上位机软件设计
• 4.1.1 用户登录与用户管理模块
• 4.1.2 系统初始化
• 4.1.3 主控模块
• 4.1.4 监控模块
• 4.1.5 数据处理模块
• 4.2 PLC软件设计
• 4.2.1 工艺流程控制及模块化设计
• 4.2.2 PLC与上位机的通讯
• 4.3 本章小结
• 第五章 标记质量研究
• 5.1 喷涂的三要素
• 5.2 管道压缩空气的数学模型
• 5.3 熔滴颗粒的受力分析
• 5.4 压缩空气流的速度模拟
• 5.4.1 速度分布模拟的研究意义
• 5.4.2 有限元模型的建立
• 5.4.3 边界条件设置
• 5.4.4 空气流的速度仿真
• 5.5 基于RPL01型标记系统的实验
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间论文发表情况和完成的科研项目
• 致谢