铝制散热器封头自动焊设备控制技术研究

论文摘要

采用全铝制散热器作为汽车散热器,不仅可提高散热器整体的结构强度和工作效率而且可降低汽车整体重量。这已被证明是汽车适应轻量化发展的有效方法。在铝制散热器的制造工序中,散热器封头与芯体的焊接是一道重要的工序。实际调研发现,目前国内汽车散热器生产厂家均采用手工氩弧焊的方法来完成封头的焊接,故其存在焊接效率低、焊缝质量不易保证等诸多缺点。本文在此背景下,依据铝制散热器封头的焊接特点,制定了A-TIG焊接工艺,设计并研制了一台铝制散热器封头自动焊设备。该设备主要由机械和电气两部分组成,机械部分由主框架结构、工件定位夹紧机构、焊接小车等部分组成；电气部分是本文的核心内容,设计了以C8051F020单片机为内核的系统主控板,并以该主控板为核心组建了整台设备的自动控制系统。该系统主要由液晶显示子系统、自动焊接子系统、手动操作子系统、焊接参数设置子系统等部分组成,通过各子系统的协调控制,可实现对电机、焊机等外部执行部件的控制,从而带动分别固定在焊车上的两把焊枪做平面直线运动,实现了散热器封头两条长直焊缝的自动焊接。其中,对焊接速度的控制采用了变频调速的方式,可满足设备对不同焊速的调整和精确控制要求。此外,为设备设计了操作键盘与液晶显示器相结合的人机交互工作模式。通过该工作模式,操作者可实现焊接参数的设置、界面的选择等功能,从而使设备操作更加便捷。最后,在完成控制系统和整机的组装、调试后,开展了焊接工艺实验,获取了优化的焊接参数,并对优化参数的焊缝进行了SEM实验研究和使用性能检验。通过对整机试运行,其结果表明：该设备机械和控制部分设计合理,功能齐全,工作稳定、可靠,焊接质量良好,焊接效率较高,能够满足汽车铝制散热器封头的焊接工艺和使用性能要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 铝制散热器封头的焊接特点、方法及工艺
• 1.4.1 铝合金及铝散热器封头的焊接特点
• 1.4.2 铝合金的焊接方法
• 1.4.3 铝制散热器封头的焊接方法与工艺
• 1.5 本文研究思路及主要研究内容
• 1.6 论文结构安排
• 1.7 本章小结
• 第二章 设备控制系统总方案设计
• 2.1 铝制散热器封头自动焊设备组成
• 2.2 设备控制系统总方案及系统构成
• 2.3 硬件总方案设计
• 2.3.1 主控芯片选取
• 2.3.2 焊车传动与调速方案
• 2.3.3 焊车电机选取
• 2.3.4 变频器选取
• 2.4 软件总方案设计
• 2.4.1 软件总方案概述
• 2.4.2 软件主程序结构设计
• 2.5 本章小结
• 第三章 控制系统硬件详细设计
• 3.1 系统主控板结构设计
• 3.2 主控板主要电路设计
• 3.2.1 单片机最小系统
• 3.2.2 液晶显示模块接口电路
• 3.2.3 数字量的输入输出电路
• 3.2.4 键盘接口电路
• 3.2.5 D/A转换接口电路
• 3.2.6 电源输入电路
• 3.2.7 JTAG接口电路
• 3.2.8 通信接口电路
• 3.3 主控PCB板设计
• 3.4 电机控制电路
• 3.5 焊机及电磁气阀控制电路
• 3.6 硬件抗干扰措施
• 3.7 本章小结
• 第四章 控制系统软件详细设计
• 4.1 开发工具及软件简介
• 4.2 控制系统主要程序设计
• 4.2.1 主控板硬件驱动程序
• 4.2.2 设备控制系统主程序
• 4.2.3 液晶显示程序
• 4.2.4 键盘输入程序
• 4.2.5 自动焊接程序
• 4.3 软件抗干扰措施
• 4.4 本章小结
• 第五章 控制系统和整机的组装、调试
• 5.1 控制系统的组装与调试
• 5.1.1 系统框架程序的调试
• 5.1.2 控制系统走线与组装
• 5.1.3 控制系统调试
• 5.2 设备整机组装与调试
• 5.2.1 设备整机组装
• 5.2.2 设备总调试与改进
• 5.3 本章小结
• 第六章 焊接工艺实验与焊缝检验
• 6.1 焊接工艺参数实验
• 6.2 焊缝接头SEM实验
• 6.3 焊缝致密性检验
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 统主控板电路原理图
• 附录B 动焊接子程序源代码
• 附录C 备控制系统接线原理图
• 附录D 读硕士研究生期间发表的论文
• 详细摘耍