内容介绍： 釆用电液比例控制及计算机控制技术，实现焊接过程中主轴转速、轴 向压力（摩擦压力、顶锻压力）的闭环控制，滑台运动速度的开环控制， 可实时显示焊接过程中主轴转速、轴向压力（摩擦压力、顶锻压力）、焊 接缩短量（滑台位移）、摩擦功率（主轴电机电流）曲线与数据，开关量 （DI、DO）状态，可列表显示、回放、打印、存储与调用所有参数及曲线， 进行焊接方式控制。

双面双弧焊接技术是采用两个电弧在工件的两面同时操作立焊-立焊、平焊-仰焊的一种焊接工艺。双机器人协同双面双弧焊接技术是利用两台焊接机器人协同实现双面双弧焊接的技术。其关键技术包括双机器人电弧焊接同步协调技术，平焊-仰焊、立焊-立焊双面双弧熔池控制技术和双面双弧焊接工艺技术。 使用该系统焊接拥有三大优势：优质--同步熔透，焊缝缺陷少，外观成形好；低耗--焊接5-12mm厚板，无需开坡口，不填丝或极少填丝；高效--双面焊接，不需清根，工件无需翻转，效率极高，焊接10mm高强铝合金，焊接时

换热器管板接头数量多，管子排列密集，且无法转动，如图1所示。手工焊接方法在换热器管板焊接中效率低、对工人的劳动强度高且焊缝质量难以保证。

由于大尺寸焊接结构尺寸较大、结构复杂，所以其有限元建模过程难度较大，利用计算机编程技术对整个建模过程进行参数化设计，将复杂的结构转化为典型的简单结构，使得整个有限元仿真过程更加简单、效率更高。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 由于大尺寸焊接结构尺寸较大、结构复杂，所以其有限元建模过程难度较大，利用计算机编程技术对整个建模过程进行参数化设计，将复杂的结构转化为典型的简单结构，使得整个有限元仿真过程更加简单、效率更高；同时有限元分析对网格模型的要求高，需要在保证计算精度的前提下保证计算效率，使用网格过渡技术，保证热源影响大的区域使用精细的网格，热源影响小的区域使用较粗的网格，从而达到相同网格条件下更精确地计算结果与更高的计算效率。例如《大型复材工装焊接工艺研究》项目，针对大型复合材料结构件Invar合金模具手工电弧焊焊接工艺进行研究，采用高效建模的手段对研究对象进行模拟分析，降低时间与材料等方面的成本。采用实验与仿真并行，理论分析、实验研究、仿真分析相结合的技术路线开展 Invar 合金试板件手工焊接工艺参数探索。 三、创新点及主要技术指标 创新点：参数化建模，缩短建模周期；采用非均匀过渡性网格以控制计算量，在保证计算精度的前 提下压缩计算量，采用多 CPU 并行计算以提高计算效率。 技术指标：建模效率提高 30%，计算效率提高 30%。 四、知识产权及获奖 论文10余篇，其中典型示例如下： Modeling and simulation of the columnar-to-equiaxed transition during laser melting  deposition of Invar alloy Stochastic Modeling Columnar Dendritic Grain Growth in the Weld Pool of Al-Cu alloy 专利： 基于精准能量分配的激光-电弧复合加工的能量分配系数模型的构建方法 一种焊接过程气孔形成与演变的二维计算机模拟方法

智能焊接机器人：带有视觉识别和激光扫描系统，能自动识别待焊接特征，通过视觉识别粗略判断零部件特征，在此基础上利用激光扫描精确确定焊接位置，对大型零部件进行自动特征识别和焊接，提高小批量产品的焊接速度和质量。

本项目采用五电弧协同增材制造，提高成形构件的堆积效率；利用激光约束电弧，提高成形金属构件的表面精度，减小加工余量；构筑出融合五电弧协同增材制造、激光稳定电弧、高速摄像监测、构件成形尺寸三维测量、工艺数字化监控等功能的多电弧协同增材制造装备。 1、 形成复杂空间曲面构件分区原则、切片方法与路径规划策略，建立五电弧协同增材制造高性能大型金属构件工艺方法、模型与窗口； 2、 研制出多电弧协同增材制造工艺规划与系统总控软件； 3、 开发了专用于高性能大型金属构件多电弧协同增材制造的专用金属丝材。 实现大型舰船艉轴架、运载火箭过渡端框架与高层建筑多向钢节点的高质量、高效率、低成本增材制造，并进行组织与性能预测。 图1 多电弧协同增材制造设备图 图2 多电弧协同增材制造典型产品 【技术优势】 项目成果有效解决了高性能大型金属构件采用电弧增材整体制造时，面临的堆积效率较低，制造大型金属构件周期长；成形金属构件表面精度低，加工量较大；成形金属构件的晶粒粗大，各相异性明显的难题，将目前大型金属构件电弧增材制造的效率提高到了新高度。 【技术指标】 五束电弧协同增材制造装备： 1）装备包括 CMT电源5台、六轴机器人系统3台、激光系统、工艺数字化系统、三维测量系统、高速摄像系统与缺陷除去系统； 2）三维测量系统的测量范围在300mm以内，可测量金属构件壁厚最大尺寸不低于250mm，测量误差在±1.0mm以内； 3）可成形高度大于2m、长度大于5m、宽度大于3.5m的金属构件，变形控制在0.2mm/100mm以内； 4）堆积效率≥1800cm3/h，连续工作时间不低于360小时； 五束电弧协同增材制造工艺总体软件： 1）具有模型解析重构、子模型选择、分区切片与9轴工艺路径规划、曲面切片、G代码及机器人离线编程代码生成、多电弧协同增材制造系统控制功能与工艺数据库； 2）可实现金属构件组织、性能预测及成形质量主动控制，并显示构件材料 CCT图； 3）模型解析、拓扑重构时间低于10分钟，切片轮廓精度优于±0.1mm，单层切片时间＜2s。 4）支持2000万以上三角形面片、尺寸4m以上STL模型； 5）支持任意空间曲面模型的路径规划，成形尺寸≥4000mm； 6）支持 6轴机器人+3轴龙门式床身协同控制的9轴工艺路径规划，成形效率达 1800cm3/h，全程误差≤0.5%，路径输出方式为G代码、机器人离线编程代码； 7）工艺数据库覆盖控制系统参数及工艺及材料参数，并建立典型工艺参数，加工误差范围≤0.5%；

本项目从电器极间电弧放电特性、电接触表面动力学特性的界定及分析、电接触材料的转移、电弧对电接触材料的侵蚀机理和电接触数学模型五个方面进行实验、分析和理论研究。揭示了金属蒸汽电弧比气体电弧对触头材料侵蚀严重的本质；首次建立了反映电弧状态转换规律的蝴蝶型突变模型：首次建立了反映电弧状态转换规律的蝴蝶型突变模型：首次提出并界定了受电弧能量作用的电接触表面动力学特

液位计是由超声探头和智能超声测量仪组成的非接触连续式物位测量仪表,其测量方法是基于所测物料表面反射回波脉冲的传输而得到的,将发射波和回波之间的时间延时转换成与物位成比例的测量值。 智能超声料位测量仪吸收了国外在超声检测方面的先进技术,以性能优越的微处理机及大规模集成电路芯片研制成的产品,在软件方面具有回波识别及统计数据处理功能。 超声波液位计主要是面向化工石化，钢铁冶金，环境保护等领域的液位测量与控制。目前国内市场该类产品主要被进口产品占领，我们研制的超声波液位计在了解了国内外产品实际使用的基础上，对超声波测量进行了专门的研究。该液位计主要测量液体的水位高度和其他液体的液位，并可以应用在固体的料位测量上，本仪器尤其对复杂工况下的液位测量进行了专门的研究，适合各种复杂情况下的液位的测量。 目前国内外液位计产品的研制厂家较多，但绝大多数只适合短距离，小干扰的场合，而对真正工业现场，有强干扰和大量程的场合，几乎还是进口产品的天下，我们设计的产品，其技术水平已超过国外同类产品的水平，在工业现场经过了多次的改进后，产品已经成熟。并在燕京啤酒，太原钢铁公司，肖家河污水厂等工业现场得到了实际的应用，该系统在处理工业现场复杂回波方面，接收电路信号表现十分稳定，抗干扰能力强。 超声波测量系统采用单片机设计，具有4－20mA电流输出。最大量程为120米。四位数字显示,可显示料位值或空仓值。显示单位有米、%和mA,由键盘设定。有上、下限及故障报警功能,并配有继电器输出。具有模拟量、数字量输出。 液位计可应用在冶金、煤炭、电力、石油、化工、粮食等部门,检测储矿槽、煤仓、粮仓等料仓料位,检测储液罐或液槽等液位,也可作为河流、明渠的水位测量。超声探头按应用场合分普通型和防腐型,其中普通型探头允许在粉尘较大的环境中使用;防腐探头采用耐腐材料,密封结构,防尘、防水、用于测量有腐蚀性介质的料位和液位。