3D焊接模拟

3D虚拟焊接模拟

10090113 李翠一、实验时间、地点、参加人员

实验时间：2013.12.5（第14周周四）

实验地点：校工厂车间二层实验室

参加人员：李翠、王蓝、包育典等9人

二、实验目的

1、了解虚拟焊接仿真的操作步骤和流程；

2、熟悉ARC+焊接模拟器的操作方法；

3、掌握某一种材料、母材装配、焊接位置的虚拟焊接仿真操作，并利用软

件进行焊接质量诊断和评价，发现焊接中存在的问题。

三、实验原理

焊接训练模拟器（Welding Simulator）是一台通过计算机处理器，模拟电弧焊接环境及操作过程的教学仪器。它不需要实际的焊接设备、气体、及金属基材，因而也不产生热、辐射及实际的电焊火花。它完全通过“3D 绘图模拟软件ARC”在显示屏上模拟显示真实的焊接环境，训练人员通过操作特制的模拟焊接手持焊枪，由探测器捕捉，即可在显示屏上模拟出真实的焊接过程、焊接产品及焊接效果。

显示屏为15寸触摸屏，无需键盘、鼠标，程序快速启动。可任意选择模拟基体材料、焊接工艺、焊接前后准备工作、焊接位置和焊枪姿态；可模拟超过100个焊接工艺、有多种训练模式选择；系统可进行网络连接、训练程序备份。

四、实验设备

Arc+焊接模拟器

1、仪器组成：

（1）硬件设备：实际焊接工艺模拟设备（焊枪）、Arc+焊接模拟系统、动态3D感应系统、焊接头盔；

（2）软件系统：3D绘图软件ARC+；

2、主要参数：

（1）应用范围：可实现MMA焊、MIG焊、TIG焊虚拟3D焊接环境模拟

（2）15寸触摸屏

（3）可任意选择集体材料、焊接工艺、焊接前后准备工作、焊接位置和焊枪姿态

（4）模拟超过100个焊接工艺

（5）多种焊接训练模式

3、设备特色：

(1)设备根据3D绘图软件ARC+和虚拟焊接工艺模拟设备（焊枪）进行

焊接模拟教学

（2）可以实现MMA焊、MIG焊、TIG焊虚拟3D焊接环境模拟

（3）针对不同焊接方法及焊接工艺参数进行焊接训练，并可针对焊接过程进行问题诊断

（4）可进行焊接工作的高度模拟，实现无污染、零耗材的焊接教学

4、主要应用：

（1）教学、认证培训及科学研究的焊接训练模拟；

（2）适用于被培训者多层次训练模式；

（3）操作人员焊接手法的提高；

（4）焊接工作质量评价；

（5）焊接问题诊断；

（6）虚拟金属工程项目；

（7）高度适应多样性操作，精确的运动定位技术能精密捕捉焊接操作运动；

（8）测试及记录被培训者能力进展的快速反应；

（9）练习日志记录。

五、实验内容及步骤

1、打开ARC+焊接模拟系统和动感3D感应系统，调试好实际焊接模拟设备

（焊枪）；

2、设定焊接数据，包括焊接工艺、材料、焊接位置等，准备焊接，如图1；

图1

3、右手拿焊枪（左手拿焊丝），调整焊枪角度和位置，确认最佳角度后，左脚踩下踏板，

4、开始焊接，如图2；

图2

5、保持好工作角度、弧速度、电弧伸出、行走角度、直线运动等手控变量，

从左到右，

6、完成焊接，并点击保存，如图3 ；

图3

7、根据系统所提供的焊接数据，进行焊接分析，并加以修正，如图4、图5、

图6、图7、图8；

图4

图5

图6

图7

图8

6、保存后，点击重试，进行下一次的焊接模拟。

六、实验结果处理与分析

实验结果均由系统直接得出：

图3显示平直度要求：完成度100%（通过等级80%），平直度100%（通过等

级80%）；

图4显示快速诊断数据：手动灵活度平均分为21%冶金结合为67%；

图5显示焊接基本信息：路径、焊接人、难度、左手（右手）、日期、诊断分

数等，以及焊接参数：线速度：192 po/min，焊接

速度：10 po/min，行进角度：42℃，电压：16V，

未熔合距离：8mm，工作角度：72℃；

图6显示焊缝画面以及焊接详细参数；

图7、图8显示了以上参数的详细信息，是图5中数据的扩展，包括在焊接

过程中各个参数的变化过程。

由以上数据分析可知，焊接平直度较好，但焊缝存在一定的缺陷，焊接质量不高，焊接速度和角度变化较大、不平稳，冶金结合不够，还需加强联系，提高焊接能力。

七、实验心得与体会

通过此次实验，我了解虚拟焊接仿真的操作步骤和流程，同时认识并熟悉ARC+焊接模拟器的操作方法，而且还掌握母材装配、焊接位置的虚拟焊接仿真操作，并利用软件进行焊接质量诊断和评价，发现焊接中存在问题。此次实验不仅锻炼了我的动手动脑能力，也让我熟悉并掌握了一项新设备。

由于是第一次接触焊接模拟器，在使用过程中，操作要领和操作流程掌握的还不牢固，焊接结果显示的并不理想。我反复练习了三次，与学长探讨，总结其他同学的经验教训，才渐渐掌握了一些技巧，但是仍不是很理想。3D 焊接模拟器可进行焊接工作的高度模拟，实现无污染、零耗材，而且焊缝图像重放，包括完整的图像重建和焊接参数动态显示，同时可针对不同焊接方法及焊接工艺参数进行焊接训练，并可针对焊接过程进行问题诊断。此设备会为我们练习手工电弧焊提供很大的帮助，希望还有练习和操作的机会。

最后，感谢李红老师以及研究生学长的详细讲解和悉心教导！