畢業(yè)設計（論文）-金屬軟管的氣密性檢測裝置機械設計

PAGEPAGE1本科畢業(yè)設計題目：金屬軟管的氣密性檢測裝置全套設計圖紙加V信153893706或扣3346389411學院：機械工程學院專業(yè)：機械工程班級：2018級班學號：學生姓名：指導老師：提交日期：2022年月日浙江工業(yè)大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文）中文摘要PAGEI金屬軟管的氣密性檢測裝置摘要金屬軟管氣密性試驗的目的是檢查焊接金屬軟管系統(tǒng)的強度和氣密性是否能滿足設計要求，以保證正常運行檢察管路的強度和嚴密性，管路檢測的現(xiàn)代化程度不高，在管路檢測過程中，檢測環(huán)境較惡劣，自動化程度低，依賴人工操作，工作量大、勞動強度高。為了解決此類問題，本項目設計一種能夠自動裝夾管路，從而進行氣密性檢測的管路自動裝夾裝置。采用機械機構，結合微機原理知識，能夠在復雜環(huán)境下精確、穩(wěn)定的自動對管路進行裝夾，以及有效的氣密性檢測。金屬軟管是一種柔性管殼，它是將優(yōu)質(zhì)奧氏體不銹鋼管坯加工成波紋狀的一種管材。其波紋形狀包括螺旋形狀和環(huán)形形狀。不銹鋼波紋管可分為兩種類型:連接用不銹鋼軟管和輸送用不銹鋼軟管。前者主要用于煤氣爐和煤氣表前面的進氣管，可替換膠管，解決膠管易損壞、易脫落、使用壽命短的問題;后者主要用于室內(nèi)燃氣管道的連接，可以代替焊接鋼管，大大減少了室內(nèi)燃氣管道系統(tǒng)的接頭數(shù)量，同時降低了施工難度。關鍵詞：金屬軟管氣密性檢測檢測機英文摘要浙江工業(yè)大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文）英文摘要AirtightnessdetectiondeviceofmetalhoseAbstractMetalhosethepurposeofairtightnesstestistocheckthestrengthoftheweldmetalhosesystemandairtightnesswhethercanmeetthedesignrequirements,toensurethenormaloperationoftheprocuratorialpipelinestrengthandrigor,pipelinedetectionofmodernizationdegreeisnothigh,intheprocessofpipelinedetection,testingenvironmentisbad,lowdegreeofautomation,relyonmanualoperation,bigworkloadandhighlaborintensity.Inordertosolvesuchproblems,thisprojectdesignsapipeautomaticclampingdevicethatcanautomaticallyclampthepipe,soastodetecttheairtightness.Usingmechanicalmechanism,combinedwithmicrocomputerprincipleknowledge,canaccuratelyandstablyautomaticallyclampthepipelineincomplexenvironment,aswellaseffectiveairtightnessdetection.Metalhoseisakindofflexibletubeshell,itisakindofpipewhichprocesseshighqualityausteniticstainlesssteeltubebilletintocorrugatedshape.Itsrippleshapeincludesspiralshapeandringshape.Stainlesssteelbellowscanbedividedintotwotypes:stainlesssteelhoseforconnectingandstainlesssteelhoseforconveying.Theformerismainlyusedforgasstoveandgasmeterinfrontoftheintakepipe,canreplacethehose,solvetheproblemofeasydamage,easytofalloff,shortservicelife;Thelatterismainlyusedfortheconnectionofindoorgaspipeline,whichcanreplacetheweldedsteelpipe,greatlyreducingthenumberofjointsintheindoorgaspipelinesystem,whilereducingthedifficultyofconstruction.KeyWords：Metalhose，Airtightnesstest，Detector，浙江工業(yè)大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文）PAGE32目錄第一章緒論 31.1研究背景及意義 31.2氣密性檢測目的與主要方法簡介 41.3氣密性檢測的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 61.4.1本文研究的目的 61.4.2本文研究的內(nèi)容 91.4.3檢測原理 9第二章氣密性檢測機械系統(tǒng)設計 102.1氣密性檢測機械系統(tǒng)分析 102.1.1氣密性檢測機械系統(tǒng)的設計過程 102.1.2氣密性檢測系統(tǒng)的設計原則 112.2氣密性檢測機械系統(tǒng)的總體設計 122.3氣密性檢測機械系統(tǒng)的部件設計 132.3.1大支架設計 132.3.2管路傳送裝置 142.3.2.1管路傳送裝置輸送帶及電機選型計算 152.3.2.2輸送帶傳動軸設計與計算 152.3.3夾緊和堵孔裝置 172.3.3.1夾緊和堵孔裝置氣缸選型 182.3.4氣密性檢測整體結構圖 202.4機械手選型 20第三章氣密性檢測控制系統(tǒng)的技術實現(xiàn) 243.1PLC可編程邏輯控制器的理論基礎 243.1.1PLC的產(chǎn)生和發(fā)展 243.1.2PLC的功能特點分析 243.2PLC的選取 253.2.1PLC的分類 253.2.2I/O地址分配 273.2.3檢測流程圖 29第四章設備成本分析與環(huán)境影響 304.1設備成本的主要組成 304.2設備生產(chǎn)制造過程中的主要環(huán)境影響 31結論 32參考文獻 33致謝 34第一章緒論1.1研究背景及意義波紋軟管是一種柔性管殼軟管。它是將優(yōu)質(zhì)奧氏體不銹鋼管坯加工成波紋狀的一種管材。其波紋形狀包括螺旋形狀和環(huán)形形狀。不銹鋼氣體波紋管可分為兩種類型:連接用不銹鋼波紋管和輸送用不銹鋼波紋管。前者主要用于煤氣爐和煤氣表前面的進氣管，可替換膠管，解決膠管易損壞、易脫落、使用壽命短的問題;后者主要用于室內(nèi)燃氣管道的連接，可以代替焊接鋼管，大大減少了室內(nèi)燃氣管道系統(tǒng)的接頭數(shù)量，同時降低了施工難度。不銹鋼波紋管作為室內(nèi)燃氣輸送系統(tǒng)的重要組成部分，其安全性不容忽視。除了波紋管與爐膛之間的連接部分有漏氣的危險外，波紋管本身的加工質(zhì)量也會有危險。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，全社會對波紋軟管產(chǎn)品的需求越來越大，這些相關行業(yè)已經(jīng)成為我國經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)。1.波紋軟管是安裝在液體輸送系統(tǒng)中的一種柔性壓力管件，用于補償管道或機器設備連接端之間的相互位移，吸收振動能量，起到減振、消聲的作用。它具有柔韌性好、重量輕、耐腐蝕、耐疲勞、耐高低溫等諸多特點。波紋軟管主要由金屬材料制成。它常用于輸送氣液流體。液體通過它被注入容器中。由于被壓縮流體在管道中會有一定的不穩(wěn)定性，這些不穩(wěn)定性往往會導致嚴重的不良后果。因此對制造材料和加工工藝有較高的要求。特別是在焊接過程中，封閉管在使用中造成的損壞大多是由于焊接不良造成的。高壓氣體填充后，焊縫在氣體壓力的影響下產(chǎn)生裂紋，導致氣體泄漏。對于這種需要充滿高壓氣體或液體的管道，如果在使用過程中發(fā)生泄漏，將會導致一些非常嚴重的后果。除了產(chǎn)品本身的功能外，還會造成火災、爆炸等危險事件(12)，給國民經(jīng)濟的生產(chǎn)生活造成了巨大的損失。因此，為了保證波紋管的產(chǎn)品質(zhì)量和使用安全，有關部門規(guī)定，此類產(chǎn)品出廠前必須進行密封性能測試。密封試驗是保證產(chǎn)品質(zhì)量和安全性能的重要手段。隨著這些產(chǎn)品的越來越多的應用，氣密性與工業(yè)工藝的質(zhì)量、工人的安全、設備的安全密切相關。與這些行業(yè)相關的產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性能檢驗也變得越來越重要。密封性能的檢測也稱為泄漏檢測。本文所涉及的密閉容器的氣密性檢測主要針對的是市場上應用最廣泛的不銹鋼金屬波紋管。在其生產(chǎn)現(xiàn)場，由于經(jīng)濟技術條件的限制，一般采用浸泡法和觀察氣泡法對管道進行檢測。為了保證檢測的連續(xù)性，通常需要三個工人組成一條流水線，連續(xù)進行容器的密封、充氣、浸泡觀察和后處理等步驟。這樣不僅效率低，勞動消耗高，而且容易出錯。此外，還存在一定的安全隱患。例如，在密封和膨脹階段，封閉容器的開口大小是不同的。為了提高工作效率，工人很容易拿錯密封螺母。當螺母未與氣孔緊密配合時，對封閉的容器充氣容易使螺母在壓力下爆裂，彈射進體內(nèi)傷人。另外，如果是人工堵塞孔，也容易造成人為錯誤。例如，如果孔堵得不緊，就無法確定是由于孔造成的滲漏，還是由于密閉容器木體制造缺陷造成的滑漏。針對上述問題，研究了一套基于PLC控制的自動氣密性檢測設備，以替代人工完成的堵孔膨脹、水浸檢測、水開封等作業(yè)。這對于提高生產(chǎn)效率，減少人工檢測的誤差，保證工人人身安全具有重要意義。1.2氣密性檢測目的與主要方法簡介氣密性試驗的主要目的是檢查管道的強度和氣密性是否能滿足設計要求，同時也對基礎進行檢測，以保證正常運行，這是檢查管道質(zhì)量的重要措施。一般氣密性試驗應在水壓試驗合格后進行。對于在設計中需要進行氣壓試驗的壓力容器，氣密性試驗可以與氣壓試驗同時進行，試驗壓力應為氣壓試驗的壓力。對于碳鋼、低合金鋼制造的壓力容器，用于試驗的氣體溫度不得低于5℃，其他材料制造的管道應按設計圖紙施工。氣密性試驗使用的氣體應為干燥潔凈的空氣、氮氣或其他惰性氣體。氣密性試驗時，安全附件應安裝完整;在試驗過程中，壓力應緩慢上升。達到規(guī)定的試驗壓力后，應保持壓力不小于1分鐘，然后降至設計壓力，管道壓力檢查合格，無泄漏。如有泄漏，修復后應再次進行水壓試驗和氣密性試驗。氣密性試驗方案如下:連接和修復1.5原始管的兩端分別與管件,塊的一端連接管件,注入0.3mpa(I型)和0.1mpa(II型)空氣從另一端為1分鐘,并確認沒有泄漏。如無滲漏，則將無滲漏的管道放入好的產(chǎn)品框內(nèi)，如有滲漏，則放入不良產(chǎn)品框內(nèi)。由于工業(yè)生產(chǎn)的深化，企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品數(shù)量都有了明顯的提高。為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，傳統(tǒng)的滲漏檢測方法過于粗糙，無法滿足需求。然而，完全使用進口設備是昂貴的。因此，有必要改進密閉容器的氣密性檢測方法，研究設計一種性價比高、簡單高效、更加智能化的新型氣密性檢測設備。如何運用工藝優(yōu)化的方法對不銹鋼金屬軟管氣密性檢測工藝進行分析、梳理、重組和改造，如何提高工作效率，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，安全生產(chǎn)，在滿足檢測質(zhì)量的前提下，降低勞動強度，保證交貨時間，是擺在氣密性制造企業(yè)面前亟待解決的問題”。為了解決這個問題，我們首先需要改進方法。下面介紹一些目前使用的氣密性檢測方法。氣密性檢測根據(jù)檢測方法的不同可分為兩類:一是將管道充滿氣體，將其置于液體環(huán)境中，通過目測容器表面氣泡的數(shù)量來判斷是否有泄漏;另一種是通過壓力傳感器的輸出信號來判斷是否有泄漏，即用一定壓力的氣體填充金屬軟管，再通過壓力傳感器的輸出信號來判斷工件是否有泄漏。常用的方法有浸泡泡法、涂抹泡法、超聲波法、化學氣體示蹤法、壓力變化法等。無水泡法是我企業(yè)目前使用的方法，即先將密閉容器的每個氣孔密封起來，留一個小孔向內(nèi)通風;其次，當密閉容器內(nèi)部空氣壓力達到待測標準值時，停止向內(nèi)充氣，保持空氣壓力，然后將整個密閉容器放入水中。由于封閉的管道已經(jīng)預先填充了極高壓力的氣體，如果金屬管道出現(xiàn)裂紋，就會發(fā)生泄漏。水里會產(chǎn)生大量的氣泡。因此，通過是否產(chǎn)生氣泡來判斷密閉容器是否密封。如有氣泡產(chǎn)生，說明密閉容器有泄漏，焊接處有問題，需進一步退爐處理。如無氣泡產(chǎn)生，說明密閉容器焊接良好，不需要整改。與浸泡泡法不同，涂膜泡法不需要將管道放入水中觀察是否有泄漏。只需要在密閉容器的外表面連續(xù)涂抹液體即可。如果管道不密封，當體積充滿高壓氣體時，外表面會產(chǎn)生氣泡。超聲Mim方法有兩種：一種是利用氣泡將被測管道放入水中。當泄漏處釋放出氣泡時，利用超聲多普勒效應，通過高頻超聲發(fā)射探頭將超聲波射入待測部位。根據(jù)發(fā)射聲波與原始聲波的對比，可以檢測出氣泡，進而檢測出滑移泄漏。當泄漏孔附近的另一種氣體的壓力高于泄漏孔附近的另一種氣體的實測壓力時，就會產(chǎn)生一定的頻率。聲波振動的頻率與泄漏孔的大小、泄漏氣體的流量和速度有關。根據(jù)這一原理，可以通過聲振動頻率間接測量泄漏量。目前流行的密封檢測設備大多為壓力型，采用壓力變化法進行檢測;其中浸泡泡法和涂膜法需要封堵、開封、充氣等步驟。檢測效率低:超聲法中使用氣泡的方法比氣泡法更復雜、更不理想，而第二種方法不直觀，容易造成檢測不準確，對密閉容器造成無法彌補的創(chuàng)傷:化學氣體示蹤法需要一些特殊的氣體和氣體檢測設備，所以成本昂貴，普通企業(yè)不會選擇它;變壓法簡單可行，但只能檢測泄漏量和泄漏量，不知道具體的泄漏位置，不能為泄漏容器提供可修性目標。因此，需要一種封閉容器檢測方法，既能檢測出泄漏量和泄漏量，又能顯示溢出位置。1.3氣密性檢測的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在過去，企業(yè)使用氣泡檢測。即在容器內(nèi)充入氣體，放入水中或其他穩(wěn)定的液體中，觀察氣泡，判斷氣密性是否完好。這種檢測方法在早期技術不強的情況下非常簡單直接。但當時堵漏自動化技術不高，設備簡單，工人水平不高，導致生產(chǎn)效率很低。此外，它還受到人們主觀因素的強烈影響。如果泄漏量小，氣泡會變小“2”，所以人們更容易誤判。由于氣泡法簡單易行，既能檢測泄漏，又能標定泄漏位置?，F(xiàn)在仍被大多數(shù)企業(yè)使用。隨著工業(yè)自動化和光電技術的迅速發(fā)展，氣泡的自動檢測成為可能。許多人在浸液氣泡法的基礎上，結合現(xiàn)代光學和圖像處理技術，研究了多種水中氣泡的檢測方法，希望以此來判斷管道的泄漏情況。其主要原理是利用氣體的物理化學特性來檢測氣密性，并利用各種相機、傳感器和電子探針來代替人眼來檢測氣泡。應用的檢測方法有光纖探頭法、電子探頭法、電容沉淀成像法、成像法、氦質(zhì)譜儀、超聲波探測器、激光探測器、鹵素探測器等。清華大學電子系王鐵峰等采用光纖探頭法(V)對三相循環(huán)流化床中氣泡上升速度進行了實驗研究。和jobnR.Chaplin等人研究了利用光纖相位探測探頭測量波中的氣泡大小。光纖探針法的原理是使用光反射在氣相和液相產(chǎn)生光強度光強度的差異,然后這光強度信號轉換成電信號,并使用計算機判斷泡沫生成,以便獲得管道是否泄漏。1.4本文的主要內(nèi)容與章節(jié)安排1.4.1本文研究的目的產(chǎn)品要保證防水性，或者防止氣體、灰塵等進入產(chǎn)品內(nèi)部，就需要保證氣密性的質(zhì)量。以往比較傳統(tǒng)的氣密性檢測方式是把產(chǎn)品放入到水中，看產(chǎn)品浸泡在水中是否冒泡，這種檢測方法的缺點很明顯，不僅會造成員工肉眼識別的誤判，同時在泡水后還需要將產(chǎn)品吹干或者晾干，多了很多道檢測工序。目前市場上智能型氣密性檢測設備已經(jīng)逐的取代了傳統(tǒng)泡水法來進行氣密性測試，兩種試驗方法被廣泛應用，直接壓力氣密性試驗和差壓氣密性試驗。這兩種方法的原理基本相同。以壓縮空氣為介質(zhì)，通過氣密性試驗設備參數(shù)的變化試驗，計算出具體的泄漏值，再通過泄漏值確定產(chǎn)品合格。直壓氣密試驗主要用于防水試驗和密封試驗。整個測試過程可分四個階段完成，即充氣階段->保壓階段->測試階段->排氣階段。檢測周期在3~25秒之間。試驗時間的長短主要與待試驗產(chǎn)品的體積和檢測壓力有關;圖1.1SLA系列多功能氣密性測試儀型號SLA-A測試口一個傳感器選擇范圍-100到1000kpa精度0.1pa(0.02%FS)壓力方式集成正負壓壓力調(diào)節(jié)方式自動調(diào)節(jié)/手動調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)范圍-50kpa~3Mpa壓力調(diào)節(jié)精度士0.05%FS壓力重復精度士0.1%FS分辨率0.1pa測試單位pa,kpa時間時間量程0.1～9999S時間分辨率0.1S程序數(shù)量32組測試程序,程序可獨立設置數(shù)據(jù)存儲直壓氣密性測試設備可以存儲超50萬組測試數(shù)據(jù)，插上U盤可以導出檢測數(shù)據(jù)接口RS2321個USB2個I/O接口8輸出/8輸入電源外部240V電源數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計分析氣密性檢測總數(shù)、合格數(shù)、不合格數(shù)測試過程控制階段時間顯示測試過程有狀態(tài)和時間實時顯示儀器設置參數(shù)設置測試壓力上下限設置；測試各階段時間設置；泄漏值上下限設置；泄漏補償設置殼體材質(zhì)鋁合金軟件可選上位機軟件可以與儀器進行測試數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)分析等功能配件條碼掃描條形碼，二維碼（選配）干式氣密性檢測方法的研究工作主要集中在泄漏的定量檢測上，但不能確定泄漏的具體方向和位置。傳統(tǒng)的水檢測方法直觀可靠，但僅限于定性檢測，檢測效率不高。雖然氣泡是一種現(xiàn)象，但借助圖像處理等檢測分析方法進行計算，可以將氣泡量化，將定性描述和表征轉化為具有一定精度的定量估計?；诙喙δ軞饷苄栽囼灆C的處理技術,本文研究和討論了處理氣密性試驗機,泡沫的生成和變化機制相比,機電一體化設備,設計一套基于PLC控制系統(tǒng)與自動生產(chǎn)線的研究相結合。該設備用于自動檢測工件的氣密性，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，節(jié)約了成本。1.4.2本文研究的內(nèi)容本文將利用多功能氣密性測試儀與plc結合。基于該技術，結合自動化生產(chǎn)線的研究與設計，設計了一套半自動管道氣密性檢測裝置，并對其進行了實驗驗證。主要工作如下:1.根據(jù)管道的物理特性，論述了氣密性檢測系統(tǒng)的設計過程和原理:研究了待檢測管道的制造工藝，確定了送料、夾緊、檢測和卸料方案;最后確定了氣密性檢測系統(tǒng)的總體設計。該系統(tǒng)的操作步驟如下:首先，將待測管道放置在氣密性測試平臺上，系統(tǒng)自動實現(xiàn)裝夾、定位、充氣等步驟;檢測完成后，系統(tǒng)實現(xiàn)自動拆卸和根據(jù)檢測結果判斷是否報警的功能。如果工件合格，將工件送出;若工件泄漏超標，送管路至有缺陷的料箱。2.研究了氣密性檢測系統(tǒng)的控制與實現(xiàn)過程;介紹了PLC的產(chǎn)生、發(fā)展和分類。根據(jù)機械系統(tǒng)的結構和自動氣密性檢測過程的需要，選用西門子sp7-200PLC實現(xiàn)控制，布置VO接口和控制內(nèi)容;分析了氣密性檢測的步驟和時間安排，研究設計了氣密性檢測系統(tǒng)的氣動自動控制系統(tǒng)，繪制了氣密性分自動檢測系統(tǒng)的控制電氣原理圖。最后，根據(jù)機械執(zhí)行的需要，對一些氣動執(zhí)行機構進行了計算和選型。3.本文根據(jù)氣密性檢測系統(tǒng)的操作步驟，總結了本文所做的一些實際工作，提出了工作中存在的不足和有待改進的地方，并提出了今后的工作思路:1)在氣密性檢測機械系統(tǒng)的設計中，作者采用現(xiàn)有的通用模糊裕度進行設計，并沒有使用ANSYS分析軟件對整個機械系統(tǒng)的強度進行分析和評價。2)本論文不使用自動上料裝置，設備加料時需要人工協(xié)助。1.4.3檢測原理本文采用壓降法之直接泄漏檢測(正負壓力)，其工作原理如下圖圖1.2壓降法直接測泄漏檢測原理第二章氣密性檢測機械系統(tǒng)設計各個工程領域的發(fā)展需要機械工程的相應發(fā)展，而機械工程則需要提供必要的機械。本文的機械系統(tǒng)是氣密性自動檢測與控制的骨架和對象，主要包括支撐裝置、氣管輸送機構、起動夾緊機構、傳動機構和運動導向機構。機械系統(tǒng)的結構合理性和加工精度對整機的控制性能和穩(wěn)定性有重要影響。一個好的框架可以使氣管平穩(wěn)地放置在檢測平臺上，方便氣管更好的定位，從而實現(xiàn)準確封堵。因此，在設計氣密性檢測裝置的機械系統(tǒng)時，應綜合考慮整個機械的可操作性和安全性以及各機構之間的協(xié)調(diào)。2.1氣密性檢測機械系統(tǒng)分析首先，根據(jù)氣密性檢測技術的要求和企業(yè)的需求，考慮機械系統(tǒng)的整體功能，確定機械系統(tǒng)的工作原理和動作順序，設計實現(xiàn)機構或裝置整體功能的設計方案，從而保證系統(tǒng)在考慮原材料加工成本和加工難度的情況下能夠達到安全穩(wěn)定的工作狀態(tài)。其次，根據(jù)機械系統(tǒng)的工藝要求，確定各機構的功能、機架、連接形式和運動方式，并根據(jù)需要實現(xiàn)大型支撐裝置、氣動夾持裝置、抓斗機械手和氣動傳動裝置的功能設計。其次，根據(jù)管路的尺寸、形狀、質(zhì)量和水壓參數(shù)確定各機構的裝配，并選擇相應的零部件和尺寸。最后，考慮到企業(yè)的需求、經(jīng)濟預算、安全性和穩(wěn)定性，選擇相應的品牌零部件和設施設備。2.1.1氣密性檢測機械系統(tǒng)的設計過程氣密性檢測機械系統(tǒng)的設計過程需要經(jīng)過6個步驟:1.研究氣密性檢測系統(tǒng)的工作原理。根據(jù)氣密性檢測工藝的要求，燃氣管道的結構特點和企業(yè)的需求，對機械系統(tǒng)的整體功能進行研究和規(guī)劃，制定各機構或裝置的整體功能設計方案，確定機械系統(tǒng)的動作方式和動作順序，并考慮加工所需原材料的成本和加工難度。2.執(zhí)行模組的分析：根據(jù)第一步，根據(jù)要測試的氣管的尺寸、質(zhì)量和形狀。在設計氣密性自動檢測時，對各個機構或部件的運動形式和參數(shù)、驅(qū)動方式和運動方式進行分析。3.零部件的選擇和裝配：根據(jù)第二步設計的機構和零部件，確定所需零部件的尺寸、型號和加工方式。確定裝配方式，將所有零件組裝成一臺完整的機器。4.方案評估與決策：評估氣密性檢測系統(tǒng)是否達到目的，完成規(guī)定功能的性能，如時間消耗、響應速度等。在做決策時，我們還應該考慮組織的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性。當這些條件滿足要求時，可以進行下一個程序。如果評價結果不理想，則需要對氣密性檢測系統(tǒng)進行重新設計。5.制作安裝：方案評估完成后，可購買材料和零部件進行加工組裝。在采購材料時，必須購買標準件，并考慮經(jīng)濟性。在加工過程中，必須嚴格執(zhí)行設計圖紙上設計的精度和加工要求。6.試生產(chǎn)與調(diào)試：樣機試生產(chǎn)是檢驗產(chǎn)品設計制造可行性的重要階段。對樣機進行調(diào)試，驗證各項性能指標是否滿足設計要求。這一階段也是最終發(fā)現(xiàn)設計中存在的問題，以便及時修改和完善產(chǎn)品設計所必需的階段。2.1.2氣密性檢測系統(tǒng)的設計原則在設計過程中，自動氣密性檢測裝置必須滿足功能、經(jīng)濟性、加工、運輸、維護和運行等角度的不同要求。功能性：所設計的機械系統(tǒng)可在氣管氣密性試驗前將氣管送到待測位置的預備站;機械手可將輸送到待檢測位置的管道自動安裝到檢測位置或?qū)⒐艿缽臋z測位置移除。在檢測位置，機械手送氣管時，夾緊裝置可自動松開。燃氣管道交付到位后，即可對燃氣管道進行夾緊，并進行氣密性檢測。檢查完畢后，機械手抓住氣管后即可松開夾緊機構。機械手可拆除管道，實現(xiàn)燃氣管道的自動堵孔密封，將良品與劣品分離。主要機構包括氣管輸送機構、氣管定位機構、機械手夾持機構、氣密性檢測機構、控制機構和電氣機構。氣管輸送機構的主要功能是通過機械手將氣管自動輸送到指定位置進行夾緊;所述氣管定位機構的主要功能是對所述氣管輸送機構送出的氣管進行定位，并按照程序指令釋放氣管;機械手夾緊機構的主要功能是將氣管送至檢測機構，取出檢測機構的啟動管，并根據(jù)檢測結果將被檢測的氣管放入不同的材料架內(nèi);氣密性檢測機構的主要功能是對燃氣管道的氣密性進行檢測，并根據(jù)檢測結果將檢測結果發(fā)送到控制系統(tǒng);控制機構主要實現(xiàn)自動控制、保護功能、監(jiān)控功能、數(shù)據(jù)記錄功能等功能。安全性：安全是指在誤操作、過載等情況下保護人員和機器免受危險的功能。在這方面，氣密性檢測裝置主要考慮以下問題:旋轉機械部分應防止操作者的手進入;應保護機械手的旋轉空間，防止無關人員的意外侵入;氣密性試驗平臺的整體機械性能和疲勞強度應滿足要求;需要完成報警系統(tǒng)的設計和安裝?；Q性和經(jīng)濟性：在設計中，在保證氣密性系統(tǒng)能夠達到一定的精度操作時，所設計的零件應簡單實用，切割方便，加工成本低。在選用一些非特殊部件時，應盡量選用標準件或通用件，以降低開發(fā)成本和設備維護成本。材料選擇：不同材料的技術性能差別很大。在選材時，應綜合考慮機械系統(tǒng)的力學性能和設計加工的經(jīng)濟性。該裝置不需要頻繁移動，但待測氣管有一定的體積和重量。考慮到經(jīng)濟性和可用性，機架選用Q235為主材料，部分剛度要求高的地方選用45鋼。氣密性檢測平臺采用標準方管，既保證了剛度要求，又獲得了相對較輕的重量，使上下移動氣缸減輕了負載，工作更穩(wěn)定、安全。精度選擇及加工方法;各種加工方法(鍛造、鑄造、焊接、粘接等)及其特點對零件的結構設計具有決定性的影響。由于系統(tǒng)不需要經(jīng)常運輸，大支架選用焊接加工，而裝氣管檢測平臺有一定的精度要求，其零部件應完成一定程度。裝配:在機械系統(tǒng)的設計中，各部件應滿足簡單裝配的要求，以降低成本。由于檢測平臺上的夾緊機構需要經(jīng)常拆卸和組裝油箱，且操作較多，故采用可拆卸設備模式。操作:技術裝置的操作應盡可能簡單明了。考慮到實際操作，系統(tǒng)只設計了三個操作按鈕，分別為紅色、綠色和黃色?！凹t色”表示主電源開關，“綠色”表示主電源開關，“紅色”表示主電源開關。2.2氣密性檢測機械系統(tǒng)的總體設計為了設計管道氣密性檢測自動化設備，有必要了解待檢測的燃氣管道。本文所要檢測的氣體管道為焊接成品，主要用于管道連接，中間為波紋管，管路兩頭焊接有快速接頭，管路長度1500~2000mm，長管路在檢測時可提前將管路進行捆扎，管道直徑20mm（詳見下圖2.1）。在設計時一定要留出一定的空間，便于裝卸氣管以待檢測，待檢測氣管如下圖。圖2.1待檢測氣管圖2.3氣密性檢測機械系統(tǒng)的部件設計2.3.1大支架設計為了加快工作效率，在實際操作中需要設計三個工位，最右側工位用來補充待檢氣管，中間工位存儲待檢氣管，可以用來檢測氣管的氣密性，最左側用來取下待檢測氣管。具體的運行步驟是：(1)把氣管放在氣管輸送機構上，啟動機器，實行定位、夾緊、堵孔等步驟，(2)持續(xù)增加待檢測管(3)等第一個氣管檢測完成后，輸送管道機構向定位機構再輸送一個管路，機械手再次抓取管路至檢測位置，如此往復運行，提高工作效率。大支架四支腳采用標準方管40x40x2.5。方管焊接在支撐底板上。底板材質(zhì)為Q235B，在其上打孔安裝地腳螺栓。如圖2.2所示：圖2.2大支架圖2.3.2管路傳送裝置圖2.3管路傳送機構如圖2.3所示，在送料機構機架上安裝有兩個小支架，在每個小支架上安裝有兩條小輸送帶，兩條輸送帶運轉方向向左側運轉，氣管在輸送帶的帶動下一直向擋料氣缸處移動，完成物料的輸送工作。2.3.2.1管路傳送裝置輸送帶及電機選型計算在該輸送線上主要由兩組電機進行輸送，在管路布滿輸送線時可以排列84個管路，每個管路重量（按20米）5.16kg，因兩條輸送線相同，只需計算一邊的電機即可。單邊輸送的重量G=(5.16X84)/2=216.72kg，管路與支撐架摩擦系數(shù)μ=0.17，故輸送管路的摩擦力f=0.17*216.72*10=368N管路總重量G=5.16*84=433帶輪直徑D=50mm，輸送帶總長度L=3000mm，20秒將物料從輸入端送至輸出端，電機輸入轉速960rpm。皮帶輪每轉動一圈皮帶輸送距離L1L1=πD=3.14*50=157mm輸送完畢3000mm所需時間tt=3000157=19.1輸送完3000mm皮帶需要運轉的圈數(shù)QQ=3000157=19.1圈即皮帶每秒轉1圈，則每分鐘轉速為60rpm，取轉速60rpm。傳動比i=60/960=1:16=0.0625傳動總效率取η=0.83皮帶傳送軸所需功率：Pa=(f+GV)V=801*0.15=120kwT=9550Pa/n=1.91x104Nm總傳動比i=0.0625電機功率P=傳動總效率取η=0.83則實際電機功率選擇P電=Pη故選擇電機功率3kw，轉速960rpm，極數(shù)：6，電壓380V,3P2.3.2.2輸送帶傳動軸設計與計算τ=TWT=τ——軸的扭剪應力、扭切應力N/mm2(MPa)傳T——扭矩N·mmP——軸傳動的功率=kWn——軸的轉速rpmd——軸的直徑mm[τ]——軸材料的許用扭剪應力N/mm2(MPa)WT—為軸的抗扭截面系數(shù)，也稱之為抗扭截面模量WT=πd將（2-5）移項整理得：d≥39.55×106當軸的材料確定后，3于是：d≥C?3表2-1常見材料[τ]和C值d≥C?3Pn=112×3圖2.4傳動軸零件圖2.3.3夾緊和堵孔裝置夾緊和堵孔裝置是氣密性檢測時最關鍵的技術之一，夾緊裝置是精確堵孔的保障，實現(xiàn)了氣管的自動安置和定位，為接下來的堵孔步驟提供條件。氣缸夾緊堵孔組件安裝圖如圖2.5所示。這個裝置的具體運行流程為：(1)機械手將管料一頭輸送至接頭母座位置，(2)左邊的氣缸頂住直軸向下移動，使其夾緊氣管；(3)機械手將管料另一頭輸送至接頭母座位置(4)右邊的氣缸頂住直軸向下移動，使其夾緊氣管；(5)夾緊完成后氣密檢測儀開始向管道內(nèi)充入氣體，至此，完成氣管裝夾與檢測準備工作。（6）檢測完成后，機械手抓取左側接頭口，左側氣缸升起，松開接頭，機械手取下左側管路頭根據(jù)檢測結果放入，良品或不良品框內(nèi)（7）根據(jù)步驟6，松開右側接頭口，完成氣管檢測工作。圖2.5夾緊和堵孔裝置圖2.6夾緊和堵孔3D圖2.3.3.1夾緊和堵孔裝置氣缸選型在夾緊和堵孔裝置中，左右夾緊氣缸安裝在氣密性檢測平臺的左右兩端，在氣管安裝時負責夾緊和松開氣管，在氣密性檢測時負責夾緊氣管以防跑偏和移動。左右夾緊氣缸主要考慮的是推力和行程。推力的計算：首先需要考慮的是在夾爪夾緊時，氣管自身的重力與加壓測試時壓力。氣管自身的重力，我們按照20米長管路設計，重量約G=0.258x20=5.16kg氣體壓力：P=0.6MPa管路截面積=3.14*102=314mm2F=PS=600000*

0.000314=188.4NF總=G+F=5.16*10+188.4=240N由于夾爪與氣管靠摩擦力夾緊管子，摩差系數(shù)μ=0.17F總=0.17NN=F總/0.17=1441N氣缸選擇工作壓力0.5MPa，故此選擇80缸徑行程選擇40。需要檢測氣缸是否到位，所以選擇付磁石的氣缸，并選擇帶有磁力開關的傳感器，故此選擇亞德客氣缸型號如下：ACQ80X40S圖2.7氣缸理論出力表2.3.4氣密性檢測整體結構圖圖2.8氣密性檢測整體結構圖圖2.9氣密檢測整體3D視圖2.4機械手選型1、有效負載，機械手在其工作空間可以攜帶的最大負荷，單支待檢測管路重量為5.16kg，手爪質(zhì)量為4.5kg，所以總搬運重量為5.16+4.5=9.66kg，根據(jù)機器手的負載曲線，在空間范圍的不同距離位置，實際負載能力會有差異，所以選擇最大負荷為15kg的機械手。2、該機械手應用場合，需要應用在物料自動上下料場合，所以選擇具有搬運特點的機械手。3、最大作動范圍機械手的水平運動范圍1000mm內(nèi)；機械手的最大垂直高度的量測是從機器人能到達的最低點到手腕可以達到的的最大高度的距離(Y=1500).最大水平作動距離是從機器人底座中心到手腕可以水平達到的最遠點的中心的距離(X=1000).4、運轉速度；這個參數(shù)與每一個用戶息息相關。考量從一個點到另一個點的加減速，實際運行的速度將在0和最大速度之間。這項參數(shù)單位通常以度/秒計。有的機器人制造商也會標注機器人的最大加速度。5、剎車和轉動慣量基本上每個機器人制造商提供他們的機器人制動系統(tǒng)的信息。有些機器人對所有的軸配備剎車，其他的機器人型號不是所有的軸都配置剎車。要在工作區(qū)中確保精確和可重復的位置，需要有足夠數(shù)量的剎車。另外一種特別情況，意外斷電發(fā)生的時候，不帶剎車的負重機器人軸不會鎖死，有造成意外的風險。6、重復定位精度：該參數(shù)直接反映了工業(yè)機械手的精度。如果工業(yè)機械手重復執(zhí)行某個動作，則到達某個位置時將出現(xiàn)錯誤。精度越高，誤差越小。通常，工業(yè)機械手的誤差在±0.5mm之內(nèi)。7、防護等級：如果使用工業(yè)機械手的環(huán)境多塵或進水會影響工業(yè)機械手的運行，請務必研究工業(yè)機械手的防護等級。不同的工業(yè)機器人手臂對各種環(huán)境的適應性是不同的?？紤]此條件并選擇與工作環(huán)境相匹配的工業(yè)機械手。據(jù)此選擇ABBIRB2600-12/1.65工業(yè)機械手。圖2.10ABBIRB2600工業(yè)機器人參數(shù)表一圖2.10ABBIRB2600工業(yè)機器人參數(shù)表二圖2.11IRB2600-12/1.65工業(yè)機械手運動空間第三章氣密性檢測控制系統(tǒng)的技術實現(xiàn)通過前幾章的理論分析，設計了氣密性檢測機械裝置。本章分析了氣密性檢測的過程和機械設備的需求，利用電氣控制原理分析了需要用于控制的PLC和氣缸，設計了電路圖，集成了一套基于PLC控制的自動氣密性檢測系統(tǒng)。3.1PLC可編程邏輯控制器的理論基礎3.1.1PLC的產(chǎn)生和發(fā)展PLC是一種數(shù)字化操作的電子系統(tǒng)。它的全稱是可編程邏輯控制器。主要應用于工業(yè)環(huán)境。它使用可編程存儲器作為內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、序列控制、計時、計數(shù)、算術運算等面向用戶的指令，通過數(shù)字或模擬輸入/輸出控制各種機械或生產(chǎn)過程。它是工業(yè)控制的核心部分。早期的PLC主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這種采用微機技術的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超出了邏輯控制的范圍。因此，這種設備現(xiàn)在被稱為可編程控制器，簡稱PC。但為了避免與personalcomputer的縮寫相混淆，可編程控制器簡稱為PLC。PLC是由美國數(shù)據(jù)設備公司(DEC)于1969年開發(fā)的。目前美國、日本、德國的可編程控制器質(zhì)量優(yōu)良，功能強大。3.1.2PLC的功能特點分析根據(jù)前面章節(jié)的分析，本文設計的氣密性檢測與控制系統(tǒng)主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、信號處理、氣缸控制、報警、人機互動等主要功能。其中，信號處理、氣缸操作和報警需要通過PLC實現(xiàn)。信號處理是指PLC接收來自計算機的數(shù)字信號進行圖像處理和傳感器反饋信號，將這些信號轉化為邏輯信號和指令，控制執(zhí)行機構的運行。氣缸控制是指氣缸在PLC的控制下，將氣密性檢測平臺驅(qū)動到某一特定位置，以實現(xiàn)氣密性檢測測試的目的。報警是指操作過程中如果出現(xiàn)緊急情況，PLC會立即控制執(zhí)行機構，使其迅速停止并發(fā)出報警聲，提示工作人員注意安全。在氣密性檢測中，工作人員還需要了解整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，而且為了調(diào)試的方便，PLC還需要增加人際互動的功能。3.2PLC的選取3.2.1PLC的分類目前，各廠家生產(chǎn)的PLC品種、規(guī)格、功能各不相同。沒有統(tǒng)一的分類標準。主要有三種分類方法，1.按結構形式分類目前，就PLC的硬件結構而言，PLC可分為四種基本結構形式:整體式固定1/0型、模塊化型、集成型和分布式型。其特點如下。(1)一體式固定1/OPLC積分固定1/OPLC是一種固定1/O點的小型PLC。處理器、存儲器、電源、輸入輸出接口和通信接口安裝在基本單元上。這種PLC具有結構緊湊、體積小、安裝簡單等優(yōu)點。適用于I/O控制要求固定、點位較少的機電一體化設備。常用的有西門子的S7-200系列和三菱的FX1、FX2、fxzx系列。(2)模塊化的PLC模塊化PLC是大中型PLC的常見結構。其部分或全部機組均采用模塊化安裝機構形式，配有專用安裝底板。底板除了安裝和固定各個PLC模塊外，還具有內(nèi)部連接總線，通過內(nèi)部總線各模塊形成一個整體。模塊化PLC按電源、CPU、輸入/輸出、通信等不同模塊劃分。模塊化PLC具有以下特點:1)模塊可由用戶自由選擇，不受基本單元1/O的限制，配置靈活:2)可連接多個1/O點及功能模塊，便于形成大中型PLC;3)模塊可拆卸，便于調(diào)試和維護;4)常用于復雜機電產(chǎn)品和自動化生產(chǎn)線的控制。大多數(shù)廠家的大中型plc都采用這種結構，如西門子的S7-300/400系列，三菱的Q系列。(3)集成PLC集成PLC一般作為數(shù)控系統(tǒng)(CNC)的功能補充。它將PLC和CNC集成在一起，實現(xiàn)數(shù)控機床或其他數(shù)控設備的輔助技能控制。這種PLC通常沒有獨立的電源和CPU，不能單獨使用。集成PLC的優(yōu)點是可以通過CNC的操作面板進行程序編輯、調(diào)試和狀態(tài)診斷。(4)分布式PLC分布式PLC是一種用于大型生產(chǎn)設備或生產(chǎn)線上實現(xiàn)遠程控制的PLC。一般通過在PLC上增加“主站模塊”進行遠程控制來控制遠程VO。分布式PLC的特點是每個組件模塊可以安裝在不同的工作場所。中央控制PLC(主站)和“工作站(從站)”需要通過總線進行連接和通信。因此，這實際上構成了一個簡單的PLC與功能模塊之間的網(wǎng)絡系統(tǒng)。2、按控制規(guī)模分類按控制規(guī)?？煞譃橹鳈C、中機和小型機。小型機：小型機控制點一般在256點以內(nèi)，適合單機控制或小系統(tǒng)控制。中機：中機控制點一般小于2048點，可直接控制設備。它還可以在下一級監(jiān)控多個可編程控制器，適用于中型或大型控制系統(tǒng)的控制。主機：主機的控制點一般大于2048點，不僅可以完成更復雜的算術運算，還可以進行復雜的矩陣運算。它不僅可以直接控制設備，還可以監(jiān)控多個PLC的下一級。3.按功能分類根據(jù)功能分類，PLC可分為低級機、中級機和高級機。如表3.1所示表3.1按功能劃分的PLC分類表對主要功能應用程序進行分類低端機器具有基本的控制功能和平均計算能力。該工作主要適用于開關量控制和順序控制速度較低，頻帶輸入和輸出模塊的數(shù)量低于控制、定時/計數(shù)控制和少量較少的模擬控制情況中程機控制功能強，運算能力強。它適用于開關和模擬三角函數(shù)、指標和PID運算越復雜，工程量控制系統(tǒng)越復雜為了提高速度，還需要增加頻帶輸入和輸出模塊的數(shù)量有許多類型的輸入和輸出模塊。高檔機床具有強大的控制功能和強大的計算能力?？蓱糜诟笠?guī)模的過程控制復雜的矩陣運算。工作速度非?？欤軒Э梢詡鬏?shù)较到y(tǒng)中，可以構成分布式控制系統(tǒng)輸入輸出模塊的數(shù)量非常多，輸入輸出模塊的種類構成了整個工廠的自動化網(wǎng)絡類也很全面，這種可編程控制器可以完成規(guī)范3.2.2I/O地址分配根據(jù)上一節(jié)的分析，PLC要實現(xiàn)三個功能：處理傳感器反饋信號、控制氣缸、控制機器人等執(zhí)行部件的運行和報警顯示。在輸入接口方面，首先設計了手動/自動換檔開關。當開關被控制時，PLC的控制模式將自動從手動控制模式轉換為自動控制模式。當PLC處于自動控制模式時，氣密性監(jiān)測系統(tǒng)處于自動運行狀態(tài)，可自動完成定位夾緊、堵孔充氣、氣密性檢測、工位轉換等工序。當PLC在手動控制模式下,員工可以使用切換到手動控制每個組件一步一步操作,這是方便發(fā)現(xiàn)問題:其次,為了方便員工的操作靈活的操作系統(tǒng),設計一個自動啟動和停止開關。當系統(tǒng)處于自動運行狀態(tài)時，也可實現(xiàn)懸掛。當系統(tǒng)需要繼續(xù)自動運行時，按下自動啟動開關;名稱地址手動信號X01自動信號X02分料氣缸1置位/復位開關X03分料氣缸2置位/復位開關X04夾緊氣缸1置位/復位開關X05夾緊氣缸2置位/復位開關X06機器人啟動信號X07分料1物料到位信號X10分料2物料到位信號X11分料3物料到位信號X12分料4物料到位信號X13物料輸送電機繼電器Y01夾料氣缸繼電器Y02分料氣缸1繼電器Y03分料氣缸2繼電器Y04分料氣缸3繼電器Y05分料氣缸4繼電器Y06夾緊氣缸1繼電器Y07夾緊氣缸2繼電器Y08機器人啟動信號Y09報警信號表3.1PLCIO點分配圖3.1PLC程序截圖3.2.3檢測流程圖開始開始相關初始化相關初始化系統(tǒng)自檢系統(tǒng)自檢讀取默認標準檢測數(shù)據(jù)讀取默認標準檢測數(shù)據(jù)結束線束檢測按ESC退出提示開始檢測結束線束檢測按ESC退出提示開始檢測進入主界面進入主界面執(zhí)行檢測執(zhí)行檢測 YN圖3.2檢測流程圖第四章設備成本分析與環(huán)境影響4.1設備成本的主要組成氣密檢測設備的主要組成方式主要有以下部分組成、產(chǎn)品的開發(fā)設計成本、制造成本、銷售成本、銷售培訓成本、使用維修成本等部分組成。圖4.1產(chǎn)品生命周期成本與產(chǎn)品進程關系生產(chǎn)成本的主要由材料成本與制造成本構成：其中在材料成本的構成要素里，原材料、半成品加工用輔料成本決定了單件零件的成本，而材料運輸過程中的運輸費用，搬運費用、庫存費用構成了各個零件的公共成本。制造成本的主要組成因素有，零件加工時的主工時、輔助工時、加工過程中的休息工時，準備工時，其中車間的管理、照明等費用是制造成本中的公共成本，在制造過程中模具，工裝，特殊夾具的生產(chǎn)費用構成了特殊單件成本，企業(yè)管理費用，營銷費用均為生產(chǎn)成本的主要構成。4.2設備生產(chǎn)制造過程中的主要環(huán)境影響零件加工過程中會用到、鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、表面保護等熱加工生產(chǎn)過程（屬重點污染源）以及切削加工、磨削加工、清洗、包裝等其它加工過程。4.2.1零件熱加工過程產(chǎn)生的廢物及污染形式

金屬熱加工過程產(chǎn)生的廢物形式，主要有以下六種：

eq\o\ac(○,1)有害氣體：SO2、H2S、CO、NOx、HF、O3；

eq\o\ac(○,2)煙塵、粉塵、錳塵；

eq\o\ac(○,3)廢渣：熔煉爐渣、澆注廢渣、熱處理熔渣、焊接廢渣、電鍍廢渣、鍛造氧化皮等；

eq\o\ac(○,4)廢水：電鍍含CN、Cr+6、Cd+2、Ba+2、C1-1、SO4-2、NO3-1等廢水，工業(yè)爐窯冷卻廢水、切削液、清洗液、涂裝廢水等；

eq\o\ac(○,5)噪聲：機械噪聲、電磁鼓噪聲、空氣動力噪聲等；

eq\o\ac(○,6)其它：包括光、熱輻射、電磁輻射、放射性等的物理污染。4.2.2本設備生產(chǎn)過程主要用到的加工方式和主要環(huán)境影響因素

eq\o\ac(○,1)、鑄造生產(chǎn)過程中，加熱使鐵水的溫度高達1400℃左右，在鐵水的溶化過程中，大量的粉塵和有害氣體通過化鐵爐的頂部排入大氣。退火窯是對鑄件進行熱處理的關鍵設備，它主要是改變鑄件的內(nèi)部組織提高其機械性能，在煤的燃燒過程中釋放出大量的煙塵和有害氣體，通過煙囪排入大氣。在此過程中主要的有害氣體為CO、HF和SO2。

eq\o\ac(○,2)、焊接生產(chǎn)過程產(chǎn)生的污染主要來自三個環(huán)節(jié)，一是焊接材料制造過程中產(chǎn)生的污染，如焊絲酸洗產(chǎn)生廢酸、焊絲鎮(zhèn)鋼產(chǎn)生廢水和含有毒性的廢酸；二是焊接前準備和焊后處理過程產(chǎn)生的污染二是施焊過程產(chǎn)生的污染。如手工電弧焊現(xiàn)場產(chǎn)生合錳、氟的煙塵量一般均達每立方米數(shù)十到數(shù)百毫克。在船倉或容器、管道內(nèi)焊接時，煙塵高達五、六百毫克／立方米。即使在露天焊接煙塵也達十幾克位方米（美國等國標為＜5mg/m3。熔煉埋弧焊用的焊劑，排放出大量的含錳、硅、氟化物的煙塵，嚴重影響操作者的身體健康，也影響周邊地區(qū)農(nóng)作物的生長。碳弧焊氣格煙塵中含