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4、报告学 生 姓 名： 学 号： 学 院、系： 专 业：机械设计制造及其自动化设计题目：药筒直焊缝自动检测装置数字样机设计指 导 教 师: 年 月 日毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业论文情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述1. 本课题研究的背景 药筒是炮弹的重要组成部分，它的出现和应用，为武器的发展提供了必要的条件，使火炮实现了自动装填及连发射击，从而大幅度地提高了火炮的射速，增强了火炮的威力1。 由于大口径自行火炮用药筒的技术要求高，设计难度大，使药筒的使用环境更为恶劣，以至于西方国家另辟溪径寻找药包替代药筒，但是这种方式又给火炮的密封等诸多环节带来
5、了难以克服的技术难题，致使火炮发展举步艰难。由于我国基础工业薄弱，在火炮的密封技术上，关键密封件难以达到设计使用寿命要求，同时传统的引伸药筒的制造技术难以达到火炮对药筒的技术要求而止步。一段时期使系统研究陷于停滞状态，制约了系统的研制，影响了系统的总体进度。经过几年的方案论证和试验，最终又以焊接钢质药筒取代了药包的装填方案。 焊接钢质药筒作为现代炮弹药筒家族中的重要组成之一，由于其在制造上的优良特点：焊接钢质药筒是一种不需要大型的压力设备，制作工艺比较简单的钢质药筒，成本低，效益好，最适宜大中口径高膛压火炮的弹药的应用2。2. 超声自动检测的现状及发展趋势超声检测是五大常规无损检测技术之一，与
6、其它常规技术相比，它具有被测对象范围广、检测深度大、缺陷定位准确、检测灵敏度高、成本低、使用方便、速度快、对人体无伤害及便于现场使用等优点。因此，超声无损检测技术是国内外应用最广泛、使用频度最高且发展较快的一种无损检测技术3。纵览众多的无损检测方法，超声无损检测浸液法以其波稳定、探头不易磨损（即非接触测量）、对工作表面质量无严格要求和易于实现自动化而受到肯定和广泛接纳4。标准超声检测技术的当今趋势是使现有的方法精化，并进一步发展各种自动检测技术，后一项任务包括检测工作自动评价技术的改进，以及努力将由于这种活那种原因至今仍然只能手工方式操作的检测方法自动化5。随着电子学和计算机科学技术的飞速发展
7、,超声无损检测技术发展日趋先进，涌现出一下几种最前沿的检测技术6：1） 超声导波技术2）声发射新技术3）新型非接触超声换能方法1) 4）另外，还有诸多新的技术也应用在了超声无损检测上： 人工智能技术如专家系统、人工神经网络等；自适应技术；机器人技术；相关技术等。 统计数据表明超声检测在无损检测领域中的突出贡献与重要地位，所以超声检测一直以来都是研究的热点。随着电子学的和计算机科学技术的飞速发展，采用人工智能技术、自适应技术、机器人技术、相关技术、信息融合技术、激光技术和计算机辅助设计/计算机辅助制造等技术与无损检测技术有机结合，以实现复杂形面复合构件的超声扫描成像检测，是近年来国外复合材料构件
8、无损检测领域研究的前沿课题7。2.1 超声检测系统的国内研究现状：我国的无损检测技术是从无到有，从低级阶段逐渐发展到应用普及的现阶段水平。超声波检测仪器的研制生产，也大致按此规律发展变化。五十年代，我国开始从国外引进超声波仪器，多是笨重的电子管式仪器。如英国的 UCT-2 超声波检测仪，重达 24Kg，各单位积极开展试验研究工作，在一些工程检测中取得了较好的效果。五十年代末六十年代初，国内科研单位进口了波兰产超声仪，并进行仿制生产。随后，上海同济大学研制出 CTS-10 型非金属超声检测仪，也是电子管式，仪器重约20Kg。该仪器性能稳定，波形清晰。但当时这种仪器只有个别科研单位使用，建工部门使
9、用不多。直至七十年代中期，因无损检测技术仍处于试验阶段，未推广普及，所以仪器没有多大发展，仍使用电子管式的 UCT-2，CTS-10 型仪器。1976 年，国家建委科技司主持召开全国建筑工程检测技术交流会后，国家建委将混凝土无损检测技术列为重点攻关项目，组织全国 6 个单位协作攻关。从此，无损检测技术开始进入有计划，有目的的研究阶段。1978 年 10 月，中国建筑科学院研制出 JC-2 型便携式超声波检测仪。该仪器采用TTL 线路，数码显示，仪器重量为 5Kg。同期研制出的超声检测仪器还有 SC-2 型，CTS-25 型，SYC-2 型超声波检测仪。从此，我国有了自己生产的超声波仪器。2.2
10、 超声检测系统的国外研究现状： 国际上超声检测系统的数字化逐渐成为超声无损检测技术研究的热点。当前，国际上超声检测系统正朝着系统化、智能化、小型化的方向发展，国外一些生产和研究超声波检测仪器的公司已经在这方面走上了前列，其中以德国的KrautKramer公司、英国的声纳公司，美国的泛美公司和通用公司、加拿大R/DTECH公司的产品最具代表性，上述这些公司生产的超生检测系统在数据采集、分析和成像处理方面的技术水平较高，在世界上处于领先水平。 德国KrautKramer公司生产的USM35XDAC超声波探伤仪，探头频率在0.2MHZ20MH内连续可调，采样频率高达100MHZ，检测精度可至0.5m
11、m,增益范围为0110dB,采用A扫描方式，并具有彩色显示功能。 此外，国外一些超声波检测仪器研发公司还利用计算机技术和控制理论克服了检测过程中需要耦合剂和换能器接近被检材料这一限制条件，如英国声纳公司的超声波管道机器人探测器可自动调节位置和角度，使超声波探头始终处于良好的耦合状态；意大利航空公司提出的超声波自动监测装置采用计算机辅助设计技术，通过计算机的控制可将换能器置于任意形状结构件需要检测的位置，这些仪器的发明和问世扩大了超生检测的应用领域，使超声检测方法在更多行业等到推广8。2.3 超声检测技术的发展趋势:1) 向高精度、高分辨率方向发展；2) 高温条件下的测量明显增多，在线检测、动态
12、检测增多；3) 在若干领域向超声无损评价发展，使得超声检测内容有了新的内涵%如超声检测技术与断裂力学相结合，对重要构件进行剩余寿命评价，超声检测技术与材料科学相结合、对材料进行物理评价；4) 在无损检测方面向定量化、图像化方向发展，超声检测系统将进一步数字化、图像化、自动化、智能化；现代信息处理技术如数值分析法、神经网络技术、模糊技术、遗传算法、虚拟仪器技术将广泛应用于超声检测技术领域9。20世纪70年代以来，超声检测的数字化、自动化、智能化和图象化成为超声无损检测技术研究的热点，标志着超声无损检测的现代化进程。近年来，随着传感技术、电子技术、自动控制技术、计算机技术的发展，现代无损检测技术B
13、经进人到以计算机控制为主舯信息加工时代。表现在：生产过程实时监控和产品运行过程的监督(如对轧钢的生产线的监控)；对涂有各种厚度的防腐材料和保温层的工程检澍技术；能自动扫描、自动定位与跟踪检测对象的各种检测机器人；对缺陷的自动识别与计算机模拟技术的探人研究等。其中计算机模拟或仿真技木就是可以不通过制造试件(预埋有各种人工与自然缺陷)获得各种缺陷信号。采用计算机软件方法模拟检测过程。要对检测系统的结构与缺路参数建立准确的数学模型比较困难。所以在实际生产中应用还相当少10。 在罗马召开的第15届世界无损检测会议上，超声检测的发展集中体现在自动化、无耦合技术，特别是复合材料压电换能器和100MHz以上
14、超高频换能器等也是研究重点11。目前在若干领域超声检测开始向超声无损评价发展，使得超声检测内容有了新的内涵。如超声波应力与残余应力测量技术、超声显微镜技术及超声层析成像技术等12。 3. 机械设计技术（工具）的发展历程（虚拟设计与数字样机） 近年来，为了缩短产品的开发周期，降低生产成本，人们提出了各种各样的制造模式。计算机技术的发展为这些制造模式的应用提供了有力的支持，“虚拟现实”(Virtual Reality，简称VR)技术的引入更是加快了各种敏捷制造模式的实现13。 数字化设计技术的发展历程可以大体上划分为三个阶段: （1）CA工具应用阶段。自上个世纪50年代起，各种CAX工具（CAD
15、/CAE /CAM /CAT等）开始出现并逐步得到应用，标志着数字化设计的开始。 （2）并行工程应用阶段。并行工程于20世纪80年代提出，具体体现在PDM（产品数据管理）技术及DFx（如DFM、DFA等）技术在产品设计阶段的应用。并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技术的支持下，将原来分别依次进行的工作在时间和空间上交叉、重叠，利用原有技术，吸收了计算机技术、信息技术的成果，成为产品数字化设计的重要手段和先进制造技术的基础。（3）虚拟样机技术应用阶段。虚拟样机技术是一种基于虚拟样机的数字化设计方法，是CAx/DFx建模/仿真技术、现代信息技术、先进设计制造技术和现代管理技术，将这些技术应用于复杂产品全生命周期、全系统，并对它们进行综合管理。虚拟样机技术强调系统的观点，涉及产品全生命周期，支持对产品的全方位测试、分析与评估，强调不同领域的虚拟化的协同设计14。4. 本课题研究的意义焊接钢质药筒是国营753厂研制定型的火炮药筒。其筒底和筒体是由环焊机焊接而成的。在焊接处，筒底厚度为2.6 mm，筒体厚度1.6 mm，焊接后形成46 mm宽的环形焊缝，且内表面有起伏，不规则。在炮弹发射时，药筒内压力很大，焊缝中的疵病可能导致严重的后果。军
