薄壁不銹鋼環管成形及焊接工藝研究

熊長煒　范四立　舒雨鋒

摘 要：針對企業生產工藝中主要問題，對生產工藝進行了分析，提出了采用激光切割連接件的工藝方法。設計了回轉焊接工作臺的臺面、壓緊機構和翻轉機構，還需配套自動焊接機構，才可以提高工作效率和降低成本。

關鍵詞：小直徑薄壁不銹鋼管；環形焊接；焊接

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.006

1 企業產品工藝現狀

企業的產品（如圖1所示）是由連接管1、連接管2、小環管、大環管和中心進氣管件（如圖2所示）等多個薄壁不銹鋼管焊接而成，其中有兩個不銹鋼管需要由直管彎曲成圓環形。產品設計時考慮到外形的美觀，大環管的外徑?19mm，管壁厚為1mm大環管的環形外徑為?619mm；連接件1、連接件2和小環管的外徑是?16mm，管壁厚為1mm，小環管的環形外徑?316mm；中心進氣管件的外? 27mm，在其上開M20螺紋進氣接口；中心進氣管件的螺紋連接用于燃氣進氣，在大環管和小環管上分別開有12和6個?4小孔用于燃氣出氣。產品主要用于戶外休閑設備碳爐燃氣輸送及其燃燒，用于野炊或者戶外取暖，產品主要外銷到歐洲和美洲大陸。

2 環管成形及焊接工藝技術分析

企業使用6m長的直管彎成彈簧形狀后切割，再焊接成大環管和小環管，成形后的環管其形狀不規則，造成與其他管件的焊接處的縫隙大小不一樣，縫隙相差較大，焊接困難，焊接效率很低。經過對企業產品成型和焊接工藝分析，總結有以下幾項問題存在。

（1）由6m長直管彎成螺旋管（如圖3和圖4所示）后經過切割，兩端切口圓截面中心相距19mm（如圖5），經過強行壓平后，大環管的周長比實際的要長，誤差為1.9%；小環管的周長也比實際長，誤差為2.7%；這種情況雖然對環管成形影響不大，誤差較小，但還是有影響。

（2）連接件1和連接件2的切口成型采用沖壓工藝，沖出的切口粗糙和和理論尺寸相差太大，如圖6和圖7所示，這是造成焊接處的縫隙大最主要的原因，理論焊縫如圖8和9所示。

（3）焊接工作臺2的固定槽太過松弛，沒有起到應有的限制固定作用。

3 成形及焊接工藝技術改進

經過對企業環管成形工藝及焊接工藝分析后，采取以下方案改進。

（1）拋棄連接件1 和連接件2的沖壓成形工藝方法，采用激光切割成形的方法，這樣的產品相對接近理論形狀和尺寸精度，如圖11所示。

（2）小環管采用單獨焊接工作臺1進行焊接，如圖10 所示，將一圈螺旋管壓入圖5平臺槽中，將焊接處放在如圖10所示開口處焊接成為環管初步設計環形槽的直徑為?17mm。

（3）設計出新的焊接工作臺2臺面結構如圖12所示，臺面由電機帶動旋轉。

焊接工作臺2的壓緊機構中壓件1有2個，壓件2有4個，支撐件4個，氣缸一個。氣缸伸出時，壓件壓緊大環管和小環管。

（4）將焊接成環管的小環管、4個連接件1、4個連接件2 、大環管和中心進氣管件全部放在焊接工作臺2上，整體焊接。將小環管和大環管放入焊接工作臺2后，按下壓緊按鈕，機構將大環管和小環管壓住，然后放入連接件1和連接件2，再焊接。

（5）焊接翻轉機構如圖14所示。當上面焊接完成后，由左右兩個水平伸縮氣缸伸出，左右兩個夾緊氣缸夾緊大環管，上下伸縮氣缸伸出將整個焊接件舉起，由步進電機將整個焊接件翻轉180度后，上下伸縮氣缸縮回，加緊氣缸松開，水平伸縮氣缸縮回，進行背面焊接。

（6）設計出自動機構帶動焊槍自動焊接，設計焊槍的運動軌跡，編制焊接控制程序。焊接工作臺設有4個工位，每次旋轉1/4周，旋轉一次，換一個工位。

4 總結

企業認可生產工藝改進方法，短期的投入成本較多，長期的成本是降低了；減少了人工，降低了勞動強度。工藝改進的難度最大投入最多的核心內容機器視覺自動焊接系統，實現完全自動化。

課題項目：東莞職業技術學院政校行企項目，編號：政校行企201504

作者簡介：熊長煒（1982-），男，河南信陽人，碩士研究生，教師，主要研究方向：產品數字化設計與制造和機電控制技術教學與技術研究。endprint