自動化焊機(jī)輔助設(shè)備設(shè)計(jì)探析

摘 要： 文章結(jié)合某公司自動化焊機(jī)輔助設(shè)備設(shè)計(jì)項(xiàng)目，分析了變位機(jī)和操作機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。針對項(xiàng)目制造工藝?yán)щy、焊槍重復(fù)定位精度差等問題，項(xiàng)目采用組合模具設(shè)計(jì)與大功率型步進(jìn)馬達(dá)設(shè)計(jì)，有效縮減了項(xiàng)目成本，期望為類似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞： 自動化焊機(jī);輔助設(shè)備;設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一、 引言

自動化焊機(jī)屬于機(jī)械化設(shè)備，該設(shè)備不僅可以維持較高的焊接質(zhì)量，同時可將生產(chǎn)效率充分提升。自動化焊機(jī)輔助設(shè)備是保證自動化焊機(jī)實(shí)現(xiàn)焊接自動化的重要組成部分。文章結(jié)合某設(shè)計(jì)自動化焊機(jī)輔助設(shè)備的項(xiàng)目，探討在進(jìn)行自動化焊機(jī)輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)工作時，需要關(guān)注的設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)。

二、項(xiàng)目概況

某公司的自動化焊機(jī)輔助設(shè)備設(shè)計(jì)項(xiàng)目，需要針對十套泵體實(shí)施自動定位焊接工裝，同時還需完成輔助焊機(jī)設(shè)備的設(shè)計(jì)工作，分別為操作機(jī)與變位機(jī)，項(xiàng)目工期定為四個月。該項(xiàng)目的泵體系統(tǒng)比較復(fù)雜，使用多種泵體，設(shè)計(jì)難度比較高。項(xiàng)目通過采用組合模具設(shè)計(jì)與大功率型步進(jìn)馬達(dá)設(shè)計(jì)解決了制造工藝復(fù)雜、焊槍重復(fù)定位精度差等問題。

三、自動焊機(jī)輔助設(shè)備設(shè)計(jì)分析

（一）操作機(jī)

操作機(jī)可將自動化焊機(jī)頭部移動到焊接目標(biāo)位置，以此來實(shí)現(xiàn)自動化或者半自動化焊接需求，通過運(yùn)用操作機(jī)這一輔助設(shè)備，可使焊接過程更為穩(wěn)定。在運(yùn)用操作機(jī)時，可設(shè)置滾輪架，實(shí)現(xiàn)便捷化使用。操作機(jī)采用全液壓型傳動系統(tǒng)，閥塊集成化程度高，流量通徑相對較大，系統(tǒng)不會出現(xiàn)過多的壓力損失。設(shè)計(jì)操作機(jī)時，應(yīng)注意保持其密封性，可選擇優(yōu)質(zhì)密封元件，做好油路設(shè)計(jì)工作，對油溫實(shí)施精準(zhǔn)控制，調(diào)整液壓系統(tǒng)，使其在長時間大負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下同樣可以保障良好運(yùn)行狀態(tài);設(shè)計(jì)運(yùn)動系統(tǒng)時，可組合運(yùn)用漸開線型減速機(jī)與擺線式齒輪馬達(dá)，滿足回轉(zhuǎn)臺架的需求，通過配合運(yùn)用儲能器壓力補(bǔ)償裝置與夾緊機(jī)構(gòu)來強(qiáng)化設(shè)備的夾緊效果;應(yīng)用三級聯(lián)動裝置，以平行的方式來升降鉗口，傾斜鉗桿，實(shí)現(xiàn)360°隨意傾斜，提升系統(tǒng)的靈活性，強(qiáng)化整機(jī)動力節(jié)能效果，設(shè)計(jì)機(jī)械手時，應(yīng)形成相對緊湊的結(jié)構(gòu)，使其保持靈活的動作。

（二）變位機(jī)

變位機(jī)是焊機(jī)的輔助設(shè)備之一，可以在回轉(zhuǎn)作業(yè)中發(fā)揮出作用。進(jìn)行焊接變位操作，獲取合適的焊接速度與加工位置。設(shè)計(jì)焊接變位機(jī)時，需要進(jìn)行翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)兩部分設(shè)計(jì)工作。回轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)與升降工作臺，能夠使處于工作臺中的工件符合裝配與焊接的角度，回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)換成變頻式無級調(diào)速，形成合適的焊接速度。變位機(jī)可對焊接者、焊機(jī)與焊件的位置進(jìn)行調(diào)整，以此實(shí)現(xiàn)對焊接位置的控制;該設(shè)備可在自動化與機(jī)械化生產(chǎn)活動中發(fā)揮出重大的作用。設(shè)計(jì)平移動作時，確定選擇曲線平移或者直線平移;設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)動作，需確定間歇翻轉(zhuǎn)或者連續(xù)翻轉(zhuǎn);設(shè)計(jì)運(yùn)動速度，明確需要設(shè)置慢速或者快速，選擇變速或者恒速，能夠?qū)崿F(xiàn)對無級變速或者有級變速進(jìn)行選擇。掌握傳動系統(tǒng)的精度與平穩(wěn)性要求，變位機(jī)被應(yīng)用到自動焊接系統(tǒng)中，傳動系統(tǒng)必須有足夠的精度，因此可以選擇運(yùn)用齒輪傳動或者蝸桿傳動裝置;設(shè)計(jì)時還應(yīng)當(dāng)明確過載保護(hù)以及自鎖等方面的要求，翻轉(zhuǎn)活動與升降活動中使用的傳動系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置自鎖裝置，確保其擁有一定的自鎖能力。

四、自動化焊機(jī)配套輔助設(shè)備設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決措施

（一）制造工藝?yán)щy

該項(xiàng)目之中一共設(shè)置了十套泵體，泵體的類別并不一致，進(jìn)行制造時，會受到技術(shù)性阻礙因素的影響，難以選出合適有效的制造工藝技術(shù)，同時還會加劇成本浪費(fèi)的問題，降低項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，因此要對常規(guī)的技術(shù)方法做出調(diào)整。對此，項(xiàng)目選擇使用組合模具的方法。僅使用一套主模具，根據(jù)不同的泵體拆裝新對應(yīng)的定位夾具，通過這種方式，縮減了生產(chǎn)主模具的數(shù)量，節(jié)省了材料用量，降低了項(xiàng)目造價，整個生產(chǎn)加工過程更具可操作性。在設(shè)計(jì)設(shè)備對應(yīng)的3D模型時，使用Solidworks軟件，其能夠根據(jù)設(shè)計(jì)應(yīng)用需求，提供多種設(shè)計(jì)方案，避免設(shè)計(jì)中產(chǎn)生過多的錯誤，可確保產(chǎn)品最終的質(zhì)量。此外，啟動Simulation功能，針對多個受力單元完成有限元分析，以此實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品質(zhì)量的充分保障。

（二）焊槍重復(fù)定位精度差

除了泵體種類過多之外，設(shè)計(jì)過程中存在其他的技術(shù)難點(diǎn)，完成輔助設(shè)備制作工作后，對設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，原有的調(diào)試方案中選擇的驅(qū)動動力電源是異步電機(jī)，然而運(yùn)行焊機(jī)設(shè)備時，重復(fù)定位焊槍時，精度不能達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，難以滿足批量生產(chǎn)的需求。因此需要對原有的驅(qū)動動力源進(jìn)行替換，選擇的新驅(qū)動動力源為步進(jìn)馬達(dá)。步進(jìn)馬達(dá)在運(yùn)行時能夠?qū)﹄娒}沖信號進(jìn)行轉(zhuǎn)化，獲取對應(yīng)的線位移或者角位移，將脈沖信號輸入之后，轉(zhuǎn)子可前進(jìn)一步，或者轉(zhuǎn)動一個角度，輸入的具體脈沖數(shù)與輸出的線位移以及角位移之間存在正比的關(guān)系，脈沖頻率和馬達(dá)轉(zhuǎn)速之間同樣為正比的關(guān)系。

結(jié)合項(xiàng)目的改動情況，對原來的控制程序進(jìn)行重新編輯，以此來將定位精度進(jìn)行快速提升，解決重復(fù)定位的問題。改變驅(qū)動動力源后，繼續(xù)實(shí)施調(diào)試，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)的驅(qū)動力余量相對偏低，在進(jìn)行馬達(dá)選擇時，選擇的是功率比較小的馬達(dá)，步進(jìn)馬達(dá)在運(yùn)行過程中，可能會形成丟步的情況。對此，我們重新開展計(jì)算，確定可用的安全系數(shù)，用大功率型步進(jìn)馬達(dá)來替換原來的小功率馬達(dá)，消除丟步問題，順利完成內(nèi)部調(diào)試的任務(wù)。

五、結(jié)語

項(xiàng)目通過運(yùn)用組合型模具的方式解決了泵體類別過多、制造工藝?yán)щy的問題。針對重復(fù)定位焊槍時的精度過低的情況，改變了原有的異步電機(jī)，采用步進(jìn)馬達(dá)發(fā)揮驅(qū)動動力源的作用，并通過應(yīng)用大功率型馬達(dá)消除了丟步問題，期望為類似焊機(jī)輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)工作提供參考。

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作者簡介：? 鞠率，南京西普環(huán)保科技有限公司。