周兵兵_塑钢门窗数控四角焊接机设计

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1、济南大学毕业设计-25-济南大学毕业设计1前言1.1塑钢门窗焊接机简介塑钢门窗是以聚氯乙烯(PVC)树脂为主要原料,加上一定比例的稳定剂、着色剂、填充剂、紫外线吸收剂等助剂,经挤出成型材。然后通过切割,焊接的方式制成门窗框扇,配装上橡塑密封条、毛条、五金件等附件而制成门窗,为增强型材的刚性,超过一定长度的型材空腔内需要填加钢衬,称之为塑钢门窗。塑钢门窗焊接的原理就是塑料热板焊接，亦称接触焊或对焊，用热板同时对两焊件的端面直接加热至熔融，再使两焊件端面接触并加压，冷却后，即形成牢固的结合焊缝，从而使两

2、塑料焊件连接为一体。焊接机就是根据此原理设计出来的，一般焊接机焊接塑钢门窗的步骤为对型材定位、压紧型材、对型材端部进行加热、挤压焊接。1.2国内外发展状况塑钢门窗是在本世纪50年代首先由前西德的HULS公司和Hechst公司开发，至今已有60多年的历史，它以其优异的性能和漂亮的外观,逐渐成为继传统的木、钢和铝合金门窗之后的新型建筑门。窗塑钢门窗以其可加工性强、保温节能性良好、隔音性能良好、耐腐蚀性强、绝缘性优良等优点，受到世界各国的普遍重视。目前，德国、澳地利等国塑钢门窗已占门窗市场一半以上，英国市

3、场占有率也达到了40%。我国于上世纪80年代就已经开始引进国外的塑钢门窗型材生产组装设备。但由于当时塑钢门窗刚刚被引入，人们对其不是很熟悉，加上国家政策导向不够明确，以及其他诸多因素的影响，发展比较缓慢。经过十几年的发展，到了90年代初，塑钢门窗渐渐得到了人们的认可，加上国家对环保材料的重视，此时在国家建设部的具体指导下，型材和门窗生产技术迅速发展起来，并在此基础上发展起了塑钢门窗组装设备制造行业。据业内权威人士统计，截止目前全国已有塑钢门窗型材引进生产线将近两千条，国产生产线也达到1000多条。特

4、别是塑钢门窗焊接机从一开始的全部进口，到后来国内企业自己研发设计国产的焊接机，国内的焊接机技术发展还是比较快的。1.3课题研究背景目前国外的塑钢门窗焊接技术已经比较先近了，它采用数控技术实现了焊接过程的全部自动化，大大的提高了加工效率和精度.我国塑钢门窗加工起步比较晚，虽然经过几十年的发展，技术已经有了很大的提高，但是和国外同类先进设备相比，差距还是比较明显的，具体体现在以下几个方面：（1）设备的外形设计、表面处理、色泽运用具有较大的差距。（2）设备零件加工精度、部件装配精度、易损件的配置准确程度有

5、一定差距。（3）-25-济南大学毕业设计加热元件的技术水平、各类刀具的工艺水平、各类配套元件的专业化程度存在较大差距。（4）自动控制的专业化水平、加工工艺的程序设计水平、优化软件的应用水平也有一定差距。因此国内的塑钢门窗焊接机在核心技术方面还有很大提高空间，需要进行改进设计。不能总依赖进口，得拥有自己国产的先进焊接机技术，这样才能促进门窗行业发展，而本课题就是在这种背景下提出来的，希望能够设计研发出技术达到国际先进水平的塑钢门窗焊接机。-25-济南大学毕业设计2总体方案的确定系统的总体框图如图4.1

6、电磁阀驱动器各机械结构执行各动作可编程控制器指示灯指示下一步操作步进电动机气缸图4.1数控焊接机总体框图①机器的运动方式与伺服系统设计出的数控四角焊接机要完成X轴Y轴的移动以及焊接过程中的各个环节的运动，机头在X轴Y轴方向的移动采用步进电动机半闭环控制系统驱动，焊接机焊接过程中的其他运动采用气动控制。这样可以简化结构，降低成本。②塑钢门窗数控四角焊接机的传动方式为保证一定的传动精度和平稳性，又要求结构紧凑，所以机头在在X轴Y轴方向上的移动的传动方式采用丝杠传动机构，为了提高机构的刚度和消除间隙，采用

7、有预加负荷的结构。机头支撑机构采用圆形滚动导轨，这样可以减少两个相对运动面得动、静摩擦系数之差，从而提高了运动的平稳性，减小振动。考虑到电动机步距角和丝杠导程只能按标准取，为达到定位精度的要求，采用齿轮降速传动，同时可以减小丝杠所受的力矩。-25-济南大学毕业设计焊接过程中各个运动如定位、压紧、进给等采用气缸传动力矩。增加了运动的平稳性，保证了加工精度。③控制系统本设计采用PLC控制系统，控制系统由可编程控制器、键盘及显示器，步进电动驱动器等组成。可以直接在控制器上编程，也可以将编好的程序转入到控制

8、器中，机器就会根据系统的指令自动完成加工过程。-25-济南大学毕业设计3械系统设计机械系统设计内容包括：确定焊接机的整体机械结构和配关系包括机头、机头支架。下来进一步确定步进电动机的脉冲当量，运动部件的惯性计算，确定伺服电机、传动及导向元件的设计、计算机选用，5.1塑钢门窗数控四角焊接机机械结构设计塑钢门窗数控四角焊接机的机械系统主要由机机架、四个机头两大部分组成。5.1.1机架机架包括支撑机机架的底座、支撑机头的机架和带动机头运动的伺服进给机构。底座采用矩形钢管和钢