分析3轴联动数控焊接机设计研究

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1、3轴联动数控焊接机设计研究盖雨聆郝南海常诚’张悦1北京信息科技大学北京1001922中国农业机械研究院北京100083摘要：对圆管和圆管相贯线焊缝的数控焊接方法、丁艺和专用设备进行有针对性的研究，力图提高劳动生产率，减少人为因素的影响，提高散热器焊接质量。关键词：相贯线；j轴联动；数控焊接机中图分类号：TG43文献标识码：A文章编号：1001—0785(2010)04—0091—03Abstract：Atargetedresearchisconductedonthingsrelatedtotheweldingofroundt

2、ubesandtheintersectionweldsthereon，includingdigitallycontrolledweldingmethods，techniquesandspecial—purposeequipment，withaviewtoimpro—vinglaborproductivity，reducinghumanfactors’impact，andenhancingthequalityinradiatorwelding．Keywords：intersectionline；three—shaftinter

3、lock；digitallycontrolledweldingmachine目前，异型管材相贯线焊缝的焊接多采用手工氩弧焊的方法，不仅效率低，而且焊缝质量难以保证。现针对联腔管三维相贯线焊缝和薄壁管特征，利用脉冲数控焊接方法，探询最佳焊接工艺。同时设计3轴柔性数控焊接机床，开发联腔图1T件示意图管柔性全自动焊接设备。开发3轴联动经济型数1．无填料焊缝2．短管(019mm×0．9mm)控系统及焊接程序。3．联腔管(039nnn×1．2miTI)1工件的加工特点与工艺要求腔管的结构，全部支管均在同一方向，必然会产联腔管是散热器的

4、关键部件，是由1根4,35生焊接变形。如何控制焊接变形，如何矫正残留mm×1．21TIm的干管和多个4,9mm×0．9Inn的支的变形而又不影响生产节拍，这也是要解决的关管组成(图1)，支管与散热片连接，组合成散热键问题。器。由于每个支管都与干管采用亚弧焊接方式无2焊接机设计特点填料焊接，要求支管与干管的配合间隙较小，否则，极易产生焊接缺陷。这不仅给支管与干管的根据以上分析，焊接机床采用伺服驱动、数装配带来困难，也给焊枪的运动轨迹带来严格的字控制、气动夹紧方式，即干管的步进送料采用要求。由于采用的是无填料焊接，焊枪与焊缝的滚

5、珠丝杠——伺服电机驱动(图2)。距离、角度、启弧停留时间、焊接速度、焊缝的2．1步进送料机构头尾搭接距离、灭弧冷却时间等均要求比较精确，设计中滑台采用滚珠直线导轨，伺服电机与并且要调整方便。由于支管在干管上的安装间距滚珠丝杠问采用高精度弹性联轴器，防止丝杠丢有不同种规格，要求干管的进给步距准确、可调，转，确保工件送进的位置要求。在滑台的底板上，否则支管无法装配。设计有3个接近开关，2边是滑台的行程限位开生产中由于产量较大，希望2只联腔管同时关，中间是滑台的机械参考点，在机床上电时，焊接，生产节拍控制在12S以内，所以，必须采

6、数控滑台要自动寻找参考点，初始化坐标系统。用自动量料机构，保证上料的及时和准确。同时2．2焊枪回转机构焊接是1种极易产生热变形的加工工艺，分析联焊枪的回转轴采用伺服电机经高精度行星减《起重运输机械》2010(4)一91—2．3同步焊接工艺由于产量的关系，要求焊接机床同时焊接2根联腔管。所以，采用3个伺服电机驱动，即3个数控轴，滑台1个，焊接主轴2个。采用3轴数控．图2步进送料结构示意图系统控制。由于联腔管的步进距离要求精确，所1．滑台底座2．伺服电机3．电机安装座4．弹性联以，当联腔管首次定位后，必须有2套高精度的轴器5．滚

7、珠丝杠轴座6．滚珠丝杠螺母7．工作台夹具分时段地保持工件的夹紧(图5)，即：定位8．螺母安装座9．滚珠丝杠l0．直线导轨后，由数控滑台上的移动夹具夹紧工件，当数控滑台将工件送进1个步距后，固定夹具夹紧工件，速器驱动(图3)，以保证工艺上的要求。为降低此时开始焊接，当焊接完成后，滑台上的移动夹成本，可以考虑将焊枪沿焊缝的上下运动利用靠具松开，随同滑台后移1个步距再将工件夹紧。模(图4)实现。对于不同的支管管径，可以更换此时固定夹具才可以松开，滑台将工件再次送进1靠模。伺服电机经行星减速器、导向键驱动主轴个步距，进入下1个焊接循

8、环。直至全部支管焊旋转时，主轴在靠模5的作用下边回转边上下运接完成，数控程序停止。动，主轴与靠模间由1对滚珠支承，弹簧4确保主轴与靠模严格接触，保证焊枪的轨迹沿相贯线移动。匪I1嘲⋯l一图5工件夹具结构枪1．工作台2．固定夹具13．定位销4．移动夹具15．空气冷却通道6．固定夹具27．工件