摩擦焊机控制系统设计.doc

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1、摩擦焊机控制系统设计1摩擦焊接技术概述1.1摩擦焊焊接原理摩擦焊是利用工件接触端面相对旋转运动中相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种压焊方法。图1.1是摩擦焊的基本形式，两个圆断面的金属工件摩擦焊接前，工件1夹持在可以旋转的夹头上，工件2夹持在能够向前移动加压的夹头上。焊接开始时，工件1首先高速旋转，然后工件2向工件1方向移动、接触，并施加足够大的摩擦压力，这时开始了摩擦加热过程，摩擦表面消耗的机械能直接转换成热能。当通过一段选定的摩擦时间，或达到规定的摩擦变形量(即工件2向前的摩擦位移量)，即接头金属的摩擦加热温度达到焊接温度以后，立即停止工件1的

2、转动，同时工件2向前快速移动，对接头施加较大的顶锻压力，使其产生一定的顶锻变形量。压力保持一段时间以后，松开两个夹头，取出焊件，全部焊接过程就此结束，通常全部焊接过程只需2~3s的时间。图1.1摩擦焊原理示意图1、2—焊件3、4—夹具n—转速p—压力1.2摩擦焊焊接参数摩擦焊的最新范本,供参考！主要参数有转速、摩擦压力、摩擦时间、摩擦变形量、停车时间、顶锻时间、顶锻压力、顶锻变形量。其中，摩擦变形量和顶锻变形量（总和为缩短量）是其他参数的综合反应。(1)转速与摩擦压力。转速和摩擦压力直接影响摩擦扭矩、摩擦加热功率、接头温度场、塑性层厚度以及摩擦变形速度等。转速和摩擦压力的选择范围很宽

3、，它们不同的组合可得到不同的规范，常用的组合有强规范和弱规范。强规范时，转速较低，摩擦压力较大，摩擦时间短；弱规范时，转速较高，摩擦压力小，摩擦时间长。(2)摩擦时间。摩擦时间影响接头的加热温度、温度场和质量。如果时间短，则界面加热不充分，接头温度和温度场不能满足焊接要求；如果时间长，则消耗能量多，热影响区大，高温区金属易过热，变形大，飞边也大，消耗的材料多。碳钢工件的摩擦时间一般在1～40s范围内。(3)摩擦变形量。摩擦变形量与转速、摩擦压力、摩擦时间、材质的状态和变形抗力有关。要得到牢靠的接头，必须有一定的摩擦变形量，通常选取的范围为1～10mm。(4)停车时间。停车时间是转速由

4、给定值下降到零时所对应的时间，直接影响接头的变形层厚度和焊接质量。当变形层较厚时，停车时间要短；当变形层较薄而且希望在停车阶段增加变形层厚度时，则可加长停车时间。(5)顶锻压力、顶锻变形量和顶锻速度。顶锻压力的作用是挤出摩擦塑性变形层中的氧化物和其他有害杂质，并使焊缝得到锻压，结合牢靠，晶粒细化。顶锻压力的选择与材质、接头温度、变形层厚度以及摩擦压力有关。材料的高温强度高时，顶锻压力要大；温度高、变形层厚度小时，顶锻压力要小（较小的顶锻压力就可得到所需要的顶锻变形量）；摩擦压力大时，相应的顶锻压力要小一些。顶锻变形量是顶锻压力作用结果的具体反映，一般选取1～6mm。顶锻速度对焊接质量

5、影响很大，一般为10～40mm/min。1.3摩擦焊的特点及应用摩擦焊新技术具有一系列突出优点:焊接质量高、稳定可靠、焊件尺寸精度高，能耗低，节能效果显著，节约原材料，摩擦焊新技术不用焊条、不用焊丝、不用焊药、不用保护气体，生产效率高，便于实现自动化，具有广泛的可焊性，摩擦焊无弧光、无火花、无毒害。操作环境整洁，有利于环境保护。由于摩擦焊是一种高质量、高效率、无毒无害的自动化的焊接方法，具有上述的突出优点，并且技术经济效果显著，因而在在航空航天、核能、船舶、兵器、最新范本,供参考！汽车、海洋开发、石油天然气、机械制造等高新技术和传统产业部门得到了越来越广泛的应用。2控制系统总体方案设

6、计2.1分析被控对象图2.1为摩擦焊机控制系统示意图，其由主机(机床)，液压系统和控制系统组成。主机系统(含主轴箱、旋转与移动夹具、滑动平台、施力油缸与床身)是摩擦焊机的主体，其作用是通过旋转夹具与移动夹具向焊件提供工艺所规定的转速、扭矩、摩擦压力及顶锻压力，实现滑台快进、快退、工进等辅助运动，它是焊机系统的执行机构。液压系统的作用是提供焊机各动作机构(主轴离合器、制动器、旋转夹具、移动夹具)和施力系统(施力油缸)的液压动力源，以及保证主轴旋转及滑台运动部件的充分润滑。焊接过程所需的动作顺序、液压元件的执行由控制系统完成。图2.1摩擦焊机控制系统示意图2.2液压系统设计摩擦焊机液压系

7、统是控制主轴的启动和制动、夹具的加紧和松开、滑台的进退，液压系统是整个焊接过程的执行者，在焊接过程中扮演相当重要的作用。最新范本,供参考！该液压控制系统由油泵电动机、油泵、三位四通电磁换向阀、比例方向阀、卸荷阀、比例溢流阀、压力表以及油缸组成，如图2.2所示。其各部分作用如下：夹盘1液压缸通过控制三位四通电磁换向阀9左右换向实现工件1的加紧与松开；夹盘2液压缸通过控制三位四通电磁换向阀7左右换向实现工件2的加紧与松开；由比例换向阀8转换油路方向及比例调节流