朱瑞丹，張映紅，韋華南

(柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545006)

1 引言

汽車車身是是汽車的重要組成部分，它由車門、車窗、車前鈑制件、殼體等薄鋼板的異型體的表面零件和內(nèi)部零件組成，汽車車身具有材料薄、形狀復(fù)雜、多為立體曲面結(jié)構(gòu)、尺寸大以及表面質(zhì)量高等特點(diǎn)。汽車車身的設(shè)計(jì)、車身的焊接工藝和焊接設(shè)備也有獨(dú)自的特點(diǎn)［1-3］。汽車車身設(shè)計(jì)與制造是整個(gè)汽車外型制造中最關(guān)鍵的部分，汽車車身的焊接設(shè)備，也體現(xiàn)當(dāng)代焊接技術(shù)水平，是汽車車身制造技術(shù)的重要組成部分。

針對汽車車身總拼側(cè)圍裙邊焊接要求，充分考慮汽車車身殼體體積大、形狀復(fù)雜和焊接加工難度大的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種適合汽車車身總拼側(cè)圍裙邊的移動式多點(diǎn)自動焊接控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)焊槍可上下升降，并按車身的結(jié)構(gòu)形狀確定所需的焊點(diǎn)數(shù)。其最大優(yōu)點(diǎn)是焊槍既可迅速移動又能多點(diǎn)焊接，并實(shí)現(xiàn)自動控制［4-5］。同時(shí)，控制氣缸行程的定位塊用螺絲進(jìn)行調(diào)節(jié)，使焊接產(chǎn)品的定位精度有更好的保證。因此，本控制系統(tǒng)以較低的成本實(shí)現(xiàn)了汽車車身側(cè)圍裙邊焊接質(zhì)量和效率的提高。

2 控制系統(tǒng)的技術(shù)要求與技術(shù)參數(shù)

(1)系統(tǒng)技術(shù)要求 額定三相電壓380 V;額定功率200 kW;氣源壓力0.5 MPa。

(2)系統(tǒng)技術(shù)參數(shù) 生產(chǎn)節(jié)拍45件/h;承載焊接電流750 A;工件最大質(zhì)量60 kg;2維微調(diào)有效行程120 mm×l20 mm;下槍行程200 mm。

3 移動式多點(diǎn)自動焊接機(jī)的工作原理

汽車側(cè)圍裙邊點(diǎn)焊機(jī)選擇PLC控制系統(tǒng)，機(jī)械構(gòu)件主要包括定位夾緊裝置、驅(qū)動裝置和焊接裝置。系統(tǒng)采用工件移動、焊槍固定(相對)的焊接方式，考慮焊接變形的控制，每邊采用6只焊槍焊接。

(1)夾緊裝置 整個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)采用氣缸驅(qū)動滑塊在直線導(dǎo)軌進(jìn)行上下動作，并設(shè)計(jì)專用夾具提高焊接工件的定位精度。

(2)下槍裝置 焊槍夾持機(jī)構(gòu)多維可調(diào)，具體傳動方式為氣缸-位置檢測裝置-夾槍機(jī)構(gòu)-焊槍。其中采用了精密導(dǎo)向氣缸，以保證下槍精度。

(3)焊接裝置 根據(jù)汽車車身側(cè)圍裙邊存在接邊搭頭小、焊點(diǎn)密集和操作空間小等形狀特點(diǎn)，該點(diǎn)焊機(jī)選用X型電焊鉗。根據(jù)焊接電流和焊接時(shí)間的要求，選擇WDK-3A電阻焊控制器。

4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

工件的夾緊與松開，焊槍的移動與工作等均由PLC控制裝置完成。此控制器以三菱FX2N-80MR型PLC為核心組成控制單元，負(fù)責(zé)接受操作指令，然后按照程序進(jìn)行運(yùn)算處理后，向控制器的各執(zhí)行單元發(fā)出控制信號。

控制系統(tǒng)主要分為以下幾部分:操作面板、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和輔助控制?？刂撇糠值脑O(shè)計(jì)為手動、自動工作等操作方式，并可對焊接時(shí)間和速度進(jìn)行設(shè)定。手動操作方式主要供系統(tǒng)安裝調(diào)試和檢修時(shí)用，通過手動控制按鈕可分別操作各工序單獨(dú)進(jìn)行。驅(qū)動部分采用電阻焊控制器來驅(qū)動焊槍工作。整個(gè)系統(tǒng)的輸入信號為模擬量，輸出負(fù)載信號同樣為模擬量。PLC控制系統(tǒng)的輸入輸出分配如表1所列。

表1 PLC控制系統(tǒng)的I/O分配表

PLC控制系統(tǒng)接線圖如圖1所示。

圖1 PLC控制系統(tǒng)接線圖

采用如下工藝流程來控制焊接過程質(zhì)量。在焊接開始前，將工件通過傳送機(jī)構(gòu)運(yùn)動到指定位置，工件夾緊裝置將工件壓緊;傳動部件移動下槍，然后接通焊機(jī)電源，使設(shè)備進(jìn)入焊接準(zhǔn)備狀態(tài)，焊槍引弧，傳動部件退回，工件松開，一個(gè)循環(huán)完成(見圖1)。PLC控制系統(tǒng)自動模式的控制程序流程如圖2所示。

圖2 自動模式的控制程序流程

5 結(jié)論

使用點(diǎn)焊機(jī)多機(jī)聯(lián)動的PLC焊接系統(tǒng)來完成汽車側(cè)圍裙邊的點(diǎn)焊工作，克服了人工焊接質(zhì)量不穩(wěn)定的問題。同時(shí)該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，每次控制6個(gè)焊槍工作，使生產(chǎn)效率得到很大提高。

［1］ 史耀武.焊接技術(shù)手冊［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［2］ 蔣力培，薛 龍，鄒 勇.焊接自動化實(shí)用技術(shù)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［3］ 皮亞東，孫筠竹，董 青，等.基于PLC的管道內(nèi)焊機(jī)控制系統(tǒng)［J］.機(jī)電工程，2011，28(2):82-84.

［4］ 閻 紅，巴世光.聯(lián)體式懸掛點(diǎn)焊機(jī)主機(jī)及氣動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.焊接技術(shù)，2011，30(2):30-31.

［5］ 張連新，李尚政，舒行軍，等.基于PLC中頻逆變電阻點(diǎn)焊機(jī)研制［J］.點(diǎn)焊機(jī)，2009，39(10):74-77.