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        基于數(shù)字控制的環(huán)縫自動焊接機的應(yīng)用設(shè)計分析

        2018-01-04 11:03:34譚坤
        科教導(dǎo)刊 2018年28期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用設(shè)計數(shù)控

        譚坤

        摘 要 隨著我國科學(xué)技術(shù)研究的不斷深入,越來越多的新技術(shù)被應(yīng)用到了實際的行業(yè)發(fā)展過程中。近年來,隨著環(huán)縫自動焊接機技術(shù)的應(yīng)用,不僅僅能夠高效的進行各不同種類的環(huán)形切縫進行焊接,進而在保證高效進行的同時進一步提升環(huán)縫焊接的質(zhì)量情況,同時,為了更加高效地應(yīng)用環(huán)縫焊接技術(shù),數(shù)控、自動化技術(shù)也逐漸被應(yīng)用在了實際的數(shù)控環(huán)縫焊接環(huán)節(jié)。本文通過對我國現(xiàn)階段數(shù)控環(huán)縫自動焊接設(shè)備的設(shè)計理念、常見問題等進行闡述、分析,從而探討優(yōu)化數(shù)控環(huán)縫自動焊接機的設(shè)計方式,從而在根本上促進我國數(shù)控環(huán)縫焊接的設(shè)計和使用。

        關(guān)鍵詞 數(shù)控 環(huán)縫自動焊接 應(yīng)用設(shè)計

        中圖分類號:TG409 文獻標識碼:A DOI:10.16400/j.cnki.kjdks.2018.10.027

        Application Design Analysis of Automatic Seam

        Welding Machine Based on Digital Control

        TAN Kun

        (School of Mechanical Engineering, Wuchang Institute of Technology, Wuhan, Hubei 430065)

        Abstract With the deepening of science and technology research in China, more and more new technologies have been applied to the actual industry development process. In recent years, with the application of automatic girth welding machine technology, it can not only efficiently weld different kinds of girth, but also further improve the quality of girth welding while ensuring high efficiency. At the same time, in order to more efficient application of girth welding technology, numerical control, automation technology, also gradually applied to the actual numerical control girth welding. This paper expounds and analyzes the design concept and common problems of NC girth automatic welding equipment at present in China, and discusses the optimization of the design method of NC girth automatic welding machine, so as to promote the design and use of NC girth welding in China fundamentally.

        Keywords digital control; girth automatic welding; application design

        1 數(shù)控環(huán)縫自動焊接機的概述及其在實際應(yīng)用環(huán)節(jié)存在的問題

        1.1 數(shù)控環(huán)縫自動焊接機的概述

        環(huán)縫自動焊接機是近年來常用于我國各種碳鋼、不銹鋼、鋁合金等材質(zhì)原料,圓形、弧形等特定形狀焊接操作的自動焊接設(shè)備,能夠通過在其焊接接口處以填絲、不填絲的方式進行焊接的自動環(huán)縫焊接系統(tǒng)裝置。而數(shù)控環(huán)縫自動焊接機則是在原有的環(huán)縫自動焊接基礎(chǔ)上,通過對實際焊接環(huán)節(jié)的零部件需求,加入新型的數(shù)字化科學(xué)理念,進而達到提升焊接效率和精準性、減少不規(guī)范的焊接行為等目標,以期最大限度內(nèi)優(yōu)化我國自動化焊接流程的同時優(yōu)化操作配比。就目前來說,我國現(xiàn)階段應(yīng)用的數(shù)控自動焊接流程都由環(huán)縫自動焊接和數(shù)控系統(tǒng)共同組成。

        1.2 數(shù)控環(huán)縫自動焊接機在實際應(yīng)用環(huán)節(jié)存在的問題

        隨著我國數(shù)控環(huán)縫自動焊接技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用的增多,環(huán)縫自動焊接為人們帶來巨大收益的同時其中存在的問題也不容其使用者忽視。例如,在實際的環(huán)縫自動焊接使用環(huán)節(jié),通常情況下其使用者會通過在應(yīng)用中PLC技術(shù)的應(yīng)用完成針對環(huán)縫自動焊接的操作,但是,在這一環(huán)節(jié)中往往很容易出現(xiàn)因人為認知不夠、交互能力不夠等因素造成的焊接事故,影響環(huán)縫自動焊接的效果和效率;與此同時,操作人員對于焊接技術(shù)能力認知、控制等技術(shù)水平的匱乏也會在很大程度上使得自動焊機的效果難以得到保障,由此,針對原有環(huán)縫自動焊接中存在的不足,進行數(shù)控化設(shè)計成為了我國環(huán)縫數(shù)控操作人員研究的重點。

        2 數(shù)控環(huán)縫自動焊接機的設(shè)計

        根據(jù)對原有環(huán)縫自動焊接機設(shè)計的研究,本文認為在增加了數(shù)控技術(shù)的加成后針對新型數(shù)控環(huán)縫自動焊接機的設(shè)計應(yīng)從以下幾個環(huán)節(jié)入手。

        2.1 總體架構(gòu)方案設(shè)計

        隨著在實際應(yīng)用環(huán)節(jié)數(shù)控環(huán)縫自動焊接機研究的逐漸深入,制定系統(tǒng)化、規(guī)范化的數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計方案,成為了進行后續(xù)設(shè)計分析的重要前提保證。例如,就目前來說,我國常用的數(shù)控系統(tǒng)通常是兩軸數(shù)控系統(tǒng),在這一系統(tǒng)模式的基礎(chǔ)上通過對后續(xù)焊接、傳動等系統(tǒng)的合理應(yīng)用,完成有關(guān)整個環(huán)縫自動焊接機系統(tǒng)的優(yōu)化、設(shè)計工作,在最大限度內(nèi)提升有關(guān)數(shù)控環(huán)縫自動焊機設(shè)備的實踐情況。例如,就這一環(huán)節(jié),在實際的設(shè)計工作中,筆者選擇這一數(shù)控環(huán)縫自動焊接設(shè)備設(shè)置為“門”型結(jié)構(gòu),并應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)焊接而成,在滿足其整體性的同時最大程度上消除在實際應(yīng)用過程中內(nèi)部應(yīng)力對于數(shù)控環(huán)縫自動焊接設(shè)備的影響,具備了能夠正常使用的設(shè)備強度和硬性,從而保證設(shè)備的正常應(yīng)用情況,而就焊接設(shè)備的電源選擇來說,本文擬應(yīng)用NB型二氧化碳氣體保護焊接裝置,并應(yīng)用直徑情況在1.25到1.55毫米之間的焊接金屬,從而保證焊接的效果同時促進數(shù)控環(huán)縫自動焊接設(shè)備的正常運行情況。

        2.2 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)定

        對于數(shù)控環(huán)縫自動焊接機的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計來說,其所設(shè)計的系統(tǒng)化設(shè)計方案所涵蓋的事項相對較為繁多,其中有關(guān)其焊接構(gòu)建的設(shè)計則為其后續(xù)設(shè)計環(huán)節(jié)中最為重要的部分之一。由此,在進行實際的設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)根據(jù)不同環(huán)節(jié)的不同需求更行針對性更強的設(shè)計,從而保證其在后續(xù)應(yīng)用環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)的合理性情況。例如,在實際的應(yīng)用設(shè)計環(huán)節(jié)本文更傾向于應(yīng)用兩軸數(shù)控系統(tǒng)急性后續(xù)數(shù)控環(huán)縫自動焊接系統(tǒng)的設(shè)置,在其設(shè)計理念中,兩軸數(shù)控的系統(tǒng)可以應(yīng)用一周進行焊接槍移動速率和移動位置的控制,同時通過另一軸進行焊接和部件旋轉(zhuǎn)的控制,由此共同驅(qū)動電機設(shè)備的同時,保證數(shù)控系統(tǒng)能夠更好的進行環(huán)縫焊接的具體操作工作。其設(shè)計模型如圖1所示:

        2.3 主系統(tǒng)的設(shè)計

        主系統(tǒng)即主傳動系統(tǒng),是整個數(shù)控環(huán)縫自動焊接設(shè)計環(huán)節(jié)中較為重要的數(shù)控系統(tǒng)之一,其中涉及到很多項目主軸、主件的運行和配合,需要設(shè)計人員在實際的設(shè)計環(huán)節(jié)尤為注意。例如,在進行主軸電機的應(yīng)用和選擇環(huán)節(jié),應(yīng)針對性地選擇具備變頻交流調(diào)速功能的主軸電機設(shè)備,使其能夠在高效的完成有關(guān)數(shù)控環(huán)縫焊接工作的同時,將原有設(shè)計更加簡化并在一定限度內(nèi)減少有關(guān)焊接環(huán)節(jié)存在的誤差。與此同時,在完成了主軸的組建設(shè)計同時,應(yīng)將原有主軸工具設(shè)計相應(yīng)的夾緊操作,進而避免運行旋轉(zhuǎn)力國發(fā)的同時能夠更好地控制有關(guān)主軸荷載能力的控制,提升數(shù)控環(huán)縫焊接的應(yīng)用效果。例如,在實際的數(shù)控環(huán)縫自動焊接系統(tǒng)中的主傳動系統(tǒng)可以以數(shù)控系統(tǒng)中的X軸為主線進行相應(yīng)的運動,從而能夠保證環(huán)縫焊接設(shè)備按照既定的轉(zhuǎn)速和圈數(shù)情況進行精準的運作同時,在進行主傳動系統(tǒng)的百安城環(huán)節(jié),將x作為重點的增量坐標,進而在能夠?qū)χ鱾鲃酉到y(tǒng)中參數(shù)準確計量的同時確定增量的數(shù)量情況。

        2.4 焊接系統(tǒng)的設(shè)計

        在這一數(shù)控環(huán)縫自動焊接機重焊接系統(tǒng)的應(yīng)用是整個系統(tǒng)設(shè)計環(huán)節(jié)最為重要的階段,不僅僅要關(guān)注焊接槍和送絲器之間的影響,還需要關(guān)注有關(guān)焊接速度的控制。例如,在實際的應(yīng)用環(huán)節(jié)可用過對實際數(shù)控環(huán)節(jié)PLC技術(shù)的應(yīng)用有效的控制焊接的速度,增加焊接槍利用效率的同時通過增加焊接槍與工作面之間兩者的配比情況來達到最終減少焊接誤差的目標。例如,在實際的數(shù)控環(huán)縫自動焊接機設(shè)計環(huán)節(jié)可以選擇專用的焊接擺動裝置進行焊槍的移動,從而確保在進行實際的焊接工作是焊槍能夠按照既定的標準在擬焊接的表面上進行適當?shù)幕顒樱瑥亩鋵嵞軌蚋泳珳屎附拥耐瑫r實現(xiàn)焊接的自動配套。在這一環(huán)節(jié),焊槍的主要擺動參數(shù)可以控制在角度不超過10度;焊槍的擺動頻率控制在每分鐘0到100次左右的同時焊槍角度控制在90度以內(nèi),從而在保證焊接效果的同時避免因焊接操作失誤造成的安全隱患問題。

        2.5 運動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計

        在有關(guān)數(shù)控環(huán)縫自動焊接機的設(shè)計環(huán)節(jié),其有關(guān)系統(tǒng)內(nèi)運動調(diào)控的設(shè)計是保證焊機狀態(tài)、減少焊接誤差的重要方式之一,這一系統(tǒng)的加入能夠在很大程度上調(diào)節(jié)焊接設(shè)備的運動趨勢同時保證環(huán)縫焊接系統(tǒng)在預(yù)定的方向內(nèi)進行更加準確、高效的運動,從而保證環(huán)縫焊接的實際效果情況。例如,在實際的應(yīng)用環(huán)節(jié),可以選擇國產(chǎn)的兩軸數(shù)控系統(tǒng),令系統(tǒng)在Z軸和X軸間進行運行,則可以保證焊接機在Y軸范圍內(nèi)進行運動,進而完成既定線路的運行工作,不僅能保證系統(tǒng)運行一體性的同時有效控制自動焊接運行的效果情況。例如,在本文設(shè)計的數(shù)控環(huán)縫自動焊接裝置來說,以期利用數(shù)控系統(tǒng)中自帶的x軸作為運動系統(tǒng)的標準,進而控制焊槍在x軸上精準活動的同時一同驅(qū)動電機進行運行,并將焊槍和x軸中的螺母聯(lián)合在一起,進而同時進行焊接的相關(guān)操作。

        2.6 數(shù)控程序的設(shè)計

        數(shù)控設(shè)計是改良原有環(huán)縫自動焊接設(shè)備、進行科學(xué)化、數(shù)字化發(fā)展的重要環(huán)節(jié),在進行有關(guān)其數(shù)控設(shè)計中的環(huán)節(jié)設(shè)計時不僅僅要重視其后續(xù)應(yīng)用環(huán)節(jié)的可行性同時應(yīng)充分體現(xiàn)其經(jīng)濟利益的性質(zhì),并將上述設(shè)計目標切實、全面地融入到實際的設(shè)計標準環(huán)節(jié),選擇合理程度的同時通過對程序開放度提升的模式逐步完善各端口之間的編輯、整理工作,繼而在降低運行難度的同時為其后續(xù)人員的數(shù)控化應(yīng)用提出有力的基礎(chǔ),從而保證數(shù)控環(huán)縫焊接的效果。

        3 結(jié)語

        綜上所述,隨著我國信息化、數(shù)字化的發(fā)展,我國逐漸走進了信息化、數(shù)字化的社會,將科學(xué)發(fā)展的成果高效應(yīng)用在實際的生產(chǎn)環(huán)節(jié),不僅僅能夠為我國企業(yè)、行業(yè)發(fā)展增加更大助力的同時提升其生產(chǎn)質(zhì)量和效率,由此,本文認為,在實際的數(shù)控環(huán)縫焊接設(shè)計環(huán)節(jié),應(yīng)緊握數(shù)控化模式設(shè)計的目標,彌補原有設(shè)計環(huán)節(jié)存在的缺陷,繼而通過科學(xué)技術(shù)在其實際設(shè)計環(huán)節(jié)的重應(yīng)用達到更好的數(shù)控環(huán)縫自動化焊接效果,繼而從根本上促進我國環(huán)縫焊接技術(shù)的提升,以及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。

        參考文獻

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