自动化焊机的优化与应用
日期 2018年12月11日 【】随着时代的发展，科技的进步。工业4.0已深入各中小型企业，传统的手工焊接过于繁琐，操作难度高，大大考验工人的技术水平。本课题基于自动化焊接的改良与优化。主要针对球阀，闸阀等大型阀门进行自动堆焊，实现各种材质，不同电流，电压的调整，提出了自动送丝系统、多角度焊枪、PLC控制系统优化、操作面板改良等。本文实现了硬件的安装及软件的兼容，对焊接过程中送丝的速度，电流电压的控制进行精准的匹配，很好的解决现有生产力焊接过程存在的问题。论文基于华焊股份公司生产立式焊接机器提出的硬件改造与系统优化，本文主要内容包括工作站总体概述、工作站现有问题分析及解决方案、应用效果验证及问题解决以及实测验证四部分。（1）利用autocad绘制零部件图纸，对标准件进行采购，零部件加工生产。（2）利用SolidWorks对零部件进行装配，模拟，仿真，研究其机械性能，力学性能。（3）优化基于三菱PLC的焊机设备，提高设备与人工操作的配合度，大大优化了设备的操作性，实现自动化焊接。（4）利用先进的氩弧焊技术，使得焊接更加牢靠，操作更加简单，同时成本底，效率高。经过验证，该原理设备可以很好的完成对不同种类、不同材料、不同要求的阀门进行焊接，且同时通过无损探伤试验，验证其焊接质量优良。
目录
一、绪 论 1
（一）课题来源及研究意义 1
（二）国内外研究现状 1
（三）课题研究的主要内容 1
二、设备总体概述 2
（一）设备整体工作状况 2
（二）设备具体运行参数 3
三、工作站现有问题分析及解决方法 4
（一）自动送丝问题分析 4
（二）焊枪使用问题分析 4
（三）自动送丝装置优化 5
（四）多角度焊枪设计 6
四、应用效果验证及问题解决 8
（一）送丝盘缺丝急停的处理方法 8
（二）焊枪角度调节办法 9
（三）程序操作面板升级 11
五、优化工作站验证 11
（一）自动送丝装置测试 11
（二） *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
多角度焊枪测试 12
总结 14
参考文献 15
谢辞 16
一、绪 论
（一）课题来源及研究意义
刚刚走出校门，通过同学介绍成为了一家私企的计划员。岗位职责那就是根据采购部门采购的订单，进行计划排产，合理有序的安排生产，达到产能平衡。公司70％的盈利都是靠自动焊设备带来的，理论上自动化焊接应当具有生产效率高，质量好，产能稳定的优点。但由于该焊接设备老化淘汰。已不能满足公司现在这种大批量生产的模式。问题频出，严重影响计划排产需求。通过在校的学习，以及对机械方面知识的认知。决定通过对公司部分老旧的机器进行基础升级与优化，从而到达到公司发展需求。使得计划排产顺利进行。
（二）国内外研究现状
1.国外研究现状
公元前1500年首次发现使用火焰加压锻焊制作的焊接物品。
19世纪初期，英国物理学家戴威使用电弧作为光源，1985年1890年，俄国科学家贝尔南多斯和奥尔才夫斯基试验并确定了“电弧”，紧随其后由斯特维亚络夫发明了非熔化金属电极的电弧焊接方法。
20世纪中期，碳极电弧焊的焊接方法得到广泛应用，相继出现了薄药皮包裹焊条式电弧焊，电弧与其他方式对比相对稳定，焊接质量得到很大的提高。
美国科学家诺易布尔特利用电弧与电压来控制焊丝的进过速度，制成了第一台自动化电弧焊机，成为焊接机械化、自动化的开端。40年代起，为适应镁、铝等合金的焊接需要，焊接反面不断的改进，钨极和熔化极惰性气体保护焊相继问世。
随着科技的发展，社会的进步，发展的需要，焊接技术有这突飞猛进的进展。值得我们去探讨研究。
2.国内研究现状
焊接在国内重大工程建设越来越受到重视，如国家体育馆“鸟巢”，大跨度钢桥，高铁，西气东输，三峡水电站等，国内焊接可以说紧赶时代步伐，为了解决海洋，航天等领域的焊接技术难题，国家的重点项目就是致力于焊接方面研究。
希望可以通过先进的焊接技术来提高产品质量，提高效率，降低成本。以发展前景上来看，机械制造，海洋焊接，航空航天等方面的焊接依然是欠缺的，必然是未来待开发的难题，因此焊接方面的课题值得我们去研究，去探讨，去创新。
（三）课题研究的主要内容
在现代工业中，自动化的应用相当广泛，自动化焊机只是其中的一个分支。本课题的研究内容主要是通过发现生产中焊接设备存在的问题去加以改进优化。使用三维建模，模拟仿真，数据分析，应用实践，到达最终效果。使其能更好的适应生产要求与工作环境。同时在掌握三菱PLC的基础上,适当修改原有程序，使得机器更加兼容优化后的焊接设备。此研究具有较好的实际意义和应用价值。
二、自动化焊机设备总体概述
（一）设备整体工作状况
根据焊接的工艺要求，通过自动化焊机设备实现对工件的焊接如图21。
1.装加卡盘，该卡盘与立车卡盘的工作原理一致。本卡盘采用基础四爪单动的形式，需要人工定心，焊前需要校准工件外圆，以便加工精度。
2.操作面板，操作面板分为两块，一块是固定操作台，与手握遥控器。通过固定操作台设定需要的工作电流，电压，卡盘转速。同时使用手握遥控器调整焊枪与工件的相对位置，相当于“对刀”。
3.Y轴移动臂控制焊枪的Y轴移动。
4.Z轴移动臂控制焊枪的Z轴移动。
5.送丝装置通过齿轮传动，带动两啮合胶轮碾压焊丝，将其从焊丝盘送往焊枪。
6.氩弧焊焊枪，主要工作原理图22卡盘连接电源的伏击使得工件为“”导电块连接电源正极为“+”当钨极靠近工件产生电压，高温融化焊丝，同时保护气体“氩”通过气体喷咀传递与工件，氩气可以很好的隔绝空气中的氧气，氢气，氮气等等对电弧与焊丝产生的不良影响，减少工件合金元素的损坏，影响其机械性能，从而得到高密度，无飞溅，高质量的焊接接头。
图21工作站的整体工作状况
图22焊接枪头的工作原理
（二）设备具体运行参数
设备使用前，需要工人针对加工工件进行调机，根据焊接材料，焊接部位，焊接工艺，去匹配相应的电流电压。例图23我们需要完成这样一个工件的堆焊盖如何调节焊接参数。首先我们需要确定材料，客户要求堆焊625（镍基材料）同时我们需要了解焊接电流与焊接电压的关系及焊丝材料的融化速率如图24。最终①②③④确定参数为图25，⑤⑥⑦⑧确定参数为图26，①②③④焊接前后如图27所示，⑤⑥⑦⑧焊接前后如图28所示。
目录
一、绪 论 1
（一）课题来源及研究意义 1
（二）国内外研究现状 1
（三）课题研究的主要内容 1
二、设备总体概述 2
（一）设备整体工作状况 2
（二）设备具体运行参数 3
三、工作站现有问题分析及解决方法 4
（一）自动送丝问题分析 4
（二）焊枪使用问题分析 4
（三）自动送丝装置优化 5
（四）多角度焊枪设计 6
四、应用效果验证及问题解决 8
（一）送丝盘缺丝急停的处理方法 8
（二）焊枪角度调节办法 9
（三）程序操作面板升级 11
五、优化工作站验证 11
（一）自动送丝装置测试 11
（二） *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
多角度焊枪测试 12
总结 14
参考文献 15
谢辞 16
一、绪 论
（一）课题来源及研究意义
刚刚走出校门，通过同学介绍成为了一家私企的计划员。岗位职责那就是根据采购部门采购的订单，进行计划排产，合理有序的安排生产，达到产能平衡。公司70％的盈利都是靠自动焊设备带来的，理论上自动化焊接应当具有生产效率高，质量好，产能稳定的优点。但由于该焊接设备老化淘汰。已不能满足公司现在这种大批量生产的模式。问题频出，严重影响计划排产需求。通过在校的学习，以及对机械方面知识的认知。决定通过对公司部分老旧的机器进行基础升级与优化，从而到达到公司发展需求。使得计划排产顺利进行。
（二）国内外研究现状
1.国外研究现状
公元前1500年首次发现使用火焰加压锻焊制作的焊接物品。
19世纪初期，英国物理学家戴威使用电弧作为光源，1985年1890年，俄国科学家贝尔南多斯和奥尔才夫斯基试验并确定了“电弧”，紧随其后由斯特维亚络夫发明了非熔化金属电极的电弧焊接方法。
20世纪中期，碳极电弧焊的焊接方法得到广泛应用，相继出现了薄药皮包裹焊条式电弧焊，电弧与其他方式对比相对稳定，焊接质量得到很大的提高。
美国科学家诺易布尔特利用电弧与电压来控制焊丝的进过速度，制成了第一台自动化电弧焊机，成为焊接机械化、自动化的开端。40年代起，为适应镁、铝等合金的焊接需要，焊接反面不断的改进，钨极和熔化极惰性气体保护焊相继问世。
随着科技的发展，社会的进步，发展的需要，焊接技术有这突飞猛进的进展。值得我们去探讨研究。
2.国内研究现状
焊接在国内重大工程建设越来越受到重视，如国家体育馆“鸟巢”，大跨度钢桥，高铁，西气东输，三峡水电站等，国内焊接可以说紧赶时代步伐，为了解决海洋，航天等领域的焊接技术难题，国家的重点项目就是致力于焊接方面研究。
希望可以通过先进的焊接技术来提高产品质量，提高效率，降低成本。以发展前景上来看，机械制造，海洋焊接，航空航天等方面的焊接依然是欠缺的，必然是未来待开发的难题，因此焊接方面的课题值得我们去研究，去探讨，去创新。
（三）课题研究的主要内容
在现代工业中，自动化的应用相当广泛，自动化焊机只是其中的一个分支。本课题的研究内容主要是通过发现生产中焊接设备存在的问题去加以改进优化。使用三维建模，模拟仿真，数据分析，应用实践，到达最终效果。使其能更好的适应生产要求与工作环境。同时在掌握三菱PLC的基础上,适当修改原有程序，使得机器更加兼容优化后的焊接设备。此研究具有较好的实际意义和应用价值。
二、自动化焊机设备总体概述
（一）设备整体工作状况
根据焊接的工艺要求，通过自动化焊机设备实现对工件的焊接如图21。
1.装加卡盘，该卡盘与立车卡盘的工作原理一致。本卡盘采用基础四爪单动的形式，需要人工定心，焊前需要校准工件外圆，以便加工精度。
2.操作面板，操作面板分为两块，一块是固定操作台，与手握遥控器。通过固定操作台设定需要的工作电流，电压，卡盘转速。同时使用手握遥控器调整焊枪与工件的相对位置，相当于“对刀”。
3.Y轴移动臂控制焊枪的Y轴移动。
4.Z轴移动臂控制焊枪的Z轴移动。
5.送丝装置通过齿轮传动，带动两啮合胶轮碾压焊丝，将其从焊丝盘送往焊枪。
6.氩弧焊焊枪，主要工作原理图22卡盘连接电源的伏击使得工件为“”导电块连接电源正极为“+”当钨极靠近工件产生电压，高温融化焊丝，同时保护气体“氩”通过气体喷咀传递与工件，氩气可以很好的隔绝空气中的氧气，氢气，氮气等等对电弧与焊丝产生的不良影响，减少工件合金元素的损坏，影响其机械性能，从而得到高密度，无飞溅，高质量的焊接接头。
图21工作站的整体工作状况
图22焊接枪头的工作原理
（二）设备具体运行参数
设备使用前，需要工人针对加工工件进行调机，根据焊接材料，焊接部位，焊接工艺，去匹配相应的电流电压。例图23我们需要完成这样一个工件的堆焊盖如何调节焊接参数。首先我们需要确定材料，客户要求堆焊625（镍基材料）同时我们需要了解焊接电流与焊接电压的关系及焊丝材料的融化速率如图24。最终①②③④确定参数为图25，⑤⑥⑦⑧确定参数为图26，①②③④焊接前后如图27所示，⑤⑥⑦⑧焊接前后如图28所示。
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