48焊接设备与材料焊接技术第42卷第8期2013年8月文章编号：1002—025X(2013)08—0048—03
汽车减震器储油缸双环缝焊接专机的设计
卞金玉．侯志勇
(河南机电高等专科学校，河南新乡453002)
摘要：介绍了一种汽车减震器储油缸双环缝焊接专机的工作原理及其软硬件设计，该专机采用可编程逻辑控制器(PL C)作为中心控制元件，说明了PL C控制下的环缝焊接专用机床的适用性和通用性。
关键词：逻辑控制；PL C；环形焊
中图分类号：TG43文献标志码：B
0序言
近几年随着我国汽车行业的飞速发展，汽车零部件规模化、批量化生产的要求也不断提高，研制开发具有高效率、高质量的汽车部件自动焊接专机迫在眉睫。因此，笔者研制了H Z一20型汽车减震器储油缸双环缝焊接专机。该焊接专机设有2把焊．可对汽车减震器储油缸总成托架处的外环缝和端环缝同时施焊。
端环缝焊设有移位机构．可根据焊缝形状自动适应调整。该焊接机床生产效率高，焊缝质量可靠．焊缝熔深≥1．0m m，焊后用0．5M Pa 的压缩空气做封闭性试验，没有漏气现象，合格率达100％．是汽车制造业理想的焊接设备。
1焊接机床的系统结构
该焊接机床主要由床头箱、焊件夹紧胎具、焊调整架、焊移位机构、屏蔽罩壳、气压传动系统、电气箱、电气操作盒等部分组成。另外，该焊接机床配备2台D K R一500型C O：气体保护焊焊机作为焊接电源。其系统组成如图1所示。焊调整架装置可以使焊上下、左右多方位调整，此装置可以满足“下向焊”．“爬坡焊”等各种方式的焊接要求。出于人性化的考虑，专机设计了屏蔽罩壳，完全将焊接弧光屏蔽，既保护了操作人员，又可使多
收稿日期：2012—12一04台设备同时工作而互不影响。另外，此罩壳的排烟装置可将焊接时产生的有害烟雾直接排到车间外。在防护门上设置观察窗口．使操作人员能够清楚地看到焊缝焊接的全过程．有利于随时调整焊接工艺参数，保证了焊接质量。一圆
圈离圈
2焊接机床的工艺流程
该专机工作流程如图2所示。专机操作面板上设有“调试一焊接”转换开关，先将其拨到“调试”档，将焊调到恰当位置．将工件转速调到适合的速度，拨到“焊接”档后即可按图2流程焊接。
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在焊自动到位后，有l S的延时关门时间，这
是为了观察焊到位后是否产生了偏差、焊丝伸出．．…二r
长是否合适等。这样就减小了废品率，提高了效益。．
选用的焊丝型号为E R50—6，直径为1．2m m，焊丝伸1一一
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出长一般选在7～12m m。．
焊接开始后，系统设置有1S的小电流引弧(参‘．、
数为200A，24V)，焊接结束后(工件停止转动)；，。
又有l S的小电流熄弧过程。这样，焊缝更加平整，
焊接质量可靠，成形美观?图3电气原理图减震器贮油缸为20精轧管，壁厚2．2m m，弹簧主轴传动部分选用直流电机，控制性能优良，托盘和连接板总成为厚2．5m m的冷轧板、缸底为厚其机械特性和调速特性均为平行的直线，直流电3r m m的冷轧板，采用D K R一500型C O：气体保护焊机还有起动转矩大、效率高、调速方便、动态特焊机作为它的焊接电源，正常焊接工艺参数为250A，性好等特点。选用的主轴电机型号为90SZ53，转速23V，保护气体采用妒(C02)70％+妒(A r)30％，气体为3000r／m i n，功率150W，电压110V(直流)。
流量为15L／m i n。焊接参数采用一元化调节，可以笔者以可控硅移相触发器K C05为中心元件设计在
焊接过程中通过操作面板适时调整。出了$97A型控制板对主轴电机进行控制。在此电路减震器储油缸端焊缝位于一铅垂平面上，相当中，采用“两路控制，同步运行”的方法。使电机于立焊缝，经过多次试验得知：在工件逆时针旋转，的主绕组和励磁绕组由PL C和$97A控制板分别控采用“爬坡焊”焊接T艺时，焊接效果最好，它使制，避免了因功率大、继电器粘连等导致的控制板本来相当于立焊的焊缝接近于平焊缝，使熔深加深烧毁等事故的发生，同时减小了空耗，节约了电能。(达到1m m)，焊缝成形更加美观、可靠。当焊接结束时，P LC逻辑运算给出指令，继电笔者设计了“中断记忆”功能，即在突然停电器J4断开，J3断开，$97A控制板电源和主轴电机的情况下，设备有记忆功能，当来电后，按动“启励磁同时断电，同时刹车回路接通，主轴停止运转。动”按钮，专机能够继续停电时所未完成的工序。在本电路中，主轴运转无极调速。调节电位器该焊接专机的操作盒上设置有“急停、“复位”W1，就可以调整主轴电机的运转速度，使转速和焊按钮，当有紧急情况时，按动“急停”按钮，可以终接参数相匹配，焊接达到最佳状态。图3中包含了止焊接工作．情况处理完后．按动“复位”按钮．即气阀和指示灯的电源供给部分。
可进行正常工作。
3电气部分工作原理
该专机系统电气原理图如图3所示。当按动“启动”按钮后，PL C开始T作，继电器J4闭合，带动继电器J3
吸合，使控制板主电源导通，而J3—2断开．主轴刹车系统同步断开，同时$97A控制板内部继电器吸合，使202，203号线导通，主轴电机励磁线圈通电，工件开始转动。此时，PLC控制焊机开始焊接，焊接速度一般为50cm／m i n。4PL C逻辑控制部分
PL C硬件控制部分由可编程逻辑控制器f O M．R O N生产)、输入信号元件和输出信号元件组成。输入信号元件由各种按钮、接近开关、光电耦合器等组成；输f J{信号元件由电磁阀、中间继电器及各种状态指示灯组成，其中各种限位元器件均由接近开关组成。
PL C软件部分是系统的逻辑控制部分，是根
逻辑流程图要求设计．采用国际上通用的梯形图来
50焊接设备与材料焊接技术第42卷第8期2013年8月实现的。在PLC内部具有定时器、计数器以及中断、
子程序、调用等多种逻辑功能。在该设备中，计数采用光电耦合方式在光栅片上采集信息进行计数定时(光电开关G K l02是光电耦合的主要元件)，通过计数来确定环缝的焊接周期。
在焊接时，系统具有引弧和熄弧功能，即在焊接的前后各采用一次短时间的小电流焊接．在软件设计方面采用“软件调用指定子程序”来完成这一过程：逻辑运行时，首先从梯形图读出程序第一次执行SB S00
延时TI M002动作，内部继电器得电，焊机开始工作(焊机启动时有1S的小电流引弧过程)。同时输入信号，01003使主轴电机得电运转，光电耦合器通过光栅采集信号，输入00000，开始记数(计数器C N T006设定不同的参数就可以对环缝进行周期焊或者分段焊．从而提高了焊接弧度的准确性)。当焊接熄弧时．又一次执行S B S00到调用SB N00子程序完成熄弧动作(1S的小电流焊接)。这样，既保证了焊缝的自然美观，又保证了焊缝的焊接质量。PLC外围接线图如图4所示。
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图4PL C外围接线图5气动原理
为了提高焊接专用机床的_T．作效率，该专机大量采用气动硬件，专机的进、退、开门、关门以及工件的夹紧等装置都是由气动来完成的。在控制过程中，PLC根据外部采集到的信号或内部设置的时间来控制气阀．从而控制以上工件的工作。焊接专机的气动工作原理图如图5所示。
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图5气动原理图
6结语
随着汽车行业的发展，在环缝焊接方面，汽车的减震器、钢圈、储油缸、摩托车的消声器以及三轮车等其他环形部件都采用了环缝焊接专机实现自动化焊接。H Z一20型汽车减震器储油缸双环缝焊接机床就是环缝焊接专用机床的一种，通过长时间的实际使用，该设备软硬件安全耐用，焊接质量可靠，焊缝成形美观．是提高减震器储油缸焊接质量和焊接效率的理想的专用焊接机床。
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作者简介：卞金玉(1975一)，男，河南原阳人，学士，工程师．实验师．主要从事焊接电源的研究和设计工作．