1汽車尾氣凈化器雙環(huán)縫焊機(jī)的機(jī)械設(shè)計

1.1焊機(jī)軌跡形成設(shè)計焊接專機(jī)的研發(fā)主要包括兩個部分:機(jī)械零件部分和電氣控制部分。焊接動作過程為：啟動—夾緊—燒焊—焊槍回原位—夾具松開—停止。根據(jù)零件形狀特點(diǎn)，在保證焊接質(zhì)量的前提下，為了提高工作效率，本焊接專機(jī)采用雙工位即兩個環(huán)縫同時焊接的工作方式。調(diào)整好兩個焊槍的位置后固定不動，開始焊接之前，手工調(diào)整橫桿和豎桿上的螺母，讓兩個焊槍之間的距離剛好和兩個焊縫之間的距離相等，引弧時焊槍和焊點(diǎn)之間有合理的距離，這樣既保證引弧成功，又保證兩條環(huán)縫的焊接質(zhì)量相同。開始焊接之前，通過安裝在橫桿和豎桿上的螺母調(diào)整好焊槍和焊接位置之間的位置關(guān)系。用專門設(shè)計的夾具固定兩頭的端蓋，同時夾緊焊接工件。啟動控制面板上控制按鈕，設(shè)計好的傳動部件帶動工件開始旋轉(zhuǎn)—焊槍靠近—引弧—燒焊—停止焊接—焊槍回原位。為了減少輔助時間和提高生產(chǎn)效率，設(shè)計放置工件的托架，方便工件在準(zhǔn)備焊接和焊接結(jié)束的時候互不影響。在整個工作過程中，機(jī)械裝置和電氣控制部分相互配合，實現(xiàn)對汽車尾氣凈化器套筒類零件的焊接。用焊機(jī)座兩頭的夾頭用來夾緊工件，中間設(shè)計了一個放置工件的托架。在夾緊前工件放在托架上，保證工件的軸線和夾緊裝置的軸線等高，夾緊后托架縮回，不影響工件焊接過程。

1.2夾具設(shè)計按照夾具設(shè)計的基本理論設(shè)計本專機(jī)的夾具，設(shè)計好的夾具如圖4所示。由頂頭定位，頂頭是圓錐形，錐度的大小同端蓋。錐形頂頭限制工件5個自由度，繞軸線旋轉(zhuǎn)的自由度沒有限制。因為工件是要環(huán)焊加工，可以不要限制。按照焊接件的大小設(shè)計不同的頂頭，從而滿足不同直徑排氣管的焊接加工。由一個雙作用汽缸14作為夾緊裝置。氣壓傳動，動作靈活，可靠性高，且該汽缸動作要求簡單。汽缸的動作由電控?fù)Q向閥控制。根據(jù)焊接件的長度設(shè)計不同的前伸軸的長度，以滿足不同長度的焊接件，或者在軸套上設(shè)計沉頭螺釘，限制前伸軸伸長的距離，從而滿足不同長度的焊接件。這種夾緊裝置，簡單可靠，定位精度高，成本低，維護(hù)、調(diào)試也很方便。

1.3托架設(shè)計為了裝卸工件方便，縮短焊接輔助時間。設(shè)計一個托架組件，托架能自動上下移動，安裝在夾具的下方，供上料和接料使用。焊件待加工的時候，托架和夾緊裝置軸線等高。夾緊工件后，托架縮回，不影響工件旋轉(zhuǎn)。控制托架上下自動運(yùn)動可以用液壓缸、汽缸、電機(jī)通過絲杠驅(qū)動，這里選擇氣缸。托架板21放置在托板22上，兩個托架板之間的距離可以通過調(diào)節(jié)寬度的螺母來調(diào)整，為的是保證不同長度的焊接工件放置穩(wěn)定。托板22通過螺母固定在伸縮汽缸的活塞桿上，托板可以隨汽缸的動作上下運(yùn)動。為了讓托板在上下運(yùn)動的時候，運(yùn)動平穩(wěn)。設(shè)計了4根導(dǎo)柱，導(dǎo)柱和機(jī)架25相連，可以相對滑動。機(jī)架25可以通過螺母調(diào)節(jié)高度，以配合不同焊接工件在原始位置的高度。初始位置調(diào)節(jié)成：工件放置在托架21上，軸線和焊接工件兩端的夾緊裝置軸線等高，汽缸處在伸長狀態(tài)，可以通過高度調(diào)節(jié)螺母精確校驗。當(dāng)焊接工件夾緊后，汽缸自動縮回，不影響施焊過程。焊接過程結(jié)束后，汽缸再次自動伸出到原始位置，當(dāng)夾緊裝置松開后，托架接住工件，等待焊接工人拿走焊完的工件。工人拿走焊接好的工件后，放置下一個待焊接工件，就這樣不斷重復(fù)焊接。這種設(shè)計動作簡單快速、穩(wěn)定性好，機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本很低，維護(hù)方便，易于操作。提高了生產(chǎn)效率，降低了工人的勞動強(qiáng)度。

2測試結(jié)果及分析

2.1本專機(jī)焊接試驗用本專機(jī)焊接φ118mm外圓、409碳鋼雙環(huán)縫。

2.2焊接機(jī)器人焊接試驗用機(jī)器人焊接同一種尺寸和材料的工件。工件的直徑118mm，零件材料是409碳鋼。焊接機(jī)器人的焊接外觀質(zhì)量基本相同。焊接專機(jī)焊接的速度比焊接機(jī)器人快，且焊接專機(jī)一次焊接可以完成兩條焊縫，而焊接機(jī)器人一次焊接只能完成一條焊縫。焊接專機(jī)具有投資使用成本低，效率高的特點(diǎn)，在大批量生產(chǎn)過程中優(yōu)勢明顯。

3結(jié)論

3.1本文開發(fā)的焊接專機(jī)可以通過工人手動調(diào)整夾具位置和焊槍位置、改變焊接參數(shù)，焊接多種尺寸和多種材料的汽車尾氣凈化器。并且同時焊接2條環(huán)縫。

3.2經(jīng)過焊縫質(zhì)量檢測試驗本專機(jī)焊接的焊縫質(zhì)量符合工廠的焊縫指令要求。

3.3本文開發(fā)的焊接專機(jī)焊接速度提高了2倍，而且縮短了焊接輔助時間，提高了生產(chǎn)效率。

3.4本專機(jī)是在普通的電弧焊機(jī)的基礎(chǔ)上，增加了專門的輔助機(jī)械裝置和電氣控制系統(tǒng)，焊機(jī)成本只有焊接機(jī)器人的1/4。

作者：鄔玉晶 單位：無錫開放大學(xué)