【文章內容簡介】 滑塊強制成形；焊縫雙面均采用水冷銅滑塊強制成形；無需外加氣體，采用自保護藥芯焊絲單面水冷銅滑塊強制成形 (注意：三種方法的焊接材料都有所區(qū)別 )。 (2)氣電立焊關鍵參數(shù)的 控制。 氣電立焊的焊接位置垂直或接近于垂直方向，電孤軸線方向與母材熔深方向成直角，熔化的焊絲金屬堆積疊加，熔池不斷水平上移形成焊縫，其熔深產(chǎn)生所需熱量的傳遞方式與其他電弧焊有所不同。氣電立焊焊接電弧產(chǎn)生的熱量主要流向三個方向：熔化焊絲、熔化母材、滑塊吸收。 a．母材坡門截面積控制。 它是影響熔深的主要參數(shù)之一，熔深反映了坡口兩側母材的熔化量，直接決定焊接質量。增加坡口截面積就增加了焊接線能量，增加熔深：熔深的大小南熔池過熱金屬的過熱河南機電高等專科學校 度即溫度梯度決定；影響熔池熔融金屬過熱度的因素也就是影響熔深大小的因素。 b．線能量控制。 一般電弧焊焊接線能量 =IU/vwE ；氣電立焊焊接時，采用等速送絲、大電流密度、較高的電弧電壓，其送絲速度等于熔化速度正比于向坡口填充金屬的速度，經(jīng)推導可得焊接線能量 =E KiUS (Ki 為焊絲熔化系數(shù)， S 為坡口截面積 )。增加電弧電壓可增加焊接線能量。 c．冷卻速度控制。 當焊接規(guī)范和坡口參數(shù)確定后，焊絲和母材吸熱 可以認為是不變的，而強制成形的銅滑塊吸熱，則隨冷卻介質水變化較大。水溫度和流量對吸熱影響很大，低水溫和大流速帶走的熱量遠大于高水溫低流速的情況，所以在焊接厚板時應減少水流量；焊接薄板時可增加水流量；通過調節(jié)水流量來調節(jié)熔池的冷卻速度可有效控制熔深大小。由于氣電立焊熔池與普通未受約束的焊接熔池狀態(tài)不同，熔深的形成方式和影響熔深的因素也不同。 兩種厚板 EGW焊接工藝如表 21所示。 表 21典型 EGW焊接工藝參數(shù) 板厚 /mm? 焊根間隙 /bmm 焊絲 數(shù) 絲速 1/ minvm? 電流 /IA 電壓 /IU 焊速 1/cm minv ? 線能量 1E/kJ cm? 35 8 1 2 13 13 360 370 38 37 171 80 8 1 2 15 15 400 410 44 41 551 10 1 2 15 15 420 410 45 41 630 (3)幾種實用的焊接材料。 a．目前國內用量較大的是神戶制鋼公司生產(chǎn)的 DWS03G和 DWS一 60G型藥芯焊絲，具有電弧穩(wěn)定、飛濺小、氣渣保護好、焊縫質量穩(wěn)定等特點。使用時，應在焊縫背面配用 l(I御型陶瓷襯墊，在襯墊表面覆蓋一層玻璃布，可使襯墊與鋼材緊密相貼，防止跑渣。在襯墊的背面還有一塊鋼板，便于在裝配襯墊時用鋼楔子將襯墊與鋼板壓緊，避免陶瓷襯墊破碎。 b．自保護自動立焊焊絲一般采用林肯 (Lincoln)公司 NR43l藥芯焊絲。自動立焊工 藝大都在露天或高空場合施工，在有大風的情況下，自保護焊可以不受風的影響而停止施工。河南機電高等專科學校 另外，目前自保護立焊設備的價格也比氣保護立焊設備的價格低得多。 (1)氣電立焊設備主要組成。 氣電立焊設備主要由攜焊機頭升降的機械系統(tǒng)；快速送絲系統(tǒng)；水冷強迫成型系統(tǒng)；焊接電源及供 (保護 )氣系統(tǒng)；焊槍及焊槍擺動控制系統(tǒng)；焊接過程自動控制系統(tǒng)等組成，如圖 。 圖 氣電立焊設備示意 型號： SEG1；輸入電壓： AC 380177。 10％ V；行走速度 O～ 530mm／ min；驅動方式 i齒輪／齒 條；質量 22 kg；最大負載 50 kg；立焊；外型尺寸： 360 mmx665 minx365 mm適合板厚： 9～ 32 mm；單面 V型坡口； 1980雙面 x型坡口。 (2)船體氣電自動立焊機的要求。 氣電自動焊最適用于船體總段大合攏縫的焊接，如圖 ，多個永磁體吸盤將鋁合金齒條軌道固定在船體鋼板上，其軌道可以接長數(shù)十米。焊機的整體機架內具有自動提升機構和自動鎖定裝置，便于船體立縫焊接時的高空作業(yè)，使操作安全可靠，使焊接熔池始終處于最佳觀察狀態(tài)。 另外，送絲系統(tǒng)控制箱、焊接電源、循環(huán)冷卻器等都安裝在焊機整 體機架內，與被焊物體較近，故各配套線管大為縮短，有利于焊前準備和設備操作，也便于安裝運輸；焊接控制系統(tǒng)中設置了電壓、電流傳感器，能自適應焊接坡口變化。設置了供氣控制傳感器和循環(huán)冷卻水壓指示調節(jié)器，能保證焊接質量控制。 瑞典 ESAB公司采用懸掛在焊縫頂部的牽引電機的動鏈條牽引機頭上升的方案，既節(jié)省了磁力軌道和裝卸工時費用，叉減輕了工人的勞動強度。 河南機電高等?？茖W校 圖 油輪船側分段大合攏焊縫 河南機電高等專科學校 3 主要零部件建模 立式焊機結構設計大致完成后，即可對主要零部件進行三維建 模，為進一步的裝配工作打好基礎。在建模過程中有時不僅僅是單個零件的創(chuàng)建，而是從整個系統(tǒng)設計出發(fā)，綜合考慮裝配、制造等問題，有時甚至要用程序來解決零件的建模問題。在三維建模過程中，我們充分利用了 TOPDOWN 的設計方法，以確保整機設計不出錯誤，同時也利用一些建模技巧，盡量縮短了建模過程所占的時間。 氣電立焊設備是一個復雜的裝配體，僅零件建?？倲?shù)就超過三百個，所以，如何對建模數(shù)據(jù)進行妥善管理，是一個非常重要的問題。我們對每個組件或部件都創(chuàng)建了相應的文件夾，為保證最后總裝不出零件沖突問題，對名稱相同的零件，如螺 栓、螺冒等，后面都加上所屬組件的縮寫名。由于零部件總數(shù)眾多，對每個零件的建模過程都作相應介紹顯然是不現(xiàn)實的。為此，我們挑選了一些具有代表性的零件，在創(chuàng)建這些零件時運用了相當多的技巧，所以著重介紹它們的建模過程。 絲杠是此次立式焊機設計中傳動裝置的核心零件，創(chuàng)建時主要運用了螺旋掃描功能。但考慮到仿真運動時需定義螺母沿螺旋線的槽機構運動，所以在螺旋掃描切材料前必須先將螺旋曲線做出，而螺旋曲線創(chuàng)建需要一定的技巧，所以絲杠的創(chuàng)建具有一定的代表性。 （ 1）繪制絲杠二維截面，用旋轉加材料做出絲杠外 圓柱面如圖 和圖 ； （ 2）利用螺旋掃描功能創(chuàng)建一螺旋曲面 ,必須與圓柱面相交如圖 ； （ 3）選擇螺旋曲面和整個絲杠外圓柱面 ,點擊“編輯” “相交”，軟件自動創(chuàng)建螺旋曲面和外圓柱面的交線，即螺旋線； （ 4）利用螺旋掃描在外圓柱面上切出牙形，同時其螺距應與螺旋曲面螺距相同； （ 5）倒角并隱藏螺旋面螺旋線后，絲杠零件如圖 。 圖 繪制絲杠外圓二維截面 河南機電高等專科學校 圖 絲杠外圓柱面創(chuàng)建 圖 創(chuàng)建螺旋曲面 河南機電高等?？茖W校 圖 絲杠零件 在立式焊機的結構設計中，很多 地方需要用到齒輪傳動，所以，如何創(chuàng)建具有嚴格漸開線齒廓的齒輪三維模型，成了一大難題。在很多資料中，齒輪的創(chuàng)建是以圓弧線代替漸開線，我們認為這樣的建模思路是不嚴謹且不科學的。為此，我們專門開發(fā)了 PRO/E 參數(shù)化齒輪建模方法，只需要創(chuàng)建一個標準齒輪，其余只需要輸入模數(shù)、齒數(shù)、壓力角等參數(shù)，軟件即能自動生成新的齒輪三維模型。齒輪本身有很多種類，由于此次自動焊接機的仿真過程中只用到直齒輪，同時也是受時間的約束，我們只對直齒輪做了參數(shù)化設計。下面用較為詳細的篇幅，來說明我們是如何創(chuàng)建這些齒輪模型的。 在立式環(huán)縫自動焊 接機的結構設計中，很多地方需要用到齒輪傳動，所以，如何創(chuàng)建具有嚴格漸開線齒廓的齒輪三維模型，成了一大難題。在很多資料中，齒輪的創(chuàng)建是以圓弧線代替漸開線，我們認為這樣的建模思路是不嚴謹且不科學的。為此，我們專門開發(fā)了PRO/E 參數(shù)化齒輪建模方法，只需要創(chuàng)建一個標準齒輪，其余只需要輸入模數(shù)、齒數(shù)、壓力角等參數(shù)，軟件即能自動生成新的齒輪三維模型。齒輪本身有很多種類，由于此次自動焊接機的仿真過程中只用到直齒輪，同時也是受時間的約束，我們只對直齒輪做了參數(shù)化設計。下面用較為詳細的篇幅，來說明我們是如何創(chuàng)建這些齒輪模型 的。 （ 1）首先，在記事本中創(chuàng)建如下三段程序并保存： 程序 1： tooth_number number=20 enter the number of teeth: module number=3 enter the module: 河南機電高等?？茖W校 pressure_angle number=20 enter the pressure angle: face_width number=15 enter the face width: rad_fillet number= enter the fillet: 程序 2： rad_pitch=*tooth_number*module rad_base=rad_pitch*cos(pressure_angle) circular_pitch=pi*module tooth_thick_on_pitch=circular_pitch/2 rad_addendum=rad_pitch+1*module rad_dedendum=*module inv_phi=tan(pressure_angle)pressure_angle*2*pi/360 tooth_thick_on_base=2*rad_base*(tooth_thick_on_pitch/(2*rad_pitch)+inv_phi) ang_tooth_thick=tooth_thick_on_base/rad_base*360/(2*pi) ang_tooth_space=360/tooth_numberang_tooth_thick 程序 3： todeg=180/pi roll_angle=0 solve roll_angle*todegatan(roll_angle)=trajpar*ang_tooth_thick for roll_angle sd7=rad_base*(1+roll_angle^2)^ （ 2）運行 PRO/ENGINEER 軟件，新建一個文件，命名為“ CHILUN”零件，注意不要用缺省模板，利用 mmns_prt_solid 模板創(chuàng)建。 （ 3）點擊“工具” “程序” “編輯設計”，在彈出的程序編輯對話框中按照如下方式輸入程序： VERSION REVNUM 78 零件 CHILUN 的列表 INPUT 此處插入程序 1 END INPUT RELATIONS 此處插入程序 2 END RELATIONS ADD FEATURE (initial number 1) 內部特征標識 1 點擊“文件” “保存”，系統(tǒng)會詢問是否將所做修改體現(xiàn)到當前模型中，點擊“是” 河南機電高等?？茖W校 “當前值”。至此，系統(tǒng)程序已經(jīng)創(chuàng)建完畢。 （ 4）創(chuàng)建齒輪本體。點擊“插入” “拉伸”，選擇 FRONT 面為草繪面， TOP 面為向上面。草繪一圓，直徑取任意值，拉伸長度也取默認值。點擊“工具” “關系” ，彈出參數(shù)關系對話框，在“查找范圍”中選擇“特征”，在模型樹中選擇剛才創(chuàng)建的拉伸特征。在關系輸入框中輸入“ 2d =2*rad_addendum”和“ 1d =face_width”兩個關系式。點擊“確定” “編輯” “再生” “當前值”。 如圖 和圖 。 （ 5）經(jīng)過軸線創(chuàng)建一基準平面，與 TOP 面的夾角取默認的 45176。創(chuàng)建夾角的關系，點擊“工具” “關系”，選擇“特征”，點擊剛才創(chuàng)建的基準平面 ，將“ 0 d =360/tooth_number”輸入關系對話框，電擊“確定” “編輯” “再生” “當前值”，生成與 TOP 面成18176。的一個基準平面。如圖 。 圖 拉伸一圓柱體 河南機電高等?？茖W校 圖 定義齒輪本體參數(shù) 圖 創(chuàng)建鏡像基準平面 （ 6） 在齒輪本體端面上畫一曲線，以端面為草繪面， DTM1 為向上面。點擊“工具”“關系”，在彈出的關系設置對話框中選擇“特征”，點選剛才創(chuàng)建的曲線，在關系對話框中輸入 3d =ang_tooth_space/ 4d =ang_tooth_thick、 5d =rad_base，其中 3d 、 4d 、 5d 分別為中心線角度、圓弧弧度、及圓弧半徑的參數(shù)符號。點擊“確定” “編輯” “再生” “當前值”。最后，將該 曲線鏡像到齒輪本體的背面。 （ 7）點擊“插入” “可變截面掃描”，按住 CTRL 鍵選擇剛才創(chuàng)建的兩條曲線，點擊草繪按紐，繪制截面如圖 。點擊“工具” “關系”，在關系對話框中輸入程序 3。完成可變截面掃描齒廓曲面創(chuàng)建， （ 8）鏡像上一步創(chuàng)建的漸開線齒廓面，以基準平面 DTM1 為鏡像面。 （ 9）以齒輪本體端面為草繪面， DTM1 為向下面，草繪一截面切減出第一個齒槽。同時，以關系式來控制草繪中大圓的直徑，關系式的輸入在此不再贅述，如果屏幕上顯示大圓直徑符