【正文】 步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器 一、 步進(jìn)電機(jī)的選擇 在焊接過(guò)程中，要求工件旋轉(zhuǎn)，因?yàn)椴捎秒p焊槍焊接，且焊接收尾處要超出23cm，所以要控制工件旋轉(zhuǎn) 180+X 度（ X 的大小根據(jù)軸套具體的直徑而設(shè)定），步進(jìn)電機(jī)控制方便精度也高。下圖 41所示的氣動(dòng)原理圖就可以實(shí)現(xiàn)該功能。驅(qū)動(dòng)工作的動(dòng)力是由氣源裝置提供的，氣源裝置的主體式空氣壓縮機(jī)，由于空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣所含的雜質(zhì)比較多，因而不能直接提供給設(shè)備，因此一般氣源裝置還包括空氣凈化裝置，同時(shí)設(shè)備使用時(shí)一般也使用空氣凈化裝置進(jìn)一步凈化壓縮空氣。氣動(dòng)元件可以根據(jù)不同場(chǎng)合，選用相應(yīng)材料，使元件能夠在惡劣的環(huán)境下（易燃、易爆、強(qiáng)磁、粉塵、強(qiáng)震動(dòng)、強(qiáng)腐蝕等）進(jìn)行正常工作。由于氣壓傳動(dòng)工作壓力低，元件的材料性能和制造精度低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此價(jià)格 較低。這里采用氣壓傳動(dòng)，而不采用液壓傳動(dòng)，因?yàn)楹鸵簤簜鲃?dòng)相比氣壓傳動(dòng)有以下優(yōu)點(diǎn)： 1） 氣壓傳動(dòng)的工作介子為空氣，空氣可以從大氣中取之不盡，將用過(guò)后的氣體排入大氣，排氣方便，不會(huì)污染空氣； 2） 宜于遠(yuǎn)距離傳動(dòng)和控制。 12 第四章 電氣系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 針對(duì)系統(tǒng)電氣方面提出的各種要求，這里主要介紹對(duì)于系統(tǒng)要求解決的方案，和部分電路的設(shè)計(jì)。步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，回到原點(diǎn)。當(dāng) 接近 開(kāi)關(guān)的指示燈都亮起時(shí)，發(fā)出信號(hào)，同時(shí) PLC 的定時(shí)器 T1開(kāi)始計(jì)時(shí)，時(shí)間設(shè)定為 10s,等待時(shí)間到， KM3通電焊槍起弧，同時(shí) PLC 發(fā)送 47000 個(gè)脈沖給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 ， 步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。按下按鈕 SB5，單控二位三通電磁換向閥 YA1 得電，氣動(dòng)回路主閥開(kāi)關(guān)接通，氣動(dòng)回路通氣，等待各氣缸復(fù)位（復(fù)位沒(méi)有嚴(yán) 格要求，只要便于安裝工件即可）放好工件。 在以下章節(jié)中將對(duì)各種要求的解決方案和主要元件以及軟件的設(shè)計(jì)做相應(yīng)的介紹。 11 4）可視化操作： 能方便的對(duì)焊接設(shè)備進(jìn)行操作和監(jiān)控。 2）無(wú)級(jí)調(diào)速 : 調(diào)節(jié)帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)速度，保證焊接工藝的要求。 2） 通過(guò)行程開(kāi)關(guān)和 PLC控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器及焊槍?zhuān)瑢?shí)現(xiàn)工件的焊接過(guò)程。 第二節(jié) 控 制對(duì)象 主要的控制對(duì)象有：一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)；四個(gè)電磁換向閥；外接一臺(tái)松絲焊接機(jī)器 。 6）門(mén)裝置： 焊接時(shí)防止吹風(fēng)影響焊接效果及焊接的安全性。 4）工件旋轉(zhuǎn)與壓緊機(jī)構(gòu)： 夾緊工件時(shí)旋轉(zhuǎn)工件，圓周焊接。 2）氣源裝置： 為入槍氣缸和壓緊氣缸提供氣源。為了防止焊絲與工件粘合，應(yīng)該先停絲，利用送絲機(jī)的慣性減速送進(jìn)，焊接電源延時(shí)大約 (這時(shí)電 源電壓可以稱(chēng)為火口填充電壓，還可以進(jìn)一步降低，以便去掉焊絲端頭球滴） 查《焊接工藝手冊(cè)》確定引弧時(shí)控制開(kāi)關(guān)接通 ,收弧時(shí)控制開(kāi)關(guān)接通 。還需要收弧。則焊縫的幾何形狀不良和影響焊接強(qiáng)度外，還極易產(chǎn)生裂紋和氣孔等缺陷，所以必須填滿(mǎn)火口。所以在 A 點(diǎn)爆斷是引弧成功的必要條件。起動(dòng)后，焊絲送進(jìn)并逐漸接近母材，一旦與母材接觸，電源將提供較大的短路電源，利用在 A 點(diǎn)附近的焊絲爆斷，進(jìn)行引弧。補(bǔ)償起弧那段時(shí)間的焊接缺陷。另外，由于焊接過(guò)程不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生缺陷。起弧之前應(yīng)該在焊絲端頭與工件表面之間保持一定距離的情況小按焊槍按鈕。起弧時(shí)切忌在焊絲和工件接觸時(shí)按下焊槍按鈕。 由工件厚度： 13mm 查《焊接工藝手冊(cè)》焊絲直徑： 焊接電流： 120 135A 焊速： 2030m/h 電弧電壓： 1923V 氣體流量： 612L/min 選擇焊機(jī)： E200 氣體保護(hù)焊機(jī) 輸入電壓： 380V 空載電壓： 1731V 工作電壓： 1624V 額定電流 ： 130A 工作電流： 30200A 焊絲直徑： 送絲速度：：推絲 第四節(jié) CO2 焊接的起弧和收弧 在自動(dòng)焊時(shí)，噴嘴 —— 母體之間的距離不好控制，這個(gè)距離過(guò)大，則氣體保護(hù)效果惡化。同時(shí)，還妨礙觀察電弧，影響焊工操作。同時(shí)，焊絲伸出長(zhǎng)度較大時(shí)，噴嘴母材之間的距離較大，因此氣體保護(hù)效果差，甚至可能產(chǎn)生氣孔。合適的焊絲伸出長(zhǎng)度應(yīng)為焊絲直徑的 1020 倍。通常細(xì)絲焊接時(shí)氣流量為 515 L/min，粗絲焊接時(shí)為 2025 L/min。因此 焊接速度應(yīng)根據(jù)焊縫內(nèi)部與外觀的質(zhì)量選擇。同時(shí)焊縫的冷卻速度也會(huì)相應(yīng)提高，因而降低了焊縫金屬的塑性的韌性，并會(huì)使焊縫中間出現(xiàn)一條棱，造成成形不良。當(dāng)焊接速度增加時(shí)，將焊縫熔寬，熔深和堆積高度都相應(yīng)降低?？紤]到焊接效率和焊接電纜的長(zhǎng)度等因素，實(shí)際的焊接電流范圍均比表 21 所示的要大一些。這就保證了薄板材料在燃弧電流時(shí)加熱熔化，而在短路時(shí)熔 池凝固，得到較小的熔深，有利于薄板焊接。短路 —— 燃弧過(guò)程交替變換，燃弧階段電弧熱直接加熱焊絲與母材，而短路階段只在焊絲伸出部分因?qū)щ姸a(chǎn)生電阻熱。為克服這一現(xiàn)象，常對(duì)電弧電壓降低。為保證小電流的焊接穩(wěn)定，往往采用細(xì)焊絲。 CO2 焊接 薄板時(shí)，應(yīng)保證焊縫成形和不燒穿。而且操作上容易掌握，對(duì)焊工技術(shù)水平要求不高。其特點(diǎn)是電壓低、電流小，適合于焊接薄板以及進(jìn)行全位置焊接。 在我國(guó)普遍采用 H08Mn2SiA 焊絲來(lái)焊接低碳鋼和低合金鋼，此焊絲含碳量低，而且有足夠的 Mn 和 Si,出去脫氧作用外，剩余部分留在焊縫中，提高了焊縫的力學(xué)性能 7 和抗裂性 能。在電弧焊接時(shí)，由于熔池表面沒(méi)有熔渣覆蓋， CO2 氣流又有較強(qiáng)的冷卻作用，因而熔池金屬凝固的較快，但其中氣體來(lái)不及逸出時(shí)，就容易在焊縫中產(chǎn)生氣孔。 8) 操作簡(jiǎn)單，容易掌握。 7) 電弧可見(jiàn)性好有利于觀察，使焊絲對(duì)準(zhǔn)焊縫位置。 5） 由于保護(hù)氣體的氧化性，焊縫中含氫量少，提高了焊接低合金高強(qiáng)度鋼抗裂紋的能力。特別是焊接薄板時(shí) , CO2 焊接變形比其他焊接 方法時(shí)的變形小。 3） 焊接變形小。由于 CO2 氣體和焊絲價(jià)格便宜，對(duì)于焊前的準(zhǔn)備要求不高，焊后清理和校正工時(shí)少：同時(shí)，避免了焊條電弧焊中頻繁更換焊條的缺點(diǎn)。生產(chǎn)率可比焊條電弧高 13倍。 6 第二節(jié) CO2 電弧焊接的優(yōu)點(diǎn) 由于采用 CO2 作為焊接保護(hù)氣體，該方法有以下優(yōu)點(diǎn)： 1） 生產(chǎn)效率高和節(jié)省能量。 （ 3）粗絲（焊絲直徑為 ） 常采用大電流和較低電壓進(jìn)行焊接。 （ 2）中絲（焊絲直徑為 ） 大都采用較大電流和較高電壓進(jìn)行焊接，熔池過(guò)渡呈現(xiàn)細(xì)滴排斥過(guò)渡，甚至射滴過(guò)渡。 （ 1）細(xì)絲（焊絲直徑為 ）一般以小電流、低電弧電壓的短路過(guò)渡進(jìn)行焊接。同時(shí)，在電弧高溫下 CO2 氣體發(fā)生分解： CO2 =CO+221OQ 分解產(chǎn)物的體積比分解前增加了一半，這有利于增強(qiáng)保護(hù)效果：另一方面，分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，對(duì)電弧產(chǎn)生強(qiáng)烈的冷卻作用，引起弧柱收縮，使電弧熱量集中，焊絲的熔化率高，母材的熔透度大，焊接速度快，能夠顯著的提高焊接效率。焊接材料主要由焊絲和 CO2 氣體組成。 CO2 電弧 焊原理如圖 21 所示，圖中給出了 CO2 焊 接所需要的焊接設(shè)備和焊接材料。這也是本課題的主要研究方向。 由于現(xiàn)有某些零件加工企業(yè)中的自動(dòng)焊接專(zhuān)機(jī)存在質(zhì)量與效率問(wèn)題，這些企業(yè)有改進(jìn)意愿又缺少相應(yīng)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)理論，所以對(duì) 其進(jìn)行研究改進(jìn)是非常有意義的。總所周知，焊接工種是有害工種，長(zhǎng)期從事焊接工作對(duì)工人健康不利，而使用自動(dòng)焊接專(zhuān)機(jī)能大大降低焊接工作對(duì)工人的影響，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度?？梢酝ㄟ^(guò)電氣控制，氣動(dòng)控制和液壓控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)、氣動(dòng)執(zhí)行元件、液壓執(zhí)行元件的旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工件焊縫與焊槍的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而自動(dòng)完成焊接接頭的焊接工作。 特別是在08 年金融危機(jī)以后，隨著我國(guó)勞動(dòng)成本的增加，以及對(duì)工人的身體健康的重視和對(duì)提高生產(chǎn)效率的要求，所以，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，越來(lái)越多的焊接生產(chǎn)過(guò)程中開(kāi)始采用自動(dòng)焊接專(zhuān)機(jī)。 1 目錄 第一章 緒論?????????????????????????? 3 第一節(jié) 本課題的研究目的意義???????????????? 3 第二節(jié) 本課題研究的基本內(nèi)容 ???????????????? 4 第二章 CO2 保護(hù)焊接技術(shù)???????????????????? 4 第一節(jié) CO2 焊接的基本原理????????????????? 4 第二節(jié) CO2 電弧焊接的優(yōu)點(diǎn)????????????????? 6 第三節(jié) CO2 焊接參數(shù)的選擇????????????????? 6 第四節(jié) CO2 焊接的起弧和收弧???????????????? 8 第三章 旋壓輪焊接機(jī)設(shè)計(jì) ??? ????????????????? 10 第一節(jié) 自動(dòng)焊機(jī)的主要組成部分??????????????? 10 第二節(jié) 控制對(duì)象 ?????????????????????? 10 第三節(jié) 電氣控制方式的要求????????????????? 11 第四節(jié) 自動(dòng)焊機(jī)的控制流程????????????????? 11 第四章 電氣系統(tǒng)硬 件設(shè)計(jì)???????????????????? 12 第一節(jié) 氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)??????????????????? 12 第二節(jié) 步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器?????????????????? 14 一、步進(jìn)電機(jī) ?????????????????????? 14 二、 驅(qū)動(dòng)器 ??????????????????????? 15 第三節(jié) 斷路器??????????????????????? 17