【正文】 到其峰值的現(xiàn)象。 。 大直徑螺柱焊接時(shí)，瞬間功率甚至超過 300kw，這就要求供電的電源箱應(yīng)有足夠的容量，以滿足螺柱焊接的要求。 圖 21 是成都化遠(yuǎn)電器設(shè)備有限公司生產(chǎn)的電弧螺柱焊機(jī)，它的主要特點(diǎn)是焊接電流可以無級調(diào)節(jié)，數(shù)顯預(yù)置，保證焊接質(zhì)量和合格率。可控硅整流，高 承 載率設(shè)計(jì)，主電路無觸點(diǎn)控制，可 靠 性極高。自動 、 手動選擇功能，特別適合多層穿透焊等特殊場合。 圖 21 電弧螺柱焊機(jī) Arc stud welder 表 21 電弧螺柱焊機(jī) 【 參 數(shù) 表 】 Tab 31 arc stud welder 型號 RSN120 RSZ1600 RSN2500 電源 三相 380V/50Hz 三相 380V/50Hz 三相 380V/50Hz 額定輸入功 率 21KVA 37KVA 80KVA 焊接電流調(diào)節(jié)范圍 1201200A 1601600A 2502500A 可焊螺柱直徑 Φ 412mm Φ 616mm Φ 825mm 可焊螺柱長度 400mm 400mm 400mm 電源凈重 170kg 235kg 365kg 外型尺寸 800X465X635mm 880X650X760mm 950X650X810mm 電容放電螺柱焊機(jī) 電容放電螺柱焊的特點(diǎn)是時(shí)間短、熱變形小，適合薄板的螺柱焊接，在造船、汽車、電控柜、櫥柜等行業(yè) 應(yīng)用廣泛。螺柱焊接的生產(chǎn)率取決于電容器的充電速度，可以達(dá)到 8 個(gè) /分鐘（手工焊）， 60 個(gè) /分鐘（自動焊）。它具有以下特點(diǎn)： ，在所有主流儲能螺柱焊機(jī)中能量輸出最高； ，體積小，重量輕，易于操作 (主機(jī) ，最重 )； ，可焊接低碳鋼、 不銹鋼、銅合金、鋁合金等多種螺柱； ，最高可達(dá) 40 枚 /分鐘； 220V 交流電源，無需使用三相電源，并且具有超寬電壓輸入范圍； ； 。拉弧式電容放電螺柱焊類似于拉弧式短周期電弧螺柱焊，其焊接時(shí)間約為 3～ 10ms。接觸式螺柱焊的焊接時(shí)間 3ms，而間隙式螺柱焊的焊接時(shí)間大約 為 1ms。 電容放電螺柱焊的焊接能量依賴于電容器的電容量和充電電壓，可按下式進(jìn)行計(jì)算： W=CU2 （ 21） 式中： W—焊機(jī)的額定儲存能量 J； 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 C—電容器組的總電容量 F； U—充電電壓 V。從安全方面考慮，充電電壓一般不超過 200V。 螺柱自動焊機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì) 12 3. 電弧螺柱焊機(jī) 電弧螺柱焊機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理 電弧螺柱焊是電弧焊接的一種。其中引弧、電弧燃燒時(shí)間和擠壓過程是自動控制的。 普通電弧螺柱焊由于具有焊接熔深大、接頭強(qiáng)度高等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于建筑、橋梁、造船及一般的重型機(jī)器制造業(yè)。 傳統(tǒng)電弧螺柱焊機(jī)有手提式和固定式兩種 ,其主要結(jié)構(gòu)和工作原理是相同的 。 傳統(tǒng)電弧螺柱焊機(jī)的主要結(jié)構(gòu)如下圖所示： 1:定鐵心 。3:彈簧 。5:夾具 。 在焊接過程中 ， 螺柱運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)主要由線圈的通斷電和彈簧的壓縮、釋放來完成 。 ， 電弧充分燃燒 ， 在工件上形成焊接熔池 ； ， 電磁線圈斷電 ， 在彈簧彈力和動鐵心自身重力的作用下 ， 螺柱送下至熔池完成焊接 。 圖 32 電弧螺柱焊的焊接過程 Diagrams showing studwelding principles 電 弧螺柱焊 機(jī) 的焊接工藝參數(shù) 電弧螺柱焊 機(jī) 的焊接工藝參數(shù)有焊接電流、焊接電壓、焊接時(shí)間、提升高螺柱自動焊機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì) 14 度、伸出長度、插入速度等。對于非合金鋼，在 已 知螺柱直徑 為 d 時(shí)，可以用下式估算焊接電流： I（ A） =80d（ mm） d16mm （ 3 1） I（ A） =90d（ mm） d16mm （ 3 2） 對于合金鋼，其焊接電流大約比上式計(jì)算值少 10％。 焊接電壓 與電流的關(guān)系是由焊接電源的靜外特性決定的。焊接時(shí)，工件表面上的油或油脂會增加弧壓，而惰性氣體則會降低電弧電壓。短周期焊接時(shí)間小于 100ms，這不僅 取決 于螺柱直徑，而且還與電流強(qiáng)度有關(guān)。提升高度主要是為了防止熔滴過渡時(shí)造成短路而影響電弧的穩(wěn)定性及焊縫質(zhì)量。穿透焊接時(shí)，要 增加 提升高度，利用電弧的高溫迅速燒穿鍍鋅板，以獲得滿意的接頭。 螺柱的伸出長度要 正比于螺柱的直徑，一般為 1～ 8mm。當(dāng)要求周邊的焊腳高而寬時(shí)，螺柱的伸出長度應(yīng)該增加，反之則可以減小。 螺柱插入溶池應(yīng)采用擠壓的方式，這種方式會使 焊縫成型前的瞬間將熔化的有害物質(zhì)擠出焊縫，形成良好的焊接接頭。螺柱的插入速度 為： 當(dāng)螺柱的直徑 d14mm 時(shí)，大約為200mm/s；當(dāng) d 14mm時(shí)，為 100mm/s。對于同一螺柱直徑的焊接，使用不同廠家制造的焊接設(shè)備，其焊接工藝參數(shù)是不相同的，因此應(yīng)進(jìn)行多次試焊，并對焊縫的外觀和成型、螺柱焊后高度和力學(xué)性能（拉伸、錘擊、彎曲、扭力等）評定后，才能選定一組最佳的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接 [10]。本課題主要是對螺柱焊機(jī)的機(jī)械部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 考慮到焊機(jī)的運(yùn)動部分的設(shè)計(jì)采用 步進(jìn)電機(jī) 。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個(gè)固定的角度 (稱為“步距角” )，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差 (精度為 100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。 步進(jìn)電機(jī)的主要基本參數(shù)有： 它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號，電機(jī)所轉(zhuǎn)動的角度。 /176。、整步工作時(shí)為 176。 是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。 是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 是指步進(jìn)電機(jī)沒有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為 度 或 15 度；反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為 度，但噪聲和振動都很大；反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；混合式步進(jìn)電機(jī)混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)，它分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為 度而五相步進(jìn)角一般為 度。 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)以及以及混合式步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)良性能 ,通過查閱下 表，我選取 56BYG250BLSASSML0601 型的混合型步進(jìn)電機(jī)作為焊機(jī)的動力機(jī)構(gòu)。） 靜態(tài)相電流（ A） 相電阻（ Ω ） 相電感（ mH） 062091 56BYG250BSASSML0601 3 176。 6 062092 56BYG350CSASSML0601 3 176。 6 0620200 56BYG350CSASSML0601 3 176。 6 保持轉(zhuǎn)矩 定位轉(zhuǎn)矩 電壓 VDC 重量 Kg 轉(zhuǎn)動慣量 gcm２ 2470 100 2470 220 2470 380 具體尺寸為： 螺柱自動焊機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì) 18 圖 41 步進(jìn)電機(jī)的具體尺寸 The concrete size of stepbysteps the electrical machinery 56BYG250BLSASSML0601 型的混合型步進(jìn)電機(jī)的三維造型 圖 42 步進(jìn)電機(jī)的三維造型 three dimensional view of stepbysteps the electrical machinery 步進(jìn)電機(jī)是在本焊機(jī)中的作用是為滑塊提供功力的部件，當(dāng)電動機(jī)正轉(zhuǎn)的時(shí)青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 候，帶動絲杠向右轉(zhuǎn)動，由于絲杠與 絲杠螺母配合，使得上滑道朝要焊接的工件方向移動。 考慮到直線電機(jī)也可以提供動力所以有了方案二的設(shè)計(jì)。 直線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動機(jī)械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動裝置。對應(yīng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子的部分叫初級，對應(yīng)轉(zhuǎn)子的部分叫次級。在行波磁場與次級永磁體的作用下產(chǎn)生驅(qū)動力，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動部件的直線運(yùn) 動由定子演變而來的一側(cè)稱為初級，由轉(zhuǎn)子演變而來的一側(cè)成為次級。為了保證在所需的行程范圍內(nèi)，初級和次級之間的耦合能保持不變，因此世界應(yīng)用時(shí)，是將初級與次級制造成不同的長度。 步進(jìn)電機(jī)的主要基本參數(shù)有： ( max. voltage phph) ——— 最大供電線電壓，主要與電 機(jī)絕緣能力有關(guān)。 (Peak Current) ——— 最大工作電流，與最大推力想對應(yīng)，低于電機(jī)的退磁電流； (Max. Continuous Power Loss) ——— 確定溫升條件和散熱條件下，電機(jī)可連續(xù)運(yùn)行的上限發(fā)熱損耗，反映電機(jī)的熱設(shè)計(jì)水準(zhǔn)； (Maximum speed) ——— 在確定供電線電壓下的最高運(yùn)行速度，取決于電機(jī)的反電勢線數(shù)，反映電機(jī)電 磁設(shè)計(jì)的結(jié)果； (Motor Attraction Force) ——— 平板式有鐵心結(jié)構(gòu)直線電機(jī)，尤其是永磁式電機(jī)，次極永磁體對初級鐵心的法向吸引力，高于電機(jī)額定推力一個(gè)數(shù)量級，直接決定采用直線電機(jī)的直線運(yùn)動軸的支撐導(dǎo)軌的承載能力和選型 螺柱自動焊機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì) 20 按結(jié)構(gòu)形式分類 直線電機(jī)的分類在不同的場合下有不同的分類型式。 扁平型直線電機(jī)，即為一種扁平的矩形結(jié)構(gòu)的直線電機(jī)，它有單邊型和雙邊型之分。 圓筒型直線 電機(jī)，即為一種外形如旋轉(zhuǎn)電機(jī)的圓柱形的直線電機(jī)。 圓盤型直線電機(jī)，即為電機(jī)的次級是一個(gè)圓盤，不同型式的初級驅(qū)動圓盤次級做圓周運(yùn)動。 圓弧型直線電機(jī)，它的運(yùn)動形式是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，且與普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)非常接近。 直線電機(jī)的主要尺寸 圖 43 直線電機(jī)的主要尺寸 Figure 43 linear motor size 所選步進(jìn)電機(jī)的三維造型 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 44 直線電機(jī)的三維造 型 Figure 44threedimensional modeling of the linear motor 直線電機(jī)的正轉(zhuǎn)帶動與他相連的導(dǎo)桿將經(jīng)送料結(jié)構(gòu)進(jìn)入