自动化焊机辅助设备设计探析

摘 要： 文章结合某公司自动化焊机辅助设备设计项目，分析了变位机和操作机的设计要点。针对项目制造工艺困难、焊枪重复定位精度差等问题，项目采用组合模具设计与大功率型步进马达设计，有效缩减了项目成本，期望为类似项目的设计提供参考。

关键词： 自动化焊机;辅助设备;设计要点

一、 引言

自动化焊机属于机械化设备，该设备不仅可以维持较高的焊接质量，同时可将生产效率充分提升。自动化焊机辅助设备是保证自动化焊机实现焊接自动化的重要组成部分。文章结合某设计自动化焊机辅助设备的项目，探讨在进行自动化焊机辅助设备的设计工作时，需要关注的设计技术要点。

二、项目概况

某公司的自动化焊机辅助设备设计项目，需要针对十套泵体实施自动定位焊接工装，同时还需完成辅助焊机设备的设计工作，分别为操作机与变位机，项目工期定为四个月。该项目的泵体系统比较复杂，使用多种泵体，设计难度比较高。项目通过采用组合模具设计与大功率型步进马达设计解决了制造工艺复杂、焊枪重复定位精度差等问题。

三、自动焊机辅助设备设计分析

（一）操作机

操作机可将自动化焊机头部移动到焊接目标位置，以此来实现自动化或者半自动化焊接需求，通过运用操作机这一辅助设备，可使焊接过程更为稳定。在运用操作机时，可设置滚轮架，实现便捷化使用。操作机采用全液压型传动系统，阀块集成化程度高，流量通径相对较大，系统不会出现过多的压力损失。设计操作机时，应注意保持其密封性，可选择优质密封元件，做好油路设计工作，对油温实施精准控制，调整液压系统，使其在长时间大负荷运行状态下同样可以保障良好运行状态;设计运动系统时，可组合运用渐开线型减速机与摆线式齿轮马达，满足回转台架的需求，通过配合运用储能器压力补偿装置与夹紧机构来强化设备的夹紧效果;应用三级联动装置，以平行的方式来升降钳口，倾斜钳杆，实现360°随意倾斜，提升系统的灵活性，强化整机动力节能效果，设计机械手时，应形成相对紧凑的结构，使其保持灵活的动作。

（二）变位机

变位机是焊机的辅助设备之一，可以在回转作业中发挥出作用。进行焊接变位操作，获取合适的焊接速度与加工位置。设计焊接变位机时，需要进行翻转机构与回转机构两部分设计工作。回转、翻转与升降工作台，能够使处于工作台中的工件符合装配与焊接的角度，回转工作台转换成变频式无级调速，形成合适的焊接速度。变位机可对焊接者、焊机与焊件的位置进行调整，以此实现对焊接位置的控制;该设备可在自动化与机械化生产活动中发挥出重大的作用。设计平移动作时，确定选择曲线平移或者直线平移;设计回转动作，需确定间歇翻转或者连续翻转;设计运动速度，明确需要设置慢速或者快速，选择变速或者恒速，能够实现对无级变速或者有级变速进行选择。掌握传动系统的精度与平稳性要求，变位机被应用到自动焊接系统中，传动系统必须有足够的精度，因此可以选择运用齿轮传动或者蜗杆传动装置;设计时还应当明确过载保护以及自锁等方面的要求，翻转活动与升降活动中使用的传动系统应设置自锁装置，确保其拥有一定的自锁能力。

四、自动化焊机配套辅助设备设计难点及解决措施

（一）制造工艺困难

该项目之中一共设置了十套泵体，泵体的类别并不一致，进行制造时，会受到技术性阻碍因素的影响，难以选出合适有效的制造工艺技术，同时还会加剧成本浪费的问题，降低项目的经济性，因此要对常规的技术方法做出调整。对此，项目选择使用组合模具的方法。仅使用一套主模具，根据不同的泵体拆装新对应的定位夹具，通过这种方式，缩减了生产主模具的数量，节省了材料用量，降低了项目造价，整个生产加工过程更具可操作性。在设计设备对应的3D模型时，使用Solidworks软件，其能够根据设计应用需求，提供多种设计方案，避免设计中产生过多的错误，可确保产品最终的质量。此外，启动Simulation功能，针对多个受力单元完成有限元分析，以此实现对产品质量的充分保障。

（二）焊枪重复定位精度差

除了泵体种类过多之外，设计过程中存在其他的技术难点，完成辅助设备制作工作后，对设备进行调试，原有的调试方案中选择的驱动动力电源是异步电机，然而运行焊机设备时，重复定位焊枪时，精度不能达到预设标准，难以满足批量生产的需求。因此需要对原有的驱动动力源进行替换，选择的新驱动动力源为步进马达。步进马达在运行时能够对电脉冲信号进行转化，获取对应的线位移或者角位移，将脉冲信号输入之后，转子可前进一步，或者转动一个角度，输入的具体脉冲数与输出的线位移以及角位移之间存在正比的关系，脉冲频率和马达转速之间同样为正比的关系。

结合项目的改动情况，对原来的控制程序进行重新编辑，以此来将定位精度进行快速提升，解決重复定位的问题。改变驱动动力源后，继续实施调试，设计环节中，设计的驱动力余量相对偏低，在进行马达选择时，选择的是功率比较小的马达，步进马达在运行过程中，可能会形成丢步的情况。对此，我们重新开展计算，确定可用的安全系数，用大功率型步进马达来替换原来的小功率马达，消除丢步问题，顺利完成内部调试的任务。

五、结语

项目通过运用组合型模具的方式解决了泵体类别过多、制造工艺困难的问题。针对重复定位焊枪时的精度过低的情况，改变了原有的异步电机，采用步进马达发挥驱动动力源的作用，并通过应用大功率型马达消除了丢步问题，期望为类似焊机辅助设备的设计工作提供参考。

参考文献：

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[2]曾敏.数控环缝自动焊接机设计[J].农家参谋，2017，565（22）：258.

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作者简介：  鞠率，南京西普环保科技有限公司。