基于PLC的低温熔覆系统设计.pdf
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1、物联网技术 2023年/第9期 智能处理与应用Intelligent Processing and Application980 引 言在国内外市场竞争激烈、企业劳动力成本高、生产效率要求不断提高等情况下,国内以传统熔覆为主的焊补方式严重制约国内低温熔覆水平的提升1,影响装备制造业的产品质量。目前低温熔覆焊材产能达到 750 万吨,产率维持在60%左右,但闲置产能逐年下滑。低温熔覆钢材出口量的增长能够有效分流国内低温熔覆钢材的部分产能,但与目前国内低温熔覆设备产能相比,焊材产能过剩的形势依然严峻,同时国内低温熔覆加工工艺与发达国家相比还有不小的差 距2。在低温熔覆加工过程中,会遇到不同部位低温
2、熔覆焊接的问题,不仅影响生产效率,而且导致低温熔覆的品质不佳3-4。若能将材料利用率提高到发达国家水平,每年将节省钢材 3 500 万吨。根据“十四五”规划和 2035 年远景目标纲要决议相关内容5,以人工焊补为主导工艺的中国企业已将焊接自动化列为企业五年技术改造的重点目标,即使不考虑新增产能的影响,仅对中国企业现有产能的低温熔覆设备进行技术改造升级,也将产生巨大的低温熔覆自动化设备需求。低温熔覆自动化设备的技术水平是国家科技水平的重要体现,决定了国家重大核心技术水平6。为了适应现代化加工制造需求,设计出一种低温熔覆精度和效率较高的自动化低温熔覆系统显得尤为重要7。1 系统总体设计1.1 控制
3、要求用于安装固定滑轨的传送主体拥有两个可拆卸的固定滑轨8,连接在焊补传送主体的左右两侧并固定滑轨相对中部的滚珠丝杠;同时所述固定滑轨外侧分别设有与固定滑轨相适配的左右安装滑轨,对所述左右安装滑轨外侧壁进行固定连接,进而完成焊补空间位置的改变;以气缸、电机与静压滑轨传动机构为核心组成的三维运动装置实现焊补枪熔覆位置的微调,进而完成不同情况下的熔覆任务9。1.2 机械结构设计如图 1 所示,螺旋式焊补轨迹的低温熔覆系统设计装置分别由传送定位部分、机械焊补部分组成。传输部分是一种可调耐磨机床滑轨机构,轨道的一端固定连接限位卡板,卡板的内部活动连接有挡板,限位卡板的一侧螺纹连接有螺丝,在限位卡板上插入
4、挡板,可以防止滑块滑出轨道;滑轨一侧固定连接有安装片,安装片的上表面开设有通孔和矩形槽,矩形槽可以限制移动块移动的距离,防止出现位置偏移的情况;轨道的内壁开设有滑动槽,滑动槽的内壁固定连接有金属板,滑动槽的中部滑动连接有滑动轴,滑动轴在内部转动;轨道的一侧固定连接有电机,电机的输出端固定连接有丝杆,丝杆的一端固定连接有轴承,轴承的外表面固定连接有支撑板,支撑板丝杆提供支撑,使装置更加稳定,实现了通过机械结构精确和长时间地进行调控,减少人工操作。焊补装置安装在钢构地轨上,依靠钢构地轨中的滑轨以及电机带动整个焊补装置沿 X 方向运动,同时两侧内部滑轨可进一步增加传动的稳定性。立柱上的滑轨与滚珠丝杠
5、传基于 PLC 的低温熔覆系统设计贾雨涵,薛亚平,王韬越,马业春,汤 欣,黄 睿,张 陈(江苏理工学院 机械工程学院,江苏 常州 213001)摘 要:目前国内焊补方式以传统低温熔覆为主,无法满足大环境下的生产效率与环保要求,严重影响装备制造业产品的质量。为了响应国家制造产业链的转型升级的号召、满足现代化加工制造需求,本文设计出一种精度高、效率高的低温熔覆自动化装置。该装置具有定位部分、焊补部分与控制系统。首先,对于传送定位装置的设计可以实现对不同直径的管状物进行旋转定位,同时为螺旋式焊补提供了有利条件;其次,设计一种多维的焊补夹头设备,采用伺服电机与滑轨机构以实现空间运动,从而进行全方位焊补
6、,极大程度地节省了生产成本,提高了生产线的自动化水平。关键词:螺旋式低温熔覆;PLC 技术;物联网;自动控制;焊补;传送定位中图分类号:TP23 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2023)09-0098-02DOI:10.16667/j.issn.2095-1302.2023.09.024收稿日期:2022-10-31 修回日期:2022-11-29基金项目:2022年大学生创新创业训练计划立项项目螺旋式焊补轨迹的低温熔覆系统设计(11310112207,202211463048Y)2023年/第9期 物联网技术智能处理与应用Intelligent Processing and
7、Application99动机构能够带动横梁沿 Z 轴运动进而改变焊补高度,其两侧也装有滑轨用于稳定传动。焊枪快速接头座上设有焊枪快速接头紧固螺母,将焊枪快速接头过渡转接件锁紧在焊枪快速接头座上。抓头在上述传动机构的联合作用下能够在三维空间内进行位置的微调,实际工作时需要将焊补件固定在工件固定座上,通过 Y 向驱动装置可以驱动旋转定位装置沿导轨装置的导槽进行精确的位置移动,实现旋转定位装置的 Y 向高精度整体移动定位。当旋转定位装置移动到对应位置后,通过 Z 向旋转机构可以实现工件在 Z 轴上的旋转,通过 X 向旋转机构可以实现工件在 X 向的平面上精确旋转,进而可以实现工件在 X 向平面上的
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