人防门框的四工位自动化落料式焊接设备设计

赵杨等

摘 要：文章将自动化技术应用于人防工程防护门的焊接，研制了防护门框的四工位落料式焊接设备，对设备的总体结构、工作流程进行了详尽的分析与设计，并通过气动系统实现了工件在各工位间的定位与传递。设备性能及实际应用情况表明，该设备对长条形工件的焊接具有优势，防护门框的焊接效率得到了较大提升。

关键词：自动化；焊接；人防工程；气动系统

中图分类号：TS206.5 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）18-0005-02

随着企业对生产效率要求的不断提高，多功能、自动化设备的应用越来越广泛，对批量较大和质量要求较高的产品，各行业均采用了自动化设备来代替原来的手工作业。

在人防设备加工中，焊接作业在其中占的比例非常大，焊接过程中要求生产速度快、焊接质量高，且因焊接环境温度较高，劳动强度大。

因此采用自动化的焊接设备代替手工操作尤为必要，过去对防护门的焊接多采用手工焊接，而购买此类自动焊接设备，一是价格昂贵，二是受其使用性能的限制较多，往往给自动化技术在人防设备加工中的应用带来了许多障碍。为此，自行研制了四工位自动落料式焊接机，主要用于焊接人防门框中密封条和支撑板。该机主要采用标准气动元件和小型自动行走车的组合，集机、电、光、气与一机，能实现半自动焊接。

1 焊接机的总体结构设计

焊接机的结构原理如图1所示，由零件行走支架、下定位气缸、零件翻转气缸、下焊枪机构、下行走小车、焊枪定位气缸、下车行走支架、小车行走机构、上焊枪机构、零件定位气缸等部分组成。在焊接机的整个工作循环中，零件的上、落由人工完成，焊接小车通过电动机和减速机构的机械传动带动完成自动焊接工序，工件在各工位间的传递采用气动系统实现。气动系统的原理图，如图2所示，气动部分均采用排气节流阀和气缸连接，以保证气缸运行的平稳，为使系统的工作压力稳定，防止气缸同时工作时的相互干扰，在系统的入口处设置了减压阀外还设置了储气筒以储能、稳压，在提高气缸的同时，也提高了气路的抗干扰能力。

2 焊接机的工作循环流程

焊接机自动焊接时的工作循环图如图3所示。

所有程序的控制均由可编程序控制器（PLC）集中控制，信号检测及危险报警等则采用电感、光电等传感装置实现。

其主要工作过程如下：

①工件10由人工支架1的导槽内，靠自重开始下滑，当工件经过光电传感装置时（图3中未表示）对夹具上的工件进行检测，并将检测信号输入PLC处理，PLC将信号处理后发出指令使电磁阀7通电，前定位气缸14～15工作，工件定位。

②工件定位后经PLC程序延时后发出指令使电磁阀11通电，气缸16开始工作，使焊枪快速送进，于此同时焊接小车1和焊接系统1（包括焊接机和送丝机构）开始工作（焊接前，应预先调整好小车的行走速度，调整好焊接电源及电压，焊枪角度等）

③当焊接小车1行走到达终端碰触到行程开关后，焊接小车1停止行走，电磁阀11断电，气缸16带动焊枪返回起始位置。焊接系统1停止工作，第一条焊缝焊接完成。

④PLC发出指令电磁阀8通电，气缸17～18退回带动焊接小车1行走板退后

⑤电磁阀11再次通电，气缸16开始工作，使焊枪快速送进，于此同时焊接小车1开始反向行走，焊接系统1开始工作，开始焊接第二条焊缝，当焊接小车1碰触到另一端的行程开关后，焊接小车1停止行走，气缸16带动焊枪返回起始位置，焊接系统1停止工作，第二条焊缝焊接完成。

⑥PLC发出指令电磁阀7断电，气缸14～15退回，第一个工件继续下滑，下一个工件被定位，重新开始①～⑤步奏的循环

⑦当第一个工件在下滑中，被下定位气缸伸出的定位块挡住，下滑停止。电磁阀9通电，气缸21～22工作，顶块顶起工件被翻转。

⑧电磁阀13通电，气缸23工作，使焊枪送进，于此同时焊接小车2和焊接系统2开始工作，重复与焊接小车1相同的动作，这里不再重复。完成第三、四两条焊缝的焊接。工作完成后下定位气缸退下，工件自由滑落，焊接工作完成，进入下一个循环。

为防止意外情况下工件的超时焊接而产生废品，在PLC控制中设有多重保护程序，以保证意外时焊枪等机构能及时退出焊接状态。

本机与二氧化碳气体保护焊机配合使用，由于工作焊接范围窄、焊丝直径小（1 mm），在焊接过程中对焊枪的角度、焊丝的送进速度等要在焊接工作开始前进行调整，要对焊接小车的行走速度、焊接机的焊接电流预先调整，并做模拟测试，当满足了焊接的质量要求后，才可以投入批量生产。

3 结 语

该焊接机经安装、调试及使用。各项性能均能满足设计、使用的要求，运行良好。将其应用于以下三种人防防护门框的焊接生产：

①HFM2020门框。

②产品HFM1520。

③产品HFM716，焊接生产效率分别提高了80%、100%及120%。

通过实际工程应用可以发现，该机对长条形工件的焊接具有较明显的优势，只作简单的调整即可适应不同品种的门框生产；同时该机将气动技术与机械、电气、光电等元件有机的结合起来，充分发挥各技术领域的优势，提高了焊接机的使用率，获得了满意的效果。

参考文献：

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