浅析PLC控制下的汽车车桥技术

王金海

摘 要：随着科技水平的不断提升，我国汽车产业实现了长足发展。作为汽车底盘行驶系中不可或缺的一部分，车桥在发挥作用过程中，会受到来自多个方面的压力，同时还要承受对应的扭矩、弯炬。因而，倘若车桥焊接性能不理想，势必会在汽车运行过程中，给行车人员及汽车本身带来不利的影响，以及引发交通安全事故。基于此，本文从PLC控制系统的原理特征着手，分析了PLC控制下的车桥焊接性及焊接结构，最后探讨了PLC控制下汽车车桥焊接工艺优化，旨在为为提升汽车行驶的安全性、可靠性，促进汽车产业的可持续健康发展提供一些帮助。

关键词：PLC控制系统 车桥 焊接工艺

Analysis of Automobile Axle Technology under PLC Control

Wang Jinhai

Abstract：With the continuous improvement of the level of science and technology， China's automobile industry has achieved rapid development. As an indispensable part of the automobile chassis driving system， the axle will be subjected to pressure from many aspects in the process of functioning， and at the same time， it will also bear the corresponding torque and bending torch. Therefore， if the welding performance of the vehicle axle is not ideal， it will inevitably bring adverse effects to the drivers and the vehicle itself during the operation of the vehicle， and cause traffic accidents. Based on this， this article starts from the principle characteristics of the PLC control system， analyzes the weldability and welding structure of the vehicle axle under the control of the PLC， and finally discusses the optimization of the welding process of the vehicle axle under the control of the PLC， which aims to improve the safety and the reliability of the vehicle， and provide some help to promote the sustainable and healthy development of the automobile industry.

Key words：PLC control system， vehicle axle， welding technology

1 引言

汽車车桥是汽车底盘行驶系中至关重要的一个部件，其不仅要承重、传力，还要承受超大动静载荷所带来的扭矩、弯矩，所以对其强度、韧性以及刚度等指标提出了十分严格的要求。长期以来，在汽车车桥制造产业中一直采用手动焊接的生产方式，该种方式生产的车桥不仅在焊缝成型效果上暴露出很大的不足，极易造成焊缝成型不均匀、扭曲情况，同时其焊缝处还难以承受过大的压力，极易引发焊件断裂等问题。现如今，汽车车桥的焊接工艺已迈入进自动化阶段，进一步提升焊接质量、深化自动化焊接技术俨然成为车桥生产领域的必然趋势。PLC技术作为一项依托编程来实现自动控制的技术，具备诸多优点，将其应用于汽车车桥焊接工艺中，可显著提升汽车车桥焊接工艺的安全性、稳定性[1]。因而，本文将对PLC控制下的汽车车桥技术进行探索研究。

2 PLC控制系统

在PLC控制系统实际设计中，处理好PLC控制系统的程序设计问题至关重要。这是因为这一程序是PLC控制系统实现有序运行的重要前提。PLC控制系统主要由自动控制系统、主动控制系统构成，该两个系统在运行时是相互独立工作的，两者之间不会发生相互干扰的情况，同时焊接的三个主要枪头模式也不会发生焊接时的重叠情况。PLC控制下开展车桥焊接工作，倘若某个焊接接头引发不良的故障问题，则另外的焊接头将会继续运行，从而保证焊接工作的有序进行，确保车桥焊接件质量满意。对于PLC控制系统的运行原理而言，车桥的焊接质量直接影响着车辆的驾驶安全，特别是后桥桥壳焊接的质量更是至关重要，所以在实际焊接时采用的焊接设备主要包括焊机、送丝机构、控制柜等重要部分，其中焊机在运行过程中，采用的是二氧化碳气体自动保护焊接法，在运行中PLC控制系统可实现对焊接工艺运行状况的全面控制[2]。相关工作人员仅需在PLC控制系统中输入所需焊接的对应参数及焊接状态后，系统便可结合输入的信息，及依据自身的逻辑计算公式，开展相应的计算，进一步在命令执行时对焊机运行流程开展全面有效控制。PLC控制系统在实际应用中表现出突出的通用性、可控制性特征，以此可为焊接工作人员操作提供极大便利。PLC控制下的汽车车桥焊接步骤，第一应开启自动焊接指令，进而保证作业平台可实现上升、固定。接着，基于升降气缸的作用，焊接枪可对有待焊接的元件部位开展自动焊接处理。同时，焊接枪还可对焊接缝的部位开展摆动性焊接，进而实现对相对难焊接的焊接缝的有效处理，防止该部位出现焊接问题。最后，在焊接结束后，基于PLC控制系统控制，使各项设备元件逐步恢复至焊接前的状态，以此便实现了一个循环的焊机处理。

3 PLC控制下的车桥焊接性及焊接结构

3.1 PLC控制下的车桥焊接性

现阶段，汽车车桥所采用的焊接材料为低碳钢系列，主要为20钢，结合其化学成分而言，焊接材料中碳含量偏低，同时其他可提升淬透性的合金元素也相对有限，所以在冷却时可获取的淬硬相对较少，并且不会发生显著的冷裂与热裂倾向，可实现良好的焊接性能。另外，该种焊接材料在添加合金时主要添加锰元素，所以锰的含量相对较大，同时在冶炼时还对硫元素进行了合理控制，以此可有效减少低熔点共晶物的形成，并可有效防止热裂纹的形成。所以，该种焊接材料在汽车车桥中的应用鲜有发生冷裂、热裂的情况，并且一系列焊接方法均适用于该种材料的焊接[3]。值得一提的是，为保证生产效率，当前汽车车桥的焊接方法普遍采用二氧化碳气体保护焊接法。二氧化碳气体保护焊接法凭借其高效便捷的优势，现如今已在工业生产中得到了广泛推广。二氧化碳气体保护焊接法具备可靠的电弧穿透力，同时其生存率可达到焊条电弧的1～3倍。二氧化碳气体保护焊接法所采用的短路过渡技术可实现对汽车车桥的全面焊接，同时焊接迅速、焊接变形小;因为二氧化碳气体价格低，加之焊接前对焊件处理较为简单，所以其焊接成本不及焊条电弧焊、埋弧焊的一半;二氧化碳气体保护焊接法可有效实现自动化、机械化，在汽车车桥焊接时还可缩减对场地、设备等的反复投入而降低成本，并且可收获满意的生产效率。

3.2 PLC控制下的车桥焊接结构

汽车底盘行驶系主要由车架、悬架以及车桥等部分构成，通过将这些部分连接在一起，并在它们的两侧装置汽车车辆，便可实现汽车的运行。经由对该部分元件进行焊接处理后，便可使车桥可有效发挥其支撑车身、传递载荷的作用。在该结构焊接处理时，要求对焊接接头的应力情况予以着重把握，防止在焊接处理时因为该部位焊接应力不足，而造成引发焊接结构的完整性受到影响的情况。与此同时，在该结构焊接处理时，应对车桥整体的应力应变有限元进行模拟分析，经分析可得出，三段式连接的中部连接部位存在突出的应力集中情况，这是因为连接部分存在相对大的缝隙，焊接接头的应用会一定程度上影响结构的完整性进而造成应力突变，加之焊接过程是一个骤冷骤热的过程，焊缝金属凝固过程为非平衡结晶，不少残余应力难以及时消解，留存在结构内部最终引发应力集中情况。基于对车桥整体应力应变有限元的模拟分析，焊接人员便可实现对车桥实际负载情况的有效把握，进一步在焊接过程中，可结合负载情况，保证焊接处理的有序进行。

4 PLC控制下汽车车桥焊接工艺优化

基于前文分析不难发现，汽车车桥的焊接工艺重要影响着汽车行驶的安全性、可靠性。所以，推进对汽车车桥焊接工艺优化的探索研究有着十分重要的实际意义，不仅可提升汽车汽车生产的质量、效益，还可推动汽车产业的可持续健康发展。PLC控制下采用的汽车车桥焊接材料以焊接性能佳的低碳钢系列为主，然而因为在焊接时会留存不少残余应力，使得焊接质量难以得到有效保证，为解决这一问题，要求對汽车车桥焊接工艺进行有效优化。首先，推进PLC控制与二氧化碳气体保护焊接法的有机融合，使PLC控制的反应迅速、体积小、通用性、可控制性等优势可得到充分发挥，进而切实提升汽车焊接工作的质量、效率。基于对PLC控制与二氧化碳气体保护焊接法的有机融合，依托PLC控制技术对焊接处理中起弧、稳弧、息弧等环节进行有效准确地控制，以此确保汽车车桥焊接工作的准确性，进一步提升汽车焊接工作的质量、效益。其次，还应开展好对焊接工装架夹的改良工作，通过对其进行精确的调整，以保证其在焊接工作中可准确地对工件进行夹紧、定位，进而保证微观层面焊接缝隙的准确性。最后，在焊接处理前，还应开展好对相关工艺、数据的调试工作，使焊接工艺参数得到充分优化。理想的焊接工艺参数范围具体如下：焊接速度控制在0.1～0.5m/s，电压控制在20～25V，电流控制在2×500A，焊条型号为Ho8Mn2SiA，焊条直径控制在1.2mm，气体流量控制在15～20L/s，气源压力控制在0.4MPa，电机转速控制在1350转/s[4]。

5 结语

综上所述，在汽车行驶时，汽车车桥的质量重要影响着汽车的整体质量及行车人员的人身安全，而汽车车桥质量则取决于汽车车桥的焊接质量。作为汽车底盘行驶系中受力最为复杂的一个组成部分，汽车车桥韧性、强度以及刚度直接影响着汽车的行驶安全。PLC控制技术在实际应用中表现出结构简单、编程便捷、性能佳等一系列优点，因而在对汽车车桥的焊接处理中，应引入PLC控制系统，对车桥焊接的全面过程予以充分把握，然后再引入二氧化碳气体保护焊接法，对车桥的焊接材料开展全面准确的焊接处理，使焊接工艺可在设置理想的参与条件下开展具体的焊接处理，这一过程可显著提升汽车车桥焊接工作的质量、效率，进而为汽车行驶的安全性、可靠性提供有力保障，并促进汽车产业的可持续健康发展。

参考文献：

[1]马成.PLC控制系统下的汽车车桥技术[J].建筑工程技术与设计，2018，12（17）：2791-2791.

[2]刘长军，尹奕君.PLC控制下汽车车桥焊接工艺研究[J].热加工工艺，2009，38（23）：185-187.

[3]吴达，张学.PLC控制下汽车车桥焊接工艺研究[J].工程技术（引文版），2016，13（08）：283-283.

[4]杨艳，文超.汽车车桥的柔性自动化焊接控制系统研究[J].焊接技术，2014，43（10）：51-53.