小管内壁TIG填丝堆焊自动化专机设计10

1、 毕业设计说明书（论文）中文摘要小管径内壁TIG填丝堆焊自动化专机设计本论文论述了小管内壁TIG堆焊的焊接专机的设计，主要包括滚轮架的设计、减速器的设计等，概括起来就是机械结构的设计和电气控制的设计。此次设计的焊接专机主要用于管类零件内壁的自动焊接，采用的焊接方法为TIG堆焊，可焊接的管径范围为200mm1000mm，管子长度在2m左右，壁厚在30mm左右。小管内壁TIG堆焊专机的机械结构设计部分包括直线运动机构、防窜动机构、送丝机构、和十字滑板四个部分。其主要内容有电动机、减速器、滚轮架、丝杆、机架等的选择及设计等。在电气控制部分的设计中，以三菱公司生产的型号为FX0N-24MR的PLC为核心，利用继电器和接近开关等对专机的焊接动作进行控制。关键词：焊接专机；TIG堆焊；机械结构设计；电气控制设计III毕业设计说明书（论文）英文摘要Title Design of the Automatic Special Welding Machine for Filling the TIG in the Inner Wall of the Small Pipe This article elabo

2、rated the design of special welding machine of small pipe, mainly included the mechanism design and the electricity control design.This special welding machine mainly used to weld the small pipe; the welding method is TIG; the pipes diameter scope is from 200mm to 1000mm, the pipes length is about 2m, the pipes thickness is about 30mm.The mechanical structure of special welding machine of small pipe contains four parts, the banking mechanism, the Anti channeling mechanism, the Wire feeding mecha

3、nism and the four-bladed slide vane. The content involves to the electric motor, the speed reducer, the roller frame, the screw, the rack and so on.In the design of electric control system, takes the FX0N-24MR as CPU, uses the relay, proximity switch and so on to complete the control of special welding machine.Keywords: Special Welding Machine;TIG Surfacing; Mechanism Design; Electricity Control目 录前 言1第一章 绪论21.1 焊接专机的研究意义21.2 课题的来源和要求3第二章 小管内壁TIG堆焊自动化专机的总体设计52.1 焊接方法的选择62.2 焊接专机的电源6第三章 焊接专机的机械设计

4、83.1 焊接滚轮架的设计83.1.1 滚轮架简介83.1.2 滚轮架分类83.1.3 滚轮架结构设计及驱动方案的拟定103.1.4 焊接滚轮架主要技术参数103.1.5 滚轮直径和形式的确定103.1.6 驱动摩擦力和圆周力的计算113.1.7 滚轮支反力的计算123.1.8 驱动圆周力与支反力的分析及中心角的确定133.1.9 滚轮轴上的载荷153.1.10 轴的设计及附着力的验算163.1.11 轴承的选用与校核173.1.12 轴承端盖的设计193.1.13 滚轮处键的校核193.2 焊接滚轮架的电动机驱动功率的确定及型号选择203.3 减速器的选择213.4 联轴器的选择243.5 键的设计253.6 丝杆的设计253.7 焊枪的设计283.8 机架的设计29第四章 焊接专机的电气控制研制314.1 设计思路及方案314.1.1 动作控制分析314.1.2 机械动作操作方式的选择314.1.3 控制过程的设计目标324.2 PLC324.2.1 PLC的接地设计324.2.2 关于FX0N系列PLC的介绍334.3 继电器344.4 接近开关的选用344.5 功能流程图354

5、.6 PLC控制程序36第五章 结论38参考文献39致 谢4010前 言随着制造业高科技程度的不断提高，焊接自动化技术正逐步进入人们的视线，对其在提高生产效率和减少劳动成本方面越来越关注。一直以来，管类零件在工业上的需求量非常的大，几乎涉及到了各行各业。因此，管内壁焊接越来越受到人们的重视，尤其是管内壁的自动化焊接，目的是提高生产效率，减少生产成本。对于大型的管件，人们可以采用人工作业，也可以采用自动化作业。因为，大型管件的管径完全允许人工以及机械在其内部进行作业。但是，对于直径较小的小管而言，受其管径和壁厚的限制，利用人工在其内壁进行作业就几乎不可能了，这是就只能采用机械作业了。那么，加大对小管内壁焊接的自动化焊接专机的研制就很是必要了。人们在小管焊接专机研制方面取得了一定的成果，相关技术已相当成熟。但是，普通焊接专机存在各个系统之间匹配不协调，焊接工艺精度控制差等问题，难以满足使用性能要求高的零件的焊接，只能应用在特定的材料以及工件上。随着技术的发展，人们对焊接专机的各个环节进行了改进，比如，电动机的型号越来越多，对转速的控制更加稳定；PLC技术灵活性和可靠性变强，使得各系统之间的

6、协调性更高等等。这就使得更多的焊接工艺，可以和专机结合，应用到工业生产中。TIG堆焊作为一种实惠有效的表面改性方法，已经普遍的应用到了制造生产之中。TIG堆焊在，很好层中出现气孔等缺陷，具有保护容易得到高质量焊缝的特点。本次设计就是将TIG堆焊工艺应用到焊接专机上，设计出可以在2m左右长度，直径在200mm1000mm，壁厚在30mm左右的管子内壁进行高效可靠焊接的专机。在此过程中，需对电动机型号进行选择，选出转速合适并且控制精度高的电机；需设计出合适的滚轮架，比如选用合适的滚轮材料，确定轮径，设计轴以及机架等；还需对减速器进行设计，根据它的减速比，确定减速器的形式，对零件进行设计等。在电气部分，需要完成PLC的编程，元件的选用，接线的等。最后，进行总装，完成总装图。第一章 绪论1.1 焊接专机的研究意义在经济快速增长、科技腾飞的今天，焊接工艺目前正从一种传统的热加工技术，变化为集材料、冶金、电子等多种科学为一体的工程学科。并且，随着科学技术的发展和进步，不断的有新的理论和知识被应用到焊接技术中。一般情况下，堆焊层是用来提高钢的耐磨和耐腐蚀性能的。在控制磨损方面，堆焊应用的非常广泛，从

7、非常苛刻的磨料磨损，如岩石的压碎和粉碎；到使金属之间的磨擦最小化，如在控制阀中，千分之几英寸的磨损也不允许1。如今，铁基合金的涂料已被广泛使用，因为铁基合金具有更高的硬度和耐磨性，特别是和镍基、钴基合金相比，铁基合金涂料的成本更低低2。现在，涂覆技术越来越多，例如碳氮共渗、离子渗氮、火花喷射或包覆、表面硬化、化学和物理气相沉积工艺等。涂层是由填充金属或粉末组成，大部分是用焊接方法、热喷涂技术或两者相结合实现的。利用钨极氩弧焊（TIG）实现合金化的技术，即通过熔化合金粉末或具有适当成分的粉末，这种方法通常称其为表面改性。利用冶金的方法，使改性涂层的材料和碱金属在同一时间发生熔化并互相粘合。我国相关部门公布的发展报告中，在2003年我国生产的钢总大约在2.2亿吨，而在焊接生产上用掉的钢大约在9000万吨。随着经济的发展，焊接制造生产用钢量将越来越大，这就代表着，人们对提高焊接生产效率的迫切需求。众所周知，美国是现今世界上科技和创新最发达的。他们的科学家对焊接工艺的前途做了这样的预测，焊接仍然会是金属和其它相关材料进行连接的第一选择。从中可以得出结论，焊接工艺技术不仅没有过时，而且还会在将来

8、的工业生产制造中发挥越来越重要的作用，其在生产制造中对竞争力的影响也越来越重。回顾我国焊接行业的发展历程，我国的焊接行业正逐渐进入成熟阶段，但是和发达国家相比，我们的创新能力依然明显落后，技术创新能力非常薄弱。问题主要归结于以下几个方面：首先是焊接行业的人才的不足，在高等院校中开设焊接专业的非常之少，而且职业培训体系还不完备，这就导致了矛盾的激化。其次是焊接研究领域的投入严重不足和研究水平的下降，调查发现，企业的研究经费占生产总值的比例非常的低，不足0.5%；由于研究经费的不足，就导致了大部分的企业、研究院等在研究方向上产生了很大变化，这也就造成了整体研究水平呈下滑的趋势。另外，焊接技术的扩散、研究成果的转化也存在很大的问题。我国焊接行业的创新，主要是靠高等院校和研究院，而企业自身的研究和创新能力较低，这就造成了技术在扩散和转化的过程中问题非常之多。所以，我们必须正视自身存在的问题和不足，切实的解决这些问题，才能抢占先机不被淘汰。随着科技的进步，工业经济也在飞速的成长，焊接在其上的应用也越来越多，并且自动化的成熟度也越来越高。现如今，焊接在生产制造上越发的加高效、简洁和低耗，其总计的成

9、本也相对变低。然而，现今的焊接工艺知识在数字控制和电源方面有一点微不足道的创新，并没有重大的、划时代性的技术突破。比较突出的就是在焊接自动化专机和焊接机器人上面，技术上严重缺乏创新与发展。所以，加大对焊接专机的投入和研究就非常迫切。焊接专机在生产上意义非常重大，它焊接平稳，有些手工难以控制的参数它能精准控制，焊缝成型和质量优良；而且还很好地提升了生产的效率，减少了工人的劳动强度，同时还使产品更新换代的周期缩短，使得企业的生产更有计划和规律。1.2 课题的来源和要求为了提高产品的质量，常常要在管类零件的内壁进行堆焊，要求在管子的内壁实现自动堆焊，于是就提出了设计一台可以完成这项工作的焊接专机。众所周知，管类零件几乎涉及到了所有的制造业，管子的质量就直接影响到产品的质量，进而影响企业的效益。所以，为了提高管件的质量，常常要在管子的内壁堆焊其它的材料以改善管子的强度和性能。对于大型管件而言，因为其空间足够大，所以既可以采用人工进行焊接，也可以采用自动化专机进行焊接。而对于小型管件而言，由于受到管径和壁厚的限制，人和焊机无法进入管内，所以无法实现手工焊接，只能采用专机自动化焊接。对于此课题，首先要根据需求，提出专机的整体结构，进行整体设计，主要包括控制箱、焊接电源和焊接设备等；然后给出部分机械图、总装图和零件图，还有一些标准件的型号等；最后，另有电气控制部分的设计图和连接图，必须有详细的给出。此次设计的具体要求是：设计出一台能够完成小型管件内壁自动堆焊的焊接专机，管子的材料为16

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