1汽車尾氣凈化器雙環縫焊機的機械設計

1.1焊機軌跡形成設計焊接專機的研發主要包括兩個部分:機械零件部分和電氣控制部分。焊接動作過程為：啟動—夾緊—燒焊—焊槍回原位—夾具松開—停止。根據零件形狀特點，在保證焊接質量的前提下，為了提高工作效率，本焊接專機采用雙工位即兩個環縫同時焊接的工作方式。調整好兩個焊槍的位置后固定不動，開始焊接之前，手工調整橫桿和豎桿上的螺母，讓兩個焊槍之間的距離剛好和兩個焊縫之間的距離相等，引弧時焊槍和焊點之間有合理的距離，這樣既保證引弧成功，又保證兩條環縫的焊接質量相同。開始焊接之前，通過安裝在橫桿和豎桿上的螺母調整好焊槍和焊接位置之間的位置關系。用專門設計的夾具固定兩頭的端蓋，同時夾緊焊接工件。啟動控制面板上控制按鈕，設計好的傳動部件帶動工件開始旋轉—焊槍靠近—引弧—燒焊—停止焊接—焊槍回原位。為了減少輔助時間和提高生產效率，設計放置工件的托架，方便工件在準備焊接和焊接結束的時候互不影響。在整個工作過程中，機械裝置和電氣控制部分相互配合，實現對汽車尾氣凈化器套筒類零件的焊接。用焊機座兩頭的夾頭用來夾緊工件，中間設計了一個放置工件的托架。在夾緊前工件放在托架上，保證工件的軸線和夾緊裝置的軸線等高，夾緊后托架縮回，不影響工件焊接過程。

1.2夾具設計按照夾具設計的基本理論設計本專機的夾具，設計好的夾具如圖4所示。由頂頭定位，頂頭是圓錐形，錐度的大小同端蓋。錐形頂頭限制工件5個自由度，繞軸線旋轉的自由度沒有限制。因為工件是要環焊加工，可以不要限制。按照焊接件的大小設計不同的頂頭，從而滿足不同直徑排氣管的焊接加工。由一個雙作用汽缸14作為夾緊裝置。氣壓傳動，動作靈活，可靠性高，且該汽缸動作要求簡單。汽缸的動作由電控換向閥控制。根據焊接件的長度設計不同的前伸軸的長度，以滿足不同長度的焊接件，或者在軸套上設計沉頭螺釘，限制前伸軸伸長的距離，從而滿足不同長度的焊接件。這種夾緊裝置，簡單可靠，定位精度高，成本低，維護、調試也很方便。

1.3托架設計為了裝卸工件方便，縮短焊接輔助時間。設計一個托架組件，托架能自動上下移動，安裝在夾具的下方，供上料和接料使用。焊件待加工的時候，托架和夾緊裝置軸線等高。夾緊工件后，托架縮回，不影響工件旋轉。控制托架上下自動運動可以用液壓缸、汽缸、電機通過絲杠驅動，這里選擇氣缸。托架板21放置在托板22上，兩個托架板之間的距離可以通過調節寬度的螺母來調整，為的是保證不同長度的焊接工件放置穩定。托板22通過螺母固定在伸縮汽缸的活塞桿上，托板可以隨汽缸的動作上下運動。為了讓托板在上下運動的時候，運動平穩。設計了4根導柱，導柱和機架25相連，可以相對滑動。機架25可以通過螺母調節高度，以配合不同焊接工件在原始位置的高度。初始位置調節成：工件放置在托架21上，軸線和焊接工件兩端的夾緊裝置軸線等高，汽缸處在伸長狀態，可以通過高度調節螺母精確校驗。當焊接工件夾緊后，汽缸自動縮回，不影響施焊過程。焊接過程結束后，汽缸再次自動伸出到原始位置，當夾緊裝置松開后，托架接住工件，等待焊接工人拿走焊完的工件。工人拿走焊接好的工件后，放置下一個待焊接工件，就這樣不斷重復焊接。這種設計動作簡單快速、穩定性好，機械裝置結構簡單，成本很低，維護方便，易于操作。提高了生產效率，降低了工人的勞動強度。

2測試結果及分析

2.1本專機焊接試驗用本專機焊接φ118mm外圓、409碳鋼雙環縫。

2.2焊接機器人焊接試驗用機器人焊接同一種尺寸和材料的工件。工件的直徑118mm，零件材料是409碳鋼。焊接機器人的焊接外觀質量基本相同。焊接專機焊接的速度比焊接機器人快，且焊接專機一次焊接可以完成兩條焊縫，而焊接機器人一次焊接只能完成一條焊縫。焊接專機具有投資使用成本低，效率高的特點，在大批量生產過程中優勢明顯。

3結論

3.1本文開發的焊接專機可以通過工人手動調整夾具位置和焊槍位置、改變焊接參數，焊接多種尺寸和多種材料的汽車尾氣凈化器。并且同時焊接2條環縫。

3.2經過焊縫質量檢測試驗本專機焊接的焊縫質量符合工廠的焊縫指令要求。

3.3本文開發的焊接專機焊接速度提高了2倍，而且縮短了焊接輔助時間，提高了生產效率。

3.4本專機是在普通的電弧焊機的基礎上，增加了專門的輔助機械裝置和電氣控制系統，焊機成本只有焊接機器人的1/4。

作者：鄔玉晶 單位：無錫開放大學