DH-800轮辋对焊机闷焊与提高生产效率的研究
[摘要]为了解决DH-800对焊机在车轮轮辋对焊中经常遇到的闷焊问
题
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,及生产效率低,产品质量得不到保证的问题,文章通过对该焊机工作过程进行分析,对电气、液压系统进行改造,较大地提高生产效率和产品质量。
[关键词]对焊机;闷焊;生产效率
[作者简介]罗宗奇,柳州市银兴车轮制造有限公司技术中心工程师,广西柳州,545007
[中图分类号]TG433[文献标识码]A[文章编号] 1007-7723(2011)06-0034-0003
闪光对焊属于压铸范畴,是主要的焊接
方法
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之一,1903年德国人首先使用闪光对焊,前苏联则发展了闪光对焊技术。闪光对焊工艺参数对接头质量有一定影响,因此正确选择工艺参数是保证焊接质量的关键[1]。DH-800对焊机根据前苏联20世纪50年代初期的闪光对焊机(型号CCM-750)
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
制造,是专门用于车轮轮辋对焊的设备。其结构简单,经久耐用,维修方便,特别适合单一品种大批量车轮轮辋焊接。但该焊机的焊接
规范
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受凸轮曲线限制,焊接参数不能细调,不宜用于多种品种生产,并存在轮辋焊接质量不稳定与生产效率低等问题。本文分析DH-800对焊机存在的问题,
针对存在的问题对其进行了电气、液压改造,实践证明改造取得了良好的效果。
一、轮辋对焊机闷焊与生产效率低的原因
轮辋对焊机闪光过程按照凸轮曲线进行,在每个工作周期里,焊机接通焊接变压器进行对焊前,必须先分开焊接端面,使动板和不动板的上下钳口所夹紧的轮辋两边缘拉开一定距离,然后使轮辋缓慢接近到局部接触,利用局部接触的电阻热加热金属至高温,形成闪光烧化轮辋边缘,对焊过程分为闪光阶段与顶锻阶段。有时在一个工作周期结束时,会出现连杆滚子不落在凸块上,导致机床端面复位的位置不正确。如果在端面复位位置不正确的情况进行下一个轮辋生产,设备将不能使轮辋焊接端面分开或轮辋焊接端面分开程度不够,造成焊接端面短路,焊机无法形成闪光,出现闷焊现象,使轮辋被强大的电流烧坏。同时,在加热过程中往往集中加热了某一点或某一部分,这些部位熔滴飞溅量大,焊接截面的平滑遭到破坏,形成凹凸不平,增大了火口深度;致使工件端面易被空气侵入氧化,产生夹渣,甚至造成轮辋报废。因此,该工序历来是车间工艺控制点,焊接好坏直接影响钢圈质量和废品率。
轮辋生产线上,对焊工序所需时间比其他工序要长很
多,其生产效率成了车间生产线的瓶颈。该工序时间过长主要是由于液压系统供油量的原因,导致工件夹紧及松夹时间过长引起。
因此,为了提高焊接质量和提高生产效率,必须解决轮辋闷焊和工件夹紧及松夹时间过长问题。
二、轮辋对焊机闷焊及生产效率低的分析与研究
(一)闷焊问题的分析与技改
方案
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在每个工作周期里,焊机执行烧化而接通焊接变压器前,必须先执行轮辋的焊接端面分开,使动板和不动板的上下钳口所夹紧的轮辋两边缘拉开适当距离。否则,会造成焊接端面短路发生闷焊。
焊接端面的分开靠凸轮驱动来实现,凸块旋转一周即一个工作周期。凸轮在原始位置时,应使动板连杆上的滚子落在凸轮的凸块上,这样当轮辋被夹紧开始工作时,滚子从凸块上落下,动板向后移动一点,将夹紧的轮辋两边缘拉开一定距离后再接通变压器,凸轮继续转动,动板开始向前移,开始烧化过程。因此,确保接通变压器前先分开焊接端面,实质上是处理好对凸轮初始位置的定位,使每个工作周期初始时滚子均落到凸轮凸块上。
焊机原控制系统在电机惯性停车前处于最高转速。系统
在此时突然断电,凸轮在惯性作用下将保持原运动状态,仅靠阻力消耗来停车,速度越高就越难停下。不同工件产生的阻力存在差异,加上机床工作环境因素恶劣(如灰尘大),导轨上常粘上粉尘,阻力不稳定。因此难以确保凸轮在每个工作周期结束均停在原位,即难以确保滚子在每个工作周期结束均停在凸轮凸块上。出现闷焊的主要原因是在工作周期结束时,连杆滚子没有落在凸块上。这是由于此时凸轮转速过快,连杆滚子来不及回位造成的。因此将凸轮的角速度曲线改变为图1所示。
该对焊机电机的变速是通过VVVF变频器来实现的,根据闪光对焊工艺参数,预先调节变频器控制电机转速控制烧化速度,闪光对焊过程由接近开关控制,若接近开关工作, PLC接收到信号并发出相应指令控制系统工作[2]。
控制系统改造如图2、图3所示。在变频器内增选一个低频率(7HZ),即把cd13设置为7HZ(其在变频器上为3DF挡)。在PC的OUTPUT端加装一继电器KA4,由0603控制。当凸轮旋转碰到接近开关Ⅱ(0005)时,主电机不是马上断电,输入继电器0005得电工作,其常开接点闭合,驱动输出继电器0603及时间继电器TIM09,输出继电器0603得电并自锁。使继电器KA4吸合,KA4驱动变频器的3DF 挡工作。变频器向主电机提供7HZ的低频电源,使主电机由顶锻时的高速度ω2变为极低的速度ω3,如图1的ψ3-ψ4
段,待TIM09延时时间到3秒,TIM09的常闭接点断开,使输出继电器0502失电,断开主电机电源。通过调节TIM09的时间即调节凸轮低速运行的路程(如图1的ψ3~ψ4段的距离),并增加凸轮惯性停车(如图1的ψ4-2π段),此时电机的转速已很低,凸轮很容易停下来。极易控制凸轮停在所须的位置上,以便控制滚子落在凸轮凸块上,从而保证每次对焊工作循环在正确的起点开始。
(二)生产效率低的分析与技改方案
为了提高工作效率,缩短工件夹紧及放松时间,需要解决液压系统供油量,以便提高生产效率。为了解决系统供油量不足的问题,增加了蓄能器,蓄能器把泵输出的压力油先储存起来,当系统工作时,利用它可提供短时间的大量压力油。采用蓄能器辅助供油可在不改变原有系统液压泵的额定流量的情况下,增加工件夹紧及放松工序的供油量,并减少电动功率消耗,降低液压系统温升[3][4]。
并把液压缸改为差动连接,技改后的液压图见图4。当系统执行夹紧动作时,压力油进入无杆腔,因上钳口未接触工件前系统的压力未能使单向顺序阀(A)工作,有杆腔排出的油经单向阀(B)也进入无杆腔,使活塞实现快速运动,假设在系统流量相等情况下,技改前后夹紧速度比较如下:
三、结语
实践证明,技改取得了良好的效果。通过焊机的控制系统与工艺流程改造,在每一工作周期结束时,保证动板和不动板的复位位置都能准确到位,使动板和不动板的上下钳口所夹紧的轮辋两边缘拉开距离适当,消除了闷焊现象,提高了产品质量、降低了废品率。同时,增加了液压系统在工件夹紧及放松工序的供油量,使得工件夹紧及放松时间大大缩短,从而提高了生产效率。
[参考文献]
[1]冯秋元,李廷举,丁志敏,等.闪光对焊技术研究现状及发展趋势[J].材料科学与技术,2008,16(1).
[2]霍亮生.电子技术基础[M].北京:清华大学出版社,2006.
[3]简引霞.液压传动技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2006.
[4]盛东初,冯淑华.液压传动技术[M].北京:北京理工大学出版社,2003.
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