毕业设计（论文）-焊机自动清枪机构的设计.doc

焊机自动清枪机构的设计 系（院）： 机 电 工 程 系 学生姓名： 王 学 虎 专业班级： 机 电 10c2 班学 号： 指导教师： 2012年11月9日声 明 本人所呈交的焊机自动清枪机构的设计，是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 【摘要】本论文介绍了气动就是以压缩空气为动力源，带动机械完成伸缩或旋转动作。因为是利用空气具有压缩性的特点，吸入空气压缩储存，空气便像弹簧一样具有了弹力，然后用控制元件控制其方向，带动执行元件的旋转与伸缩。从大气中吸入多少空气就会排出多少到大气中，不会产生任何化学反应，也不会消耗污染空气的任何成分，另外气体的粘性较液体要小，所以说流动速度快，所以说主要特点便是节能环保。基于气体传动设计的自动清枪器，用于焊机焊接时自动清理焊枪的焊渣，清枪站，保护焊枪喷管、导电嘴，延长焊枪的使用寿命，节约耗材成本，保持良好的焊接质量，提高焊接效率。对各种焊机通用，操作简单，使用方便。【关键词】：气动；焊机；焊枪 目录引言1一、电焊机行业的现状及发展2（一）电焊机行业的基本情况2（二）国内电焊机科技水平2（三）使用电焊机应注意的几个安全问题3（四）焊机清枪方法的比较4二、清洗机构的设计4（一）清枪机构备料清单4（二）清洗铰刀的选择5三、 气动图和电路图的设计6（一）气动图6（二）气缸的选择6（三）电路图6（四）限位开关开关的选择8四、清枪机构的故障分析10五、清枪机构的维护与保养10总结12参考文献13谢辞14 引言我国电焊机行业经过40多年的发展壮大，目前已形成一批有一定规模的企业，其生产的产品主要包括：手工电弧焊机、电阻焊机、半自动弧焊机、特种焊机以及各类专用成套焊接设备和焊装生产线，可以基本满足国民经济的需求。焊机的不断发展，带给我们生活的高质量发展，人民生活水平的不断提高，但是焊机的焊枪清理却是一件比较麻烦的事情。为了解决这个问题，使焊枪的清理更加的方便，我就设计了焊机焊枪的自动清理机构，基于气体传动的原理，利用气体的控制机构、执行机构、辅助机构等共同完成整个清枪的过程。主要解决焊枪焊渣的清理工作，马达的旋转及升起，气体的供应，清渣的收集，硅油的喷射等任务。我综合运用所学的机械知识的能力，尤其是机械制造技术等课程的交叉运用能力，通过对焊机的组成的选择，来掌握了有关设计的基本方法，巩固了我以前所学的知识，包括备件的选择、焊机的知识、机械设计、cad、画图等等，同时在知识的综合运用、设计能力、分析问题的能力等方面都有了很大的提高。 一、电焊机行业的现状及发展（一）电焊机行业的基本情况我国电焊机行业经过40多年的发展壮大，目前已形成一批有一定规模的企业，其生产的产品主要包括：手工电弧焊机、电阻焊机、半自动弧焊机、特种焊机以及各类专用成套焊接设备和焊装生产线，可以基本满足国民经济的需求。随着我国改革开放和企业与产品结构改革的不断深化，原有的1500家电焊机专业和兼业制造厂、辅机具制造厂中， 停产、半停产、转产以及资产重组的约占50%；一批电焊机制造的新兴企业“异军突起”，部分合资和民营企业的业绩尤为突出。目前，电焊机行业各类企业的总数仍保持在900家左右，其中：原机械部定点企业38家，设有焊接设备专业的大专院校35个，与焊接设备有关的各部委和地方所属设计研究院30余个，以及设有焊接专业的中等专业学校10余个。（二）国内电焊机科技水平1手工电弧焊机 逆变式手工电弧焊机已大部分采用了igbt等新型电子元器件，并在某些场合部分替代了弧焊整流器，但其可靠性与一般手工弧焊机相比尚有差距。今后应开发适宜于苛刻焊接环境条件的、可靠性高的、多用途的逆变式焊机。2mig/mag焊机要继续开发推拉式送丝机构、脉冲mig/mag焊机使之在引弧、收弧、减少飞溅等方面有明显的改进，用微处理器控制的送丝机构亦是开发的方向。3tig焊机广泛应用于不锈钢焊接，因此发展较快的磁放大器式或晶闸管式，仅一小部分为逆变式。如图1-1所示。图1-1 tig焊机 4电阻焊机 目前电阻焊机属中等容量，较大的如400kva以上及适宜于小型、微型结构的1kva以下的精密电阻焊机则较少。（三）使用电焊机应注意的几个安全问题1电焊机的位置放置要正确电焊机应放置在通风、背光(或遮阳)的地方，一般情况下，电焊机的工作温度为2540，在特殊环境下，应使用符合环境要求的特殊性能的焊机，周围不要有可燃物。电焊机与焊接工件的距离控制在3米左右效果最佳，最远不能超过10米，过长线路压降过大，不易起弧，也浪费电能。2应并联电容器提高功率因数由于电焊机是感性负载，应并联电容器提高功率因数，增加电源的利用率。多台电焊机同时使用而集中补偿时，要经常观察无功补偿的程度并作适当调整，使电网功率因数保持最佳状态。3作业过程严格按规程作业时，应穿戴符合国家标准的专用劳防用品，避免意外事故的发生。使用前，应检查并确认初、次级线接线正确，输入电压符合电焊机的铭牌规定。接通电源后，严禁接触初级线路的带电部分。次级抽头联接铜板应压紧，接线柱应有垫圈。合闸前，应详细检查接线螺帽、螺栓及其他部件并确认完好齐全、无松动或损坏。多台电焊机集中使用时，应将电焊机均匀的分接在三相电源上，尽量使三相负载平衡，减小中线电流，降低线损。如图1-2所示。图1-2 焊机的控制柜焊机给我们带来便捷的同时，它的清洗也是我们必须要考虑的问题，因为焊枪如果清洗不干净这将直接影响焊出来工件质量的好坏，所以我们要选择好清洗焊枪的方法。（四）焊机清枪方法的比较清洗焊枪的方法有很多种，比如：第一、手工清洗，这种方法清晰的速度是比较慢的，而且对人员的要求很高，除非是专业的人员，不然就达不到清洗的效果。第二、铜拉链清洗剂清洗，这种清洗的效果比人工的要好，但是它对焊枪设备的材质，要求很高，而且时间久了可能对焊枪的本身的质量有影响。第三、电动工具清理法，这种方法不仅浪费大量的工业用电，而且存在着安全隐患，使用的时候还伴随着噪音。基于这一点，我就想设计一种既方便而且又对设备本身不会造成损坏的清洗工具，这使我想起了课堂上所学的气动知识，我想这可能会是一个不错的设计方向。因为气动具有以下几项优点：气动装置结构简单、轻便、安装维护简单。压力等级低、使用安全相对液压系统安全一些。工作介质是取之不尽的空气、空气本身不花钱。排气处理简单，不污染环境，但电能消耗较大，能源转换率很低，初期成本较低，但使用成本较高。输出力以及工作速度的调节非常容易。利用空气的压缩性，可贮存能量，实现集中供气。可短时间释放能量，以获得间歇运动中的高速响应。可实现缓冲。对冲击负载和过负载有较强的适应能力。在一定条件下，可使气动装置有自保持能力。 二、清洗机构的设计我的主要设计就是利用气源作为动力，通过执行气缸，旋转马达，限位开关等共同完成清枪、喷油的过程。要解决的主要问题是，焊枪应如何固定，选择哪种固定的类型；铰刀尺寸的设计，要解决铰刀尺寸与焊枪尺寸的是否匹配的问题，是否能清洗干净的问题；焊机对电磁阀指令的传输以及限位开关对焊机指令的反馈等主要问题。 （一）清枪机构备料清单，如表2-1所示。表2-1 清枪机构备料清单编号名称数量型号1夹紧气缸1qgs322限位开关“夹紧气缸回位”1lk183焊枪喷嘴的清理铰刀112mm4气动马达1wl-c-3k5焊枪喷嘴的定位快1v型6信号断续器500ms1rh3027带保护盖的硅油瓶1塑料82位5通阀12636000-0219手动操作阀1q24r810滑移机构12hx11用于上升操作的节流阀13v1-m512用于下降操作的节流阀13v1-m513气接头g1/4，总气源16-8 bar145针电缆侧插头1ccpa7-06155针机构侧插头1ccpa9-0816带挂件的收集杯1塑料17硅油1润滑性18支架1碳素钢19双油嘴g1/41s型20空气连接的旋转接头1qd型21适用气管6mm1st系列22真空发生器1498系列23气动马达消声器1sxq型清洗质量好坏的重要保证就是铰刀的选择，不同的焊枪它的喷嘴和导电嘴的直径不尽相同，如果尺寸选择的不对，可能会清洗不干净，有的甚至把导电嘴给刮伤。（二）清洗铰刀的选择1为了选用匹配的铰刀尺寸，要明确所使用的焊枪喷嘴的内径和导电嘴的外径。 铰刀的外径应小于焊枪喷嘴的内径至少0.5mm。为了保证清枪的效果，两个直径的差最多不超过1mm。铰刀的内径应大于导电嘴的外径至少0.5mm。为了保证清枪的效果，两个直径的产最多不超过1mm。如图2-1所示。 图2-1 实际的焊枪 2.铰刀的标准，如表2-2所示表2-2 铰刀的标准 单位：(mm) a b c d焊枪喷嘴id(内径）导电嘴od（外径） 铰刀od（外径） 铰刀od（内径59148139158149161015111710161118101711181017131910181120101911三、气动图和电路图的设计（1） 气动图，如图3-1所示。（二）气缸的选择气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行元件。气缸有做往复直线运动的和做往复摆动的两类。做往复直线运动的气缸又可分为单作用、双作用、膜片式和冲击气缸4种。1 单作用气缸：仅一端有活塞杆，从活塞一侧供气聚能产生气压，气压推动活塞产生推力伸出，靠弹簧或自重返回。如图32所示。2 双作用气缸：从活塞两侧交替供气，在一个或两个方向输出力。3 膜片式气缸：用膜片代替活塞，只在一个方向输出力，用弹簧复位。它的密封性能好，但行程短。4 冲击气缸：这是一种新型元件。它把压缩气体的压力能转换为活塞高速(1020米/秒)运动的动能，借以做功。冲击气缸增加了带有喷口和泄流口的中盖。中盖和活塞把气缸分成储气腔、头腔和尾腔三室。此外，还有回转气缸、气液阻尼缸和步进气缸等。根据我的设计需要，就是用来夹紧焊枪的，不需要什么特殊的要求，所以我就选择最简单的但作用气缸。 （三）电路图，如图3-3所示。 图3-1 气动图图32 单作用气缸 图3-3 电路图（四）限位开关开关的选择1位移传感器位移传感器又称为线性传感器，把位移转换为电量的传感器。位移传感器是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量它分为电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器。如图34所示。图34 限位开关2压阻式传感器压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。3电阻式传感器电阻式传感器是将被测量，如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转换式成电阻值这样的一种器件。主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。根据我的设计需要，就是为了检测距离的，所以选择位移传感器就可以满足我的需求。 （五）清枪机构的工作原理1焊机对清枪机构的控制联接：对电磁阀的24v输入指令；“夹紧气缸退回”限位开关24v信号输出。如图3-5示教器。2自动控制过程首先检查“夹紧气缸退回”信号，焊枪移动到清枪位置；然后焊机输出dc24v激励电磁阀3秒。清枪马达在升起位置旋转，焊枪喷嘴被夹紧。接着3秒后，电磁阀动作停止。清枪马达在降下位置旋转，焊枪喷嘴被松开。马达回归原位，马达停止，夹紧气缸打开，清枪过程结束后喷硅油0.5秒。（3秒的时间跨度指的是升起动作的时间加上在升起位置0.5秒的停留时间。通过调节速度控制阀使得“电磁阀线圈激励”的时间不少于“气动马达在原位和清枪位置的移动时间”。）图3-5 示教器3防飞溅硅油的喷射焊枪喷嘴清理后，气动马达回到其起始位置，然后启动2位5通阀。电磁阀向信号断续器提供压缩空气。0.5秒后断续器停止提供气流，通过电磁阀，信号断续器，硅油储存瓶和硅油喷嘴共同完成0.5秒的喷射。在硅油帽上的螺丝可以调节，正常的情况是在清枪后可以看到2-3滴的硅油喷出。四、清枪机构的故障分析清枪机构的故障分析，如表4-1所示。五、清枪机构的维护与保养1清枪装置免维护（压缩空气不加油）2移动轴每月注油一次3坚持每周对设备进行清扫4每周检查一次硅油瓶中的硅油5喷射一次硅油为25立方毫米，即3滴就足够了，那么喷射12000次的用量为0.3l。 表4-1 清枪机构的故障分析故障原因处理方法气动马达不能升起电磁阀线圈没有电压检查电磁阀的dc24v供电情况电磁阀不能动作阀内机构故障，请更换节流控制阀错误或不能调节开/闭/更换气缸密封不好更换全套密封件气动马达不能下降阀体线圈切断供电后不能回“0”位电磁阀故障-更换节流控制阀错误或不能调节开/闭/更换气动马达不旋转2位5通阀挺杆故障检查挺杆的功能或更换气管有缺陷检查/更换气动马达阻塞更换不能喷硅油2位5通阀挺杆故障检查挺杆的功能或更换信号断续器故障检查手动操控杆油雾器不作用调节油雾器滴油帽上的调节螺丝喷油嘴堵塞用1.2mm的钻头疏通喷油嘴焊枪不能移进移出清枪位置限位开关“夹紧气缸退回”无信号检查供电情况，必要时更换限位开关清枪不彻底铰刀磨损更换铰刀喷嘴变形更换喷嘴总结本论文主要阐述了焊机焊枪自动清理机构的设计过程，铰刀的形状及标准，如何利用气动的控制机构、执行机构、辅助机构等共同完成一个整体的自动过程，还介绍了机构可能出现的故障及可能的原因，机构的维修与保养。职业技术教育应立足于现实，着眼于未来，要积极创造条件，使职业教育理论与现代化实际生产相结合。理论与实际相结合，不仅包括课堂上所学的知识要与技能训练相结合，还包括要引导学生了解和接触社会实际的内容。学生进行毕业设计，是在专业理论的指导下，通过各种方式，解决一些实际性的问题。在设计的过程中，学生可以将所学的理论知识运用到实践中，不仅能加深对专业理论知识的理解，而且能丰富和发展书本上的理论知识，使之转化为更高成次的经验、技能和技巧。用于现行的教育模式，理论知识和技能，尤其是与生产实践存在着严重的脱节，学生无法将他们课堂上学习的理论知识与现实生产问题联系起来，使之不能致用。而增加毕业设计这一环节，通过合理选择课题，引导学生有意识地系统运用所学的知识和技能，去分析思考，有助于理论知识与实践有机的结合。通过这次的设计我感觉到：人，要做好一件事情，就得用心去做，相信自己很重要，不怕困难，不懂就问，认真思考。只有自己真正参与了学习的过程和研究的过程，才能体会到其中的乐趣。设计刚开始感觉自己知道的很有限，利用图书馆、网络及所学的专业课课本，仔细学习有关气体传动和有关cad制图方面的知识。在具体的设计过程中，我遇到很多困难，然后询问指导老师、同学，查相关的资料，解决问题，再接着出新的问题。在这个循环往复的过程中，我的设计日臻完善。每一次的改进我都收获良多，在自己的努力和大家的帮助下完成设计。虽然我的设计不是很成熟，还有很多不足之处，但是我付出自己的劳动，这是我值得骄傲的地方，我相信只有经历过的人才会明白其中的酸甜苦辣。参考文献1陈桂芳.液压与气动技术.北京理工大学出版社.2012年第二版2李新德 孙海燕.液压与气动技术.黄河水利出版社.2011年第一版 3朱梅 朱光力.液压与气动技术.西安电子科技大学出版社.2007第二版4张雅琴 姜佩东.液压与气动技术.高等教育出版社.2009年第二版5方卫民.交直流电焊机的工作原理与应用.中国工业出版社.1964年第一版6赵波.液压与气动技术.机械工业出版社.2008年第二版7郭晋荣.液压与气动技术.西南交通大学出版社.2007年第一版8中国机械工程学会设备维修分会机械设备维修问答丛书编委会编.液压与气动设备维修问题.机械农业出版社.2002年第二版9马振福.液压与气压传动.中国工业出版社.2008年第二版谢辞 关于这篇论文的完成，首先我要感谢指导的毕业论文的沈玲莉老师的热心指导与关怀，知道我们每一个学生的弱项和在这段时间内可以完成的事情，然后一开始都给我们制定了目标。像我这样专业知识相对薄弱的同学也是给了自己在能力承受范围之内可以完成的任务，而且一步一步的去推进，走得很踏实。每次见面总结