轮毂自动焊接机的研制与应用

轮毂自动焊接机的研制与应用

赵梓妤

浙江师范大学工学院赵梓妤

摘要：轮毂作为车辆的一个重要部件，对车辆行驶平稳性、安全性、操作性都有重要的影响。针对目前国内小型轮毂生产企业采用传统的手工焊接方式，工人劳动强度大，焊接质量不高，生产效率低等问题，利用现有的焊接设备，提出一种新型的全自动焊接系统方案。以PLC为控制系统，该控制系统软件部分包括I/O人机互动程序的开发和焊接主控程序的编制，实现了焊接角度与速度的自动调节，提高了整机的自动化程度和焊接质量。

关键词：轮毂；PLC；自动焊接系统前言轮毂的质量对车辆整体安全性、行驶平稳性及操作都有着重要的直接影响，而国内众多小型企业尤其是摩托车和电动车的钢制轮毂很多还延续着手工焊接的生产方式。存在诸如工人劳动强度大、作业条件差、生产效率低，产品质量不易控制等问题，制约着企业的发展，同时留下了很大的安全隐患[1]。而进口自动焊接装备庞大复杂，价格高昂，且操作难度高，维修费用昂贵，不能满足中小企业的成本要求[2]。因此，研制一种成本低、功能强的轮毂系列全自动焊接机十分必要。

该机采用PLC微处理器控制焊接程序，控制系统软件部分包括I/O人机互动程序的开发和焊接主控程序编制，可通过手动\自动按钮转换操作模式。焊接时，根据轮毂的半径大小调节回转台夹具，由变频电机控制工件的运转速度，适用于不同半径的轮毂的焊接，增强了焊接的自动化程度，改善了轮毂的焊接质量，提高了工作效率。

1.系统原理研制的轮毂系列全自动焊接系统操作简单，操作工人所需培训少，并可以根据需要改变焊接参数，适应性强。系统采用PLC为控制核心，驱动电机控制工件的转动速度，由焊接工人按下相应的指令按钮，自动焊系统即可完成轮毂的自动焊接，自动化程度高，其焊接效率和焊接质量也得到大大提升。

根据车毂焊接的工艺要求，系统将机械、电子以及焊接技术集成于一体。轮毂部件通过卡具和压紧接装置定位在工作台上，可在电机驱动下转动，PLC主控单元控制焊枪和回转盘的协调运动，根据设置好的焊缝角度区间进行通电通气焊接，同时将焊丝同步送下，在非焊缝位置则保持断电与断气状态。焊接完成后控制电动推杆带动焊枪上移，便于卸下焊好的轮毂。

即焊机可根据预设位置自动启停，实现自动焊接。

2.焊接机结构焊接机采用三相AC380V，50Hz电源，焊丝经过送丝盘将焊丝送到焊枪，焊枪的上下、前后、左右均可调节，以适应不同的轮毂型号。工件焊接时的引弧、收弧也可以通过单独控制实现，而焊枪的上下调节可由电推杆带动，以完成焊枪的就位及焊枪复位过程，在焊枪就位时，系统可以记录焊枪的位置便于自动运行[4]。主轴传动部分由变频电机经变速箱带动，可无级调速，以便调节工件的转动速度。

焊枪采用通水冷却方式，由水冷箱进行冷却，控制盒和焊接机机体用软线连接，使控制箱可在一定范围内移动，操作更加方便。

3.控制单元硬件组成角度传感器实时采集回转盘即轮毂转过的角度信号[6]，PLC对照设定的焊接角度区间进行决策，在焊缝位置通电焊接并打开MAG气体开关阀，回转盘带动轮毂做稳定的匀速转动，同时焊枪对准焊缝位置以稳定的速度输送焊丝，共同保证了良好的焊缝质量。而开通循环的冷却水可以降低系统温度，保护焊枪。

4.结论小型轮毂自动焊接机的应用表明，在焊接速度控制和焊枪摆动方面，均达到了设计参数和性能要求，焊接质量能够满足车辆行驶平稳性、安全性、操作性对轮毂焊缝的要求。且能够焊接不同半径的轮毂，做到一机多用，性能价格比较高，是替代同类进口装置的理想机构。

采用该自动焊接机不仅提高了焊接速度，降低了工人的劳动强度，而且产品质量和生产效率都得到了较大的提升，为摩托车、电动车生产企业或配件制造企业高效率、高质量、低成本的制造提供了有效支持。此外，小型轮毂自动焊接机对焊工的技能要求较低，避免了采用手工焊接而大量的熟练焊工的投入，有利于全面提高生产效率和焊接质量。

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