（立信染整机械（深圳）有限公司）
摘要：高温染色机属于压力容器，所以对焊接要求非常严格。人工烧焊不仅慢而且要求工人的技术好。但人总是没有机器焊的质量好速度快，随着自动等离子焊的设备的成熟，机器的优越性更加明显。现在自动等离子焊机单面烧焊双面成形，焊出的产品又快又好。因而能用自动焊的都尽量采用自动焊。文章分析了异型封头焊接的问题并设计了专机来解决。
关键词：异型封头焊接；等离子；信号；问题
一、异型封头焊接问题
在压力容器上经常用到封头，普通封头一般分为两种（1：球形封头。2：碟形封头。）。一般不管球形封头还是碟形封头，封头焊接处理的截面都是圆形，都可以用自动焊机焊接，很好处理。但是如果你遇到如下图（a）所示的形状，如何用自动焊焊接是一件非常令人头痛的事。
三、等离子自动焊单面施焊双面成形技术问题。
等离子自动焊单面施焊双面成形要求焊枪在焊接过程中必需始终与工件表面垂直。否则无法保证焊接质量。对异型缸头要做到这点并不容易。我们这种封头是由几段弧线拼成的。当焊枪竖直向下，到达封弧线最高点处时焊枪肯定与此处的封头表面垂直的。因此如果能使焊枪始终位于封头最高点位直问题就迎刃而解了。首先我们想到的是数控技术，因为我们公司以前买过华中数控系统，对这种数控系统比较熟悉。于是我们将异型封头旋转360度过程中最高点描绘出来。最高点的轨迹如图（C）所示.
这最高点轨迹曲线是通过如图（d），将异型封头旋以O点为旋转中心，以A点为起点逆时针旋转得到的。其中A、B、C、D、E、F为最高位的转折点。我们将最高点的轨迹给华中数控，希望通过他们公司的软件解决问题。但是他们的答复是不行，原因是（1）：这个最高点的轨迹无法用一个函数表达。（2）：在旋转过程中线数度无法控制。对于华中数控都解决不了的问题怎么办，是不是就他方法呢?能否通过电器控制来解决问题呢？我们经过一段思考构思如图（e）所示的一个方案。用黄铜制作一个与封头形状一样的仿形盘，仿形盘与封头方向一至，将一条电阻丝与焊枪固定同一块滑板，且枪嘴对准电阻丝的中间点位置，在电阻丝两端分别加-xV和+xV的直流电压，在电阻中间接出一条线，仿形盘的导电盘上接出一条线，这两条线上的电压差接到伺服电机的控制器上，当电压<0V时电机正转，当电压>0V时电机反转，当电压＝0V时电机停止不转。这样就可以保证焊枪始终位与封头的最高点，也就保证焊接时焊枪始终与焊接面垂直。经过大量技术资料查找，我终于找到了能满足我们的要求的电机及控制系统。（三凌公司HF-KP系列的电机及控制系统）这样等离子自动焊单面焊接双面成型的一个重要问题解决了。
如图（f）所示. 异型封头焊接线的控制机构由仿形盘、线速度输出轮、加速同步带轮组、滑块、碟形弹簧和编曲码器组成。整个机构通过仿形轴承带动保持线速度输出轮与仿形盘同步。碟形弹簧是保证线速度输出轮与仿形盘之间不会出现滑动。异型封头焊接线的线速度是通过一压在仿形盘上的轮子将线速度放大并传给转速编码，编码器将信号传给伺服电机的控制器从而控制电机转速度。速度放大倍数越大速度控制精度越精确，根据本机速度精度的要求和成本方面的考虑，这台机放大倍数为4.78.编码器将信号传给伺服电机的控制器从而控制电机转速。
五、信号获取机构。
：如图（g）所示。信号获取机构主要由导电仿形盘、电阻丝、弹簧、导柱、直线轴承构成。电阻丝和导电防形环是重要部件，它们是信号获取的主要部件。电阻丝越长获取信号也越精准，但是太长工作中易损坏，因此我们电阻丝长度500.我们在电阻丝两端分别加了+6V和-6V直流电压，在电阻丝中间接出一条信号线，这个线上的电压为0V.通过防形机构使电阻丝各导电仿形环始终保持以一定的力接触，从而在导电仿形盘上得到一个电压信号。这个信号与电阻丝中间抽头的电压信号一同送到伺服电机控制器的输入端。
传整机结构统如图（i）所示。
八、效益评估
①：设备设计制造成本。
该设备设计费用15300元，制造费用23100元，外购件费用38543元，总计约76943元.
②：设备生产效率及效益。
过去我们公司的异型封头和缸头焊接一直采用手工焊接，手工焊接要双面施焊才能达到产品要求。平均每个封头要75分钟才能完成。而且焊接后人工打磨时间要20分钟.现在有了这台机后异型封头和缸头焊接工序，平均每个封头要25分钟，而焊接后人工打磨时间要10分钟.这样个封头要节约60分钟（1小时）。我们公司每年生产这种封头的机器600台左右，每台机用异型封头4～8个，其中以6个的较多。这样我们公司一年要生产3600个异型封头。焊接压力容器的技术工人工资成本以25元/小时。这样一年为公司节省人工工资H。
H=3600*1*25＝90000元。
数据可以看出这台机不到一年可收回成本。而且大大降低工人的按劳动强度，提高了产品质量。
结束语
该机通过电器控制与机械巧妙配合，解决了单一数控都无法解决的问题，成功的解决了自动等离子焊接异型封头的难题，是典型的机电一体的设计。该项目不仅提高公司产品的质量而且为公司带来了很大的经济效益。
参考文献：
[1]朱晨，等离子弧焊技术及其应用展望[J].焊接技术，2014，10.
论文作者:马中盛
论文发表刊物:《河南电力》2018年23期
论文发表时间:2019/7/17
标签：封头论文; 异型论文; 焊枪论文; 等离子论文; 电压论文; 最高点论文; 线速度论文; 《河南电力》2018年23期论文;