双工位吊环焊接机技术方案.doc

北京蒙诺汽车减振器有限公司

双工位吊环焊接机
方案设计说明书

秦皇岛海岸机械制造有限公司
2008年6月21日

目 录

一、 项目内容

二、 设计依据系统方案综述

三、 系统生产能力计算

四、 系统设备构成清单

五、 系统电气控制特点

六、 系统安全防护及其它设施

七、 工作站安装环境条件及动力资源要求

八、 设备的主要技术参数

九、 设备的配置要求

系统方案设计说明书

一、 项目内容
1 设备名称：双工位吊环焊接机
2 设备数量：1套
3 设备用途：本设备用于贮液筒与吊环的焊接。

二、 设计依据
1 用户提供的工件尺寸图和天纳克有限公司贮液筒分总成吊环焊接规范。
2 工件材质：普通碳钢。
系统方案综述
系统布置方案描述
系统包括的主要设备： 4套焊接电源、2套夹具固定台、2套夹具放置台、2套自动焊接设备、1个废品箱、1套电气控制系统和1套全封闭的安全防护装置等。
焊接电源放置在设备上部，夹具固定台、夹具放置台安装在设备内部，自动焊接设备安装在设备后部，电控系统安装在设备右侧。废品箱和主操作盘放置在安全栏外部的周边。
工件的装卸采用人工徒手方式。
系统的启动、停止以及暂停、急停等可通过主操作盘、启动按钮盒进行。此外，系统的运行状态及系统报警可在主操作盘上显示。
操作流程；
1，操作者打开电源、气源、焊接气源。
2，操作者先将待焊工件安装环放置在定位轴上，储液筒放在V形铁上（在A工位），然后双手按下A工位启动按钮，气动推拉门升起的同时，自动夹具的夹缸首先压紧安装环，旋转气缸压紧储液筒，然后下方导杆气缸向上顶升整体夹具使储液筒与安装环压紧，待所有动作气缸运动到位后，焊枪由伺服电机带动从待机位置快速移到工作位置开始焊接，焊接完成后快速返回，同时，夹紧机构同时打开，安全门下降，完成焊接的整个循环。由于采用双工位，在A工位焊接的同时，操作者可以在B工位进行装卸工件的工作，在装件结束后，双手按下B工位启动按钮开始预约焊接，随后气动推拉门升起到位，同时自动夹具的气缸依次自动夹紧待焊工件后开始焊接。当焊枪在A工位焊接结束时，焊枪退回原位，自动夹具相继打开，等待装卡。重复以上工序，可完成连续焊接。
系统方案的特点
系统设备选型上的特点
1.该系统选用的硬件机构和丰富的软件功能可使示教编程简单易行。此外，超大屏幕（6.5英寸）的示教盒为中文显示触摸屏，为普通操作者提供了极大的方便。
2.本系统选用焊接电源YD-350GR，该电源是数字式逆变控制的多功能自动焊接电源，可实现CO2气体保护焊、MIG焊及MAG焊，适合于普通碳钢、不锈钢及铝材的焊接。引弧成功率高、防粘丝功能强，使焊接生产率大大提高。焊接电源内可以追加始端检出电路板，以协助完成焊接始端检出。
3．本设备伺服电机采用三菱品牌，性能稳定可靠。
焊接夹具的特点
1.焊接夹具采用气动控制，夹紧和拆卸快捷方便。夹紧时操作者将工件放置在夹具上，双手按下启动按钮，首先气动夹紧气缸先压紧安装环，其次旋转气缸压紧贮液筒，然后导杆气缸向上顶升整体夹具，完成工件的装卡。这样的装卡不会使贮液筒产生歪斜状态，保证设备能够正常运行，减少废品率。卸件时，所有气缸同时打开，使卸件时间缩短。气动元件采用SMC产品。
2.焊接夹具定位销采用活销，自动拔插，在卸工件时不需对工件进行敲击便可将其卸下。符合人机工程的设计，使操作便捷、省力，减轻操作者劳动强度。
3.夹具与卡具固定台的连接采用快换结构，用销定位快换螺钉固定，便于卡具的快速更换。
4.夹具的设计充分考虑到工件的定位及焊接的工艺性，工件的摆放使焊缝处于最佳位置并使焊枪、工件、夹具不发生干涉现象。
5.夹具结构：由基板、焊接支架、定位块、定位销等组成。同时夹具结构具有防焊错功能，各支架具有足够的钢度和强度，焊接件进行时效处理以消除内应力。
6.工件定位采用倾斜一定角度安放，以防止工件在安装后滑脱，从而影响旋转气缸的夹紧。
7.焊接的每个组件进行单独定位夹紧，保证每个焊接组件之间有相对正确的位置关系，以满足工件图纸要求。
8.为了便于夹具更换，夹具上电气和压缩空气接头均为快插式接头。
9．在夹具上装有工件检测装置，设备上没有工件时，自动焊接机构就不会运行。
系统主要功能特点
1．本系统可满足工件V形、单边V形坡口焊缝的对接平焊、船形焊及角焊等多种接头形式的焊接任务。
2．本系统具有焊接保护气、焊接电压、焊接电流和焊接速度自动监视功能。
3．控制系统灵敏可靠、故障少，且操作和维护方便。
4．自动焊接采用伺服控制系统，性能稳定，焊接位置准确、快捷。
三、 系统生产能力计算
焊缝总长以用户提供的图纸计算，焊接速度按平均600mm/min计算。
装卸工件时间 4秒
焊接起弧时间 1秒
焊接时间 3.5秒
焊接收弧时间 1秒
待机到达焊接时间 2秒
合计一个工作循环时间为11.5秒
设备运转率80%。设备运转率考虑了系统维护、维修、更换气体、焊丝等因素。
工作时间 8X60X60X80％＝23040秒
工作产量 23040/11.5=2003件
由于系统为双工位,且在设备工作时间内,操作者能够装卸完工件,所以,生产节拍按设备总工作时间计算:
因此生产节拍为：11.5秒。
工件日产量＝×80%＝2003.5（件）
也就是说该系统在每天工作8小时、设备使用率80%的条件下，日生产能力为2003件。
四、 系统设备构成清单
序号
名 称
型号及规格
数量(套)
备 注
1
人机界面

1
电缆长度：8米
供电电缆及控制电缆

电缆长度：6米
模拟量输出板

用于监测焊接速度
2
焊接设备单元

2套
三菱伺服电机
3
焊接电源

4套
用户选配
送丝机构（带基板）

用户选配
4
自动焊接夹具

6套
海岸自制
5
夹具固定台

2套
海岸自制
6
夹具放置台

2套
海岸自制
7
废品箱

1个
海岸自制
8
焊接电源放置架

1套
海岸自制
9
电气控制单元
（包括OMRON的PLC和OMRON的触摸屏）

1套

10
系统安全防护、气动推拉门等

2套
海岸自制
五、 系统电气控制特点
1 由可调程序控制器(PLC)、伺服驱动系统、人机界面、光电传感器组成。采用双手触摸启动盒起动，人机界面调节参数，并显示设备焊接过程的参数。
2 控制系统具有自动控制、保护、报警、监测等功能。
3 系统的启动、停止以及暂停、急停等运转方式均通过操作盘进行。系统运行状态及系统报警可在操作盘上显示，也同时由系统运转状态高置显示灯显示。此外，控制柜、操作盘上设有急停按钮，在系统发生紧急情况时可通过按下急停按钮来实现系统急停并同时发出报警信号。
六、 系统安全防护及其它设施
1 安全栏采用型钢框架式结构，在框架内镶入弯边冷轧钢板，在适当位置设置窥视窗可观察工作站内的设备运转情况。
2 在装卸工件工位设置气动推拉门，推拉门由操作者双手按下启动按钮关闭，焊接完毕自动打开。
3 安全栏侧围设有安全门，安全门上的安全锁与工作站的整个安全控制系统连锁，当安全门被非正常打开时，系统停止运行并报警，可有效的保证系统的安全运转。
4 当出现焊接废品时，系统自动锁定并报警，同时打开对应工位处的气动推拉门。如果有任何焊接工艺参数不能实现，机器必须停止，并向操作者报警。出现故障后，操作者必须手动复原焊机，并且松开夹紧零件，调整，将报废零件放入废品箱。
5 弧焊工作站安全栏设有排风口，以便焊接烟雾排出。
七 动力资源要求
² 电源：
380V＋10%～15%。
² 焊接电源：
三相380V±10%。
² 压缩空气：
≥0.5Mpa
八 设备的主要技术参数
1，外廓尺寸：2000mmX1200mmX2200mm(长X宽X高)；重量约3200Kg
2，工作高度：800±50mm
3，工件材质：普通碳钢。
4，焊接速度：600～800mm/分钟。
5，生产效率；10秒～12秒每件。
6，可焊工件直径（mm）；30～75
7，可焊工件长度（mm）300~600
8, 电源电压 380V
9,压缩空气压力为0.6MPa
九、设备配置要求：
1.夹紧气缸： 827－63 迪斯泰克产品
旋转气缸： MKA40-20RF-A73 SMC产品
定位气缸； MGPL40-100 SMC产品
2.PLC 欧姆龙CJ1M系列
3.人机界面 欧姆龙NS8系列
4.光电传感器 欧姆龙系列
5.伺服系统 欧姆龙系列
6.气动元件 SMC产品
7,直线轴承、滚珠丝杆系列组件 MISUMI产品