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基于PLC系統(tǒng)閃光控制的焊工藝過程的設(shè)計(jì)

   2012年04月19日 17:33  
  閃光對(duì)焊作為一種*的焊接技術(shù),具有無需添加焊接材料、生產(chǎn)率高、成本低、易于操作等優(yōu)點(diǎn)。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,焊接的零件截面越來越大,遇到了一些技術(shù)問題,如焊接加熱難、生產(chǎn)率低、產(chǎn)品合格率低等。
  
  為了解決閃光對(duì)焊中存在的這些問題,許多焊接工作者對(duì)閃光對(duì)焊工藝過程進(jìn)行了一系列的研究,創(chuàng)建了率、低能耗的閃光對(duì)焊方法,如脈沖閃光對(duì)焊法、程序降低電壓閃光對(duì)焊法。控制閃光對(duì)焊工藝過程,使之在保證焊接質(zhì)量的前提下盡可能提高生產(chǎn)率,是我們一直以來追求的目標(biāo)。考慮到影響閃光對(duì)焊焊接質(zhì)量的因素,
  
  本文利用PLC系統(tǒng)來控制閃光對(duì)焊工藝過程,實(shí)現(xiàn)了對(duì)焊接質(zhì)量控制的目的,從而提高了閃光對(duì)焊的生產(chǎn)率。
  
  1、機(jī)械機(jī)構(gòu)及過程分析
  
  1.1閃光對(duì)焊的機(jī)械裝置及動(dòng)作過程
  
  如圖1所示為閃光對(duì)焊的機(jī)械裝置,其動(dòng)作過程分析如下:
  
  1.1.1預(yù)調(diào)
  
  閃光對(duì)焊焊接工藝前期準(zhǔn)備工作,即機(jī)械機(jī)構(gòu)的調(diào)整、焊接參數(shù)的選取等。閃光對(duì)焊的主要規(guī)范參數(shù)有:調(diào)伸長度、閃光速度、閃光電流密度、頂鍛速度、頂鍛壓力、夾緊力等。
  
  調(diào)試完成后,將工件裝卡到工作臺(tái)上。
  
  1.1.2夾緊與定位
  
  按下啟動(dòng)按鈕,電磁閥PQ1、PQ2、PQ3線圈帶電,壓縮氣體經(jīng)過三大件流入夾緊氣缸1、2上氣室,壓縮氣體推動(dòng)活塞桿向下運(yùn)動(dòng)壓緊工件1、2,直到壓緊開關(guān)閉合為止。
  
  同時(shí)從氣泵流出的氣體經(jīng)三大件進(jìn)入定位氣缸3的上氣室,推動(dòng)定位桿向上運(yùn)動(dòng),為工件對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)確定位。定位結(jié)束,電圖1閃光對(duì)焊的機(jī)械裝置磁閥PQ3線圈去電,定位桿彈回。
  
  1.1.3焊接
  
  接通焊接開關(guān),保持電磁閥PQ1、PQ2和PQ4線圈帶電,電磁閥PQ5線圈不帶電,壓力氣體經(jīng)低壓三大件,進(jìn)入推進(jìn)氣缸4右氣室,推動(dòng)活塞桿、動(dòng)夾具帶動(dòng)工件2向工件1運(yùn)動(dòng),直到工件1、2接觸,達(dá)到預(yù)先設(shè)定的位置,推進(jìn)開關(guān)閉合。工件1、2接觸的瞬間,即開始通電加熱。當(dāng)閃光加熱達(dá)到預(yù)定溫度時(shí),電磁閥PQ5線圈帶電,壓縮氣體經(jīng)過高壓三大件推動(dòng)推進(jìn)氣缸、動(dòng)夾具以很大的壓力進(jìn)行快速頂鍛。隨即切斷焊接電流,并保持一段時(shí)間,使接頭冷卻、凝固。焊接時(shí)間到,斷開焊接開關(guān),焊接過程結(jié)束。
  
  1.1.4復(fù)位
  
  電磁閥PQ4、PQ5線圈去電,推進(jìn)氣缸氣路換向,低壓氣體進(jìn)入推進(jìn)氣缸4左氣室推動(dòng)推進(jìn)氣缸帶動(dòng)工作臺(tái)向右運(yùn)動(dòng),推進(jìn)氣缸4復(fù)位。電磁閥PQ1、PQ2線圈去電,氣路換向,壓緊觸頭彈回,氣缸1、2復(fù)位。此時(shí),一次閃光對(duì)焊焊接過程已完成,所有裝置原位等待,準(zhǔn)備進(jìn)入下一焊接循環(huán)。
  
  1.2閃光對(duì)焊時(shí)序分析
  
  由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)部件較多且各部件動(dòng)作存在時(shí)序性,故先做出工藝時(shí)序圖,便于時(shí)序分析。閃光對(duì)焊焊接過程可概括為:預(yù)調(diào)—定位—夾緊—推進(jìn)—焊接—頂鍛—保持—復(fù)位等幾個(gè)階段。如圖2所示為閃光對(duì)焊工藝過程時(shí)序圖。
  
  2、PLC控制過程的實(shí)現(xiàn)
  
  2.1PLC型號(hào)的選擇
  
  PLC,即可編程控制器是以自動(dòng)控制技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置,目前已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、化工、焊接等各個(gè)領(lǐng)域。根據(jù)閃光對(duì)焊焊接工藝要求及價(jià)格等諸多因素,在此選用了歐姆龍公司生產(chǎn)的CPM1A系列的PLC,該系列主機(jī)按I/O點(diǎn)數(shù)分為10點(diǎn)、20點(diǎn)、30點(diǎn)和40點(diǎn)四種。實(shí)驗(yàn)中選擇了30點(diǎn)的PLC主機(jī),電源類型為DC24,晶體管輸出。該種機(jī)型設(shè)有18個(gè)輸入點(diǎn)(00000~00011,00100~00105),12個(gè)輸出點(diǎn)(01000~01007,01100~01003),其結(jié)構(gòu)緊湊、功能性強(qiáng),具有很高的性價(jià)比,適合于小規(guī)模控制。
  
  2.2PLC的I/O分配
  
  根據(jù)閃光對(duì)焊工藝要求,占用了PLC的17個(gè)輸入點(diǎn)(00003~00009,00100~00107,及00000和00001兩個(gè)高速計(jì)數(shù)輸入端),7個(gè)輸出點(diǎn)(01000~01006),具體I/O分配如下表所示。
  
  2.3PLC與外圍電路的連接
  
  用可編程控制器(PLC)代替時(shí)間繼電器,實(shí)際上是以“軟”繼電器(編程元件)代替“硬”繼電器(實(shí)際元件)。為實(shí)現(xiàn)此要求,首先應(yīng)對(duì)原控制系統(tǒng)中的控制要求和動(dòng)作過程進(jìn)行分析,在明確劃分控制過程各個(gè)狀態(tài)及其動(dòng)作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)PLC的外圍電路。
  
  如圖3所示為根據(jù)PLCI/O分配表設(shè)計(jì)的PLC外圍電路圖,可以準(zhǔn)確方便地控制閃光對(duì)焊動(dòng)作過程,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目的。
  
  3、結(jié)束語
  
  3.1機(jī)械裝置通過高壓三大件和低壓三大件兩條氣路來控制閃光對(duì)焊的推進(jìn)和頂鍛過程,既保證了工件推進(jìn)的準(zhǔn)確行程,又滿足了頂鍛階段的高壓要求,為控制閃光對(duì)焊焊接循環(huán)提供了便利條件。整個(gè)過程操作方便,機(jī)械化程度高。
  
  3.2控制系統(tǒng)不同于以往的繼電器控制,將PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用于閃光對(duì)焊的控制過程中,線路簡單、使用與維護(hù)方便、控制精度高,既實(shí)現(xiàn)了焊接過程的機(jī)械化、自動(dòng)化,又保證了操作過程的靈活性和安全性,在焊接工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

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