1、毕业设计开题报告 机械设计制造及自动化 细铁丝对焊工装设计 -结构设计 1 选题的背景、意义 焊接技术在工业生产中占有极为重要的地位。其水平对工业的发展有很重要的作用。随着现代科技的发展，机械零部件，电子元件都朝微型化发展。这对传统焊接要求越来越高，而微型焊接很好的填补了这方面的缺憾。 微型电阻焊，也叫作小型或微电阻焊 ,其基本原理与常规电阻焊一样，是利用电流通过金属焊件的接触面产生的电阻热进行连接的方法川。通常将焊件尺寸(板厚或线径 )大于 0.5-1.Omm 的电阻焊叫作常规电阻焊，将焊件尺寸小于0.2-0.5mm 的电阻焊叫作微型电阻焊 1。作为微型电阻焊的一部分，逆变电阻焊技术由于其焊
2、接控制精度高、功率因素高等优点，不仅在传统的应用领域扮演越来越重要的角色，而且还跻身于高科技一级更广泛的应用领域，成为国民经济中不可缺的、生产效率极高的一种生产设备。 工装夹具设备在产品制造中具有重要的地位，夹具设计的好坏直接决定了生产线的生产能力、效率和产品的质量。为保证产品制造准确度及互换协调，机械制造过程中采用大量工艺装备。工装设计制造周期已成为影响新产品研制周期的主要因素。 2、 相关研究的最新成果及动态 电阻焊是将被焊工件压紧于两电极之间，并施以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。 常规电阻焊的焊接机理较为单一，
3、通常为形成熔核的熔化焊，相比之下微型电阻焊的接头形成机制要复杂得多。例如微型电阻焊经常应用的铜、镍、可伐合金、铂、钦等金属，为获得某一特定的使役性能 (如耐腐蚀性或增强导电性 )，这些焊件表面通常会涂镀金、镍、银等金属薄层，这些镀层往往使焊接过程变得复杂，甚至会彻底改变接头的形成机制。 逆变式电阻焊机是近年来新出现的电阻点焊 设备，与传统的工频交流电阻焊机相比，具有输出功率大、变压器体积小、质量轻、动态响应速度快、控制精度高、焊接电流脉动小、三相电网平衡、功率因数高等优点，在现代工业生产中得到了逐步应用和推广。传统的晶闸管电阻焊接控制器除了在价格上有一定的优势外，对于高质量要求的领域无法实现理
4、想的焊接稳定性，焊接的产品质量无法与逆变焊接系统相比。 电阻点焊机的发展经历了单相工频交流点焊机、直流脉冲点焊机、三相低频点焊机、次级整流式及电容储能式点焊机的过程 ,80年代中期又出现了逆变式点焊机。日本、美国等国家先后推出逆变式电 阻焊机产品，并应用于汽车、家电、电子行业，建立起以逆变点焊机器人为主的汽车车身焊装线，使逆变式电阻点焊机进入实际应用阶段。目前，逆变电阻焊机主要用于中小功率焊机及点焊钳上。小功率的逆变点焊机在电子工业中的应用较多。 国外逆变点焊机的研究较成熟，商品化程度也较高。目前，在逆变电阻点焊机领域，日本、德国和美国处于领先地位，各自均有多家公司推出了多种实用机型，并且在某
5、些领域部分地取代了传统的单相点焊机和悬挂式交流点焊机。日本AVIONICS株式会社生产的 NRW-IN8000A型逆变点焊机，逆变频率 2000Hz，配备标准 RS-232接口，可记忆保存 15种焊接条件，具有 0.4 8000A恒电流调节范围以及恒电压和恒功率（电压电流）控制方式，该公司的 NRW-IN4000A型逆变点焊机通过使用焊接变压器切换器可使一台焊机最大对应 8台焊接变压器。日本米亚基公司生产的系列逆变点焊机，具有多种控制方式，功率和电流自动触发 2种监测内容可选，时间可以 ms和 CYC（周波）为单位设定，逆变频率可选择 600Hz、 800Hz和 1000Hz，可存储 715种
6、焊接规范。日本木村制作所开发了 TD1-1200T型逆变控制器等产品，并将其用 于悬挂式点焊机和固定式焊机；日本宫地美国分公司生产的精密逆变点焊机电源和配套的焊接变压器，采用恒功率控制，保证焊接质量，通过 1个名为 WELDCARD的 RAM系统与 PC机相连，分析处理焊接程序和数据，采用MA-600A的 4个焊接变压器；韩国的 TAESUNG电子公司生产的精密逆变点焊机系列产品 TST-105、 TST-300和 TST-5000，采用 IGBT全桥逆变式主电路，恒流控制， 4行 LCD显示，键盘输入，可调节电流的上升、下降斜率，其中 TST 105逆变频率为 4000HZ，最大输出电流 1
7、500A； TST-300逆变频率为 2000Hz，最大输出电流 3000A；TST5000逆变频率 1000Hz，最大输出电流 5000A。国内的逆变技术在弧焊领域的应用比较成熟，已形成弧焊逆变电源系列；但在电阻焊领域，这项技术的优点还未得到发挥，仍有待于进一步的研究与开发。在这方面国内研究工作开展较早的单位有华南理工大学、上海交通大学、吉林工业大学和成都电焊机研究所等等。现已见报道的有华南理工大学开发研制的作为国家“七五”攻关项目的“ DN6-26”型机器人用 CMOS点焊逆变电源以及 25kVA的 IGBT逆变式点焊机；上海交通大学研制的 GTR阻焊逆变电源；吉林工业大学研制的 IGBT
8、逆变式点焊机 2;成都电焊机研究所研制的悬挂式逆变次级整流点焊钳 3等等。 随着微型计算机控制技术的发展，现代阻焊质量监控器几乎都采用了微机，实现快速、高精度、灵活、多功能的控制要求，大大提高了电阻焊的质量，扩大了实用范围。电阻焊微机控制器是以微机为核心，配合少量的接口电路和外围电路，在软件控制下，实现简单或复杂的焊接循环、焊接电流波形调制、热量规范调整等功能的控制系统。目前，国外利用微机控制电阻焊设备已经普及，如西德BOSCH公司的 BOSCHE81、 .PS2000新模块系列，美国 SquareD公司的 TIM4000及日本几家公司的微机计时器 MW系列、 CK1-8-15/15系列和 M
9、icro-CmobiSD-5015等。其共同点为：利用软件编程、恒流控制、自动电压补偿、故障诊断、存储 15个以上焊接程序等。国内发展的逆变点焊机大部分采用了微机控制技术：华南理工大学研制 25kVA IGBT逆变式电阻点焊机采用 8098单片机，具有恒流控制和故障诊断的功能；成焊所研制的悬挂式 IGBT逆变次级整流点焊钳采用 “8031单片机，并具有电极磨损自动补偿功能；上海交大研制的 GTR逆变 电阻焊以 TP801微计算机为控制核心；吉林工业大学采用 “8098单片机实现了 IGBT逆变点焊机的时序控制和参数的输入与显示。 目前工装设计制造中存在的问题 （ 1)工装设计制造已成为产品生产
10、中的瓶颈 目前，由于市场竞争越来越激烈，客户的需求也日趋个性化，所以产品必须适应客户，向多样化方面发展，同时又要尽量缩短开发周期，尽快上市，才能夺得先机，引领市场潮流。企业在这种形势下，必须进行多型号的同时研制和生产，这样工装的设计制造任务重，成本高，且生产能力很难满足产品生产的需要，已成为生产的瓶颈。究其原因，除 新产品新型号多这一客观事实外，我国工装整体设计水平落后，效率低下，制造能力差也是重要原因。国外的工装设计制造已基本实现数字化，而我国目前的工装设计制造距离数字化设计制造还有一定距离。基本上只实现了计算机辅助设计，工装设计的三维建模应用不多，设计过程中的CAE也很少采用。如对支架刚度
11、的计算、零件受力分析等主要依靠经验确定 ?导致设计的工装反复更改。与其他部门相比，工装加工工时分配困难，加工能力不足，特别是数控等精密加工能力无法满足工装制造的需要，许多工装设计不得不采取折中的方法，降低设计精度。不但影响生产周期和 质量，还带来装配定位精度以及可操作性等方面的许多问题 4o （ 2)工装结构有待改进 目前的工装，特别是大型装配设备，占地面积大，制造周期长，导致整个产品的生产准备周期长，工装制造成本居高不下。为减小装配过程中结构的变形并保证准确定位，目前的工装设备一般采用刚性结构，一套工装只能用于一个装配对象的装配，因此，生产准备过程中需制造大量的不同工装设备。而国外的工装一般
12、结构相对简单、轻巧，并采用模块化设计，工装往往具有一定的柔性。参照国外的先进工装结构对我国目前惯用的工装结构进行改进，采用标准化、模块化结 构是缩短生产准备周期的有效途径。 （ 3）工装设计方法落后，效率低 为缩短生产准备周期，人们希望产品设计完成后，生产工装很快就能投入使用。我国目前工装研制一直保留传统的“串行工程”模式，即各部门按顺序完成各自的专业工作，以模拟量作为各个工艺环节的协调依据，这种方法无疑已经落后。波音公司研制 B737 700时，采用了新的“并行工程”研制模式，即各部门并行作业，以数字量传递作为各工艺环节的协调依据，为提高产品质量、缩短研制周期提供了新的途径。 3、 课题的研
13、究内容 要求对一根成型细铁丝的两端进行对焊，形成一个封闭的 环型。在对焊的同时对成型的细铁丝的形状定型，焊接两端不得偏离，并且焊接良好，不能有虚焊现象。 要求设计一个夹持机构，能够保证对细铁丝定型，并且能够准确夹持住细铁丝两端，使他们相对应，以便于进行对焊，形成一个封闭的环形。夹持机构要能与焊接头相适应，不能干涉。 4、 研究方法 (1)比较研究零件可行的各种成型工艺方案； (2)提出该工艺方案的技术要点、难点和解决措施； (3)完成该工艺方案及其工装设计。 5、 研究难点 要求设计一个夹持机构，能够保证对细铁丝定型，并且能够准确夹持住细铁丝两端，使他们相对应，以便于进行对焊，形 成一个封闭的
14、环形，焊接良好，不能有虚焊现象。夹持机构要能与焊接头相适应，不能干涉。 6、 预期达到的目标 （ 1） 保证细铁丝加工精度，稳定产品质量； （ 2） 提高劳动生产效率，降低加工成本 （ 3） 改善工人劳动条件 7、 研究工作详细工作进度和安排 2010.11.30 下达任务书； 2010.12.1612.31 完成文献综述、外文翻译初稿； 2011.1.10 前 完成外文翻译、文献综述； 2011.2.28 前 完成开题报告； 2011.4.214.30 中期检查毕业论文的进展情况； 2011.5.45.15 撰写论文，完成 设计（论文）初稿； 2011.5.165.20 检查、修改论文，定稿
15、，上交论文； 2011.5.215.24 论文评审，准备答辩； 2011.5.27-5.28 毕业答辩。 8、 参考文献 1 OBrien R L Welding handbookM VoL 2 NY： AmericanWelding Society，1991 2 张义等 逆变式次级整流阻焊电源的研究 J . 电力电子技术， 1995，（ 3）：15-21 3 王福生等 微机控制悬挂式逆变次级整流点焊钳研究 J 电焊机， 1999，（ 2）： 3-7 4 刘洪 飞机工装设计制造技术探讨航空制造技术， 2006年 12期 5 陈永亮 ,徐燕申 模块化制造技术与可持续发展机械制造， 1999年 1
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