1、 本科 毕业 论文 (设计 ) （二零 届） 辅轮座环缝智能焊接机技术研究 所在学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 1 - 摘 要 现在生活自动扶梯广泛应用于 机场、车站、商场、超市和通道 等场所 ，辅轮座是自动扶梯的重要部件。本课题介绍了专门生产的辅轮座的自 动焊接机，设计了该自动焊接专机由行走机构、夹具系统、旋转机构、 PLC 控制系统有触摸屏、焊枪行进装置、工件运行装置和焊接设备等组成。利用焊枪的横移与夹具的旋转相配合来完成自动焊接功能。在控制系统方面，通过对比 PLC控制系统、计算机和单片机等几种控制方式，由于 PLC控制系统成本低
2、、使用方便，更适合中小型企业的小批量生产应用。该自动焊接专机工作可靠、精度高、性能稳定、效果良好，可以节省人力物力 85%以上。还可以应用于同类的控制系统中，市场前景非常广阔。 关键词： 自动焊接； PLC；控制 - 2 - Abstract Escalators are widely used now living large shopping malls, supermarkets, airports and luxury hotels and other places Auxiliary wheel seat is an important component of the escala
3、tor. This topic describes the production of auxiliary wheel seat special automatic welding machines, The automatic welding machine was designed by the travel agencies, fixture system, rotating bodies, PLC control system with touch screen, torch moving devices, operating devices and welding equipment
4、, parts and other components. Lateral movement and use of gun matched the rotation of fixture to complete the automatic welding function. In control systems,By comparing the PLC control system and microcomputer control system, due to low cost and easy to use PLC control system, more suitable for sma
5、ll and medium enterprises in production and application, and finally by the PLC control system. Reliable operation of the automatic welding machine, high precision, stable performance, good results can save more than 85% of human and material resources. Can also be applied to similar control systems
6、, the market prospects are very broad. Key Words: Welding; PLC; control - 3 - 目 录 1 引言 .1 2 辅轮座环缝自能焊接机的总体设计 .3 2.1 工件分析 .3 2.1.1 焊接工件图 .3 2.1.2 工件分析表： .4 2.2 焊接工艺： .5 2 3 焊接专机示意图如下： .5 2.4 焊接专机结构及功能 .6 2.4.1 行走机构 .6 2.4.2 夹具系统 .6 2.4.3 回转盘机构 .7 2.4.4 焊接电源 .7 2.4.5 自动焊接专机的控制系统 .8 2.4.6 自动焊接专机的特点 .8 2
7、.5产能预算： .9 3. 整体控制系统结构 .10 3.1 整个控制系统的结构 .10 3.2触摸屏的设置 .10 4. PLC控制系统的硬件选择 . 11 4.1 FX2N-PLC 系列的选定 .13 4.1.1 FX2N 系列 PLC 与西门子 PLC 的比较及其基本构成 .13 4.1.2 FX2N 系列 PLC 的主要特点 . 错误 !未定义书签。 4.1.3 FX2N 系列的基本功能 . 错误 !未定义书签。 4.1.4 三菱 PLC FX2N-32MR-001 型号的选择 .15 5 PLC端口分配图和主电路图 .16 5.1输入输出端口分配 . 错误 !未定义书签。 5.1 输
8、入端口确定： .16 5.2 输出端口确定 .16 5.3 PLC 输入输出对照表 .16 5.4 定时器部分 .16 5.5 内部继电器部分 .17 6 程序设计 .18 6.1 分析焊枪焊接过程的工艺过程 .18 6.2 程序的流程图： .18 6.3 应用程序 .20 - 4 - 6.3.1 初始位置辅助继电器 .20 6.3.2 焊枪向下运动 .20 6.3.3 尾座前进 .21 6.3.4 焊接工件 .23 6.3.5 焊枪向前行走 .22 6.3.6 回转盘正转 .22 6.3.7 焊枪后退 .22 6.3.7 焊枪、回转盘、尾座回到初始位置 .22 7 结束语 .244 致 谢
9、. 错误 !未定义书签。 参考文献 .25 附录 .26 - 1 - 1 引言 在改革开放以来的 30 多年里，我国的焊接生产技术有了很大的进步 ,一些 先进的焊接技术在生产中基本上都得到了应用 ,例如电子束、激光束、等离子束、高压水束等高能量焊接与切割技术 ,焊接机器人工作站等等 。近年来，我国焊接设备行业继续为汽车、冶金、石油化工、造船等产业，而且为国内重要行业提供了部分所需要的高效高性能的成套、专用设备。随着我国经济建设快速发展和对高效成套焊接设备要求不断提高，尽管我国焊接设备制造行业已有了显著进步，但是专用、成套的焊接设备不管在技术方面还是品种方面还远远不能满足国内用户的需求。 现今社
10、会，自动扶梯已广泛应用在机场、车站、商场、超市和通道等场所， 辅轮座是自动 扶梯的重要部件。 本课题研究的辅轮座自动焊接专机有着重大的意义，该自动焊接专机焊接的对象是自动扶梯的辅轮座，然而国内对辅轮座的焊接工艺还是停留在普通电焊机手工焊接，这不仅工作效率低，劳动强度大，更重要的是焊接质量不稳定，成本太高，生产的辅轮座已经不能使得中企业在市场竞争中占取有利地位。为了解决这一问题，本课题研究的辅轮座自动焊接专机采用 采用 MAG（混合气体： 80%Ar+20%CO2）自动焊接 ， 10秒内能自动控制焊枪移动和夹具转动来完成焊接，这大大提高了工作效率和焊接质量，所以该自动焊接专机存在广阔的市场，有研
11、 究的必要。 该辅轮座自动焊接专机控制系统也是本课题研究的重要点，通过对比PLC 控制系统、单片机控制系统和计算机控制系统， 由于 PLC 控制系统成本低，更适合中小型企业的生产应用， 最后决定采用 PLC 控制系统。由于科学技术不断发展， PLC 是传统的继电技术和计算机技术相结合的产物，所以在工业控制方面，有着其它技术无法比拟的特点。 PLC 应用灵活，使用方便，面向控制过程的编程语言，比单片机的编程语言更容易掌握； PLC体积小、重量轻，网络性能强大，所以在自动焊接机的控制系统采用 PLC控制系统，通过对比各个类型的 PLC，最 后决定采用三菱 FX2N系列 PLC。通- 2 - 过 P
12、LC 编程来实现整个控制系统的运转，来自动实现焊枪的自动行走焊接，整个工作流程的自动完成。并且满足焊接工艺和焊接质量，同时配有触摸屏，更好地控制整个控制系统。 该自动焊接专机焊接的对象是自动扶梯的辅轮座，原辅轮座是手工焊接而成的，因为，劳动强度大、质量品质差、性价比低和生产周期长。所以，改用自动焊接机焊接，所以该自动焊接专机存在一定的市场，有研究的必要性。 - 3 - 2 辅轮座环缝自能焊接机的总体设计 2.1 工件分析 该自动焊接专机的焊接工件是 自 动扶梯的辅轮座，原辅轮座是手工焊接而成的。因为，该辅轮座生产需求量大，劳动强度高、质量品质不稳定、性价比低和生产周期长。所以，改用自动焊接机焊
13、接，这是非常有必要的，也是很有意义的，这符合高新技术武装现代化生产的需要。 该工件包括轴承和其座体，其特征在于所述的座体与轴承的焊接处有圆环的焊缝，所以光是焊枪的横移是不够的，还必须得配合夹具的旋转。该工件的座体和轴承是分体制造的，工件的夹紧过程中，要防止工件滑落，保持座体与轴承的垂直，得利用尾座顶紧机构与夹具的共同配合来完成这个动作。在焊接时需注意工件的焊接强度，通过 调整焊接电压和焊接电流来控制焊接过程，防止有焊渣残留在焊缝当中，导致出现漏焊、虚焊等情况出现。其具体的工件图如图 2-1 所示。 2.1.1 焊接工件图 a. 焊接工件图 - 4 - b. 焊接工件局部图 c. 焊接工件示意图
14、 图 2-1 焊接工件图 2.1.2 工件分析表 工件分析表内容如表 2-1 所示： 表 2-1 工件分析表 序号 项目 具体内容 17mm 弧长： 50mm R=12mm 239 - 5 - 1 材料 碳钢 2 焊缝长度 17 2+50=84mm 3 焊缝结构 角接 4 工件规格 L W H = 93mm 62mm 48mm 2.2 焊接工艺： 工件人工安装到夹具上夹紧，采用辅轮座专用焊接机床配置的专用夹具系统，通过光电和机械动作开关，检测工件是否安装、固定完毕。发出信息给辅轮座自动焊接专机控制系统，进枪气缸推动焊枪前进到位，开始焊接。自动焊接专机采用 MAG（混合气体： 80%Ar+20%CO2）自动焊接工件。首先，行进机构推动焊枪前进完成一条横缝的焊接后停止，回转盘开始带动工件旋转，完成环缝的焊接，然后行进机构在回到原来位置的过程中完成第二条横缝的焊接，最后进枪气缸和回转盘回位，取下工件以待焊接下一个工件。采用 此焊接方法可以保护焊接的工件，有利于提高焊接生产效率及焊接质量。 2.3 焊接专机结构 辅轮座环缝自能焊接专机的整机结构图如图 2-2 所示。 图 2-2 辅轮座自能焊接专机的整机结构示意图
