PE阀门自动焊接机的开发设计VIP

P E阀门自动焊接机的开发设计 董先智 ( 威海职业学院机 电工程系， 山东 威海 2 6 4 2 1 0 ) 摘要 ： P E阀门自动焊接机将阀门焊接工序进行集成 ， 采用 P L C控制的方式， 通过自动成像检测、 精确微量 切削、 精确控制焊接压力和时间等方法 ， 杜绝人为因素的影响， 达到焊接质量稳定的 目的。 关键词 ： 自动焊接P L C控制工序集成 中图分类号 ： T H1 2 2 文献标识码 ： B De s i g n o f PE- v a l v e a u t o ma t i c we l d i n g ma c h i n e DONG Xi a n z h i ( Me c h a n i c a l a n d E l e c t r o n i c E n g i n e e r i n g D e p a r t m e n t ， We i h a i V o c a t i o n a l C o l l e g e ， We i h a i 2 6 4 2 1 0 ， C HN) Ab s t r ac t ：PE v a l v e a u t o ma t i c we l d i n g ma c h i n e i n t e g r a t e s v a l v e we l d i n g p r o c e d u r e s，u s e s PL C c o n t r o l ，a u t o ma t i c i ma g i n g d e t e c t i o n，u l t r ap r e c i s i o n c u t t i n g，pr e c i s e c o n t r o l l i n g o f we l d i n g p r e s s u r e a n d t i me，t o e l i mi n a t e t h e i n f l ue n c e o f h u ma n f a c t o r s a n d s t a b i l i z e t h e we l d i n g q u a l i t y Ke y wor d s：Au t o ma t i c W e l d i n g；P LC Co n t r o l ；W o r k i n g Pr o c e d u r e I n t e g r a t i o n 随着我国国民经济 的飞速发展和人民生活水平的 不断提高 ， 对配套公用工程的要求越来越高。传统的 铁质管道存在耐腐蚀性差 、 耐老化性差 、 延展性差等缺 点 ， 大量环保的 、 耐用的 P E等新型材料被用于配套公 用工程中。由于我国应用 P E管道 的时间较晚 ， 相应 的焊接设备 比较滞后。目前 P E阀门焊接一般都采用 简易的焊接设备 ， 采用多工序 、 人工操作的方式进行生 产 ， 产品质量与操作者技术水平等诸多因素有关 ， 焊接 质量不稳定 、 效率低下 、 产品合格率低 。 为了克服现有技术 的不足 ， 我们开发设计了一种 P E阀门 自动焊接机 ， 将 阀门焊接过程 中的去氧化层 ( 切削) 、 加热 、 焊接等工序过程进行优化集成， 对整个 过程进行精确控制 ， 确保焊接质量 ， 提高焊接效率 。 1 P E 自动 阀门焊接机总体结构设计 P E阀门 自动焊接机 ( 图 1 、 图 2 ) 由机体 、 夹紧装置 ( 固定夹具装置 、 移动夹具装置 、 支架等 ) 、 自动成像检 测装置 、 控制系统 、 加热装置 、 气动系统 、 切削装置 、 液 压系统等部分组成。该设备采用 P L C控制 ， 自动化程 度高， 易于操作。 夹紧装置包括固定在机体上 的固定夹具 、 移动夹 具 、 支架 、 液压缸 。移动夹具通过支架上 的导 向杆与固 定夹具进行定位 ， 保证两焊接件处于同一轴线上。夹 具中的夹具体可以根据生产需要更换 ， 实现一机多用， 满足多种规格产品的生产需要 ； 也可以采用夹具和夹 具体一体的方式 ， 实现单一规格大规模生产 。 1 一 机体； 2 一夹紧装氍 ； 3 - 自动成像检测装 置； 4 一控制系统； 5 一气动系统 ； 6 一 加热装 置；7 一 切削装置 ； 8 一液压系统。 图 1 P E阀门 自动焊 接机外形 自动成像检测装置包括全功能视觉传感器 、 图像 处理系统 、 视觉传感器光源、 移动和旋转视觉传感器 的 2个气缸等部分。通过 2个气缸 的顺 序动作 ， 将全功 能视觉传感器准确移动至检测位置 ， 并绕焊接件 的轴 线旋转 9 O 。 ， 在移动的轨迹 卜 - 对焊接件进行横 向和纵 向成像检测。 刮 20 童 1 1丝 -刍 警 J 切削装置包括刀架总成 、 刀架总成水平移动和垂 直升降的 2个气缸等。切削装置不工作时位于机体上 方 ， 工作时通过 2个气缸移动到需切 削位置 。刀架总 成包括 2个 圆盘式刀架 以及分别固定在两刀架上的可 重磨刀片、 带动刀架旋转的动力装置、 控制切削总量的 定位装置等。可以通过调整刀片角度 ， 实现精确微量 切削； 通过调整定位装置的尺寸 ， 严格控制总切削量。 l 2 1 1 一机体 ； 2 一 固定下夹具体 ； 3 一 固定 F夹具； 4 一移 动下夹具2 ； 5 一移动下夹具体 ；6 一 可重磨 刀片 ；7 一 圆盘式刀架 ；8 、1 2 、 1 3 、 1 6 、2 3 、2 4 一气缸 ；9 一 加热部件 ；1 O 一 导热部件 ；1 1 一 加热装置 固定架2 ；1 4 一 动力装置 ；1 5 一切 削装置 固定 架 ； 1 7 移 动 上夹具体 ；1 8 一移 动上夹具； 1 9 一 光源；2 O 一 固定上 夹具 ；2 1 一 固定 上夹具体；2 2 视觉传感器 ；2 5 一 固定板 。 图2 PE自动阀 门焊 接机主 要零部 件组成示 意图 加热装置包括加热总成 、 实现加热总成水平移动 和垂直升降的 2个气缸等。加热装置不工作时位于机 体上方， 工作时通过2个气缸的动作， 使其准确到达加 热位置； 加热总成包括加热部件和导热部件， 导热部件 保证整个加热装置各点温度均衡。 液压系统采用 P L C控制液压 比例 阀的方式 ， 精确 控制焊接压力和时间 ， 达到焊接质量恒定的 目的。 2 P E 自动 阀门焊 接机工作原理简 介 当需焊接的 P E阀门的两部分分别装夹于夹具装 置的固定下夹具 3和移动下 夹具 4上 ， 通过外圆定心 的方式 自动对焊接件进行 轴线找正 ； 通过气 缸 2 3和 2 4的顺序动作 ， 将全功能视觉传感器 2 2准确移动 至 检测位置 ， 并绕焊接件的轴线旋转 9 0 。 ， 在移动的轨迹 上对焊接件进行横向和纵 向成像检测 ， 对装夹后 的阀 门进行进一步 同轴度 检测 ， 检测合格 的 自动进行下一 D e s Ig n a n d R e a rc h 设计与研究 步操作 ； 检测不合格的通过声光报警提示操作者进行 更换 。焊接件通过 自动成像检测装置检测合格后 ， 切 削装置的刀架总成通过气缸 1 3和 1 6的动作 ， 准确到 达切削位 置， 完 成待焊 接部位 的去氧化 层 ( 切削 ) 工 作 ； 去氧化层 ( 切削 ) 工作结束后 ， 加热装置 的加 热总 成通过气缸 8和 1 2的动作 ， 到达加热部位对焊接件进 行加热 ， 加热温度和 时间由 P L C系统进行控制 ； 当焊 接件达到系统预设 的加热温度后 ， 加热装置退出； 液压 系统采用 P L C控制液压 比例 阀的方式 ， 精确控制焊接 压力和时问 ， 通过液压缸对焊接件进行加压 ， 直至焊接 结束 。整个过程除工件装夹需人工操作外 ， 其 他全部 由控制系统根据预设 的参数进行 自动控制， 杜绝了人 为因素的影响， 达到焊接质量恒定的 目的 ， 工序流程图 如 图 3所 示 。 图3 P E自动阀门焊接机工作工序流程图 3 结语 上述 P E阀门 自动焊接机 ， 将去氧化层 ( 切削) 、 加 热、 焊接等工序过程进行优化集成 ， 通过 1台设备可完 成整个 P E阀门的焊接过程 。可以实现单一规格大规 模生产 ， 也可以通过更换装夹具 ， 实现一机多用 ， 满足 多种规格产品的生产需要。该设备采用 P L C控制 ， 自 动化程度高 ， 易于操作。 参考文献 1 陈裕 丰 论聚乙烯 球 阀 的技 术特 点 、 标 准及 应 用 J j 城 市燃 气 ， 2 0 0 5( 1 0) 2 贺胜传 关 于燃气 P E阔门的特性和 安装使厢 的探 讨 J 建材与装 饰 ， 2 0 0 7 ( 9 ) 【 3 徐 文豪 影响 P E球阀性能的因素及安装使用上的对策 J 博燃咨 询 ， 2 0 1 0 ( 3 ) 作 者 ： 董 先 智 ， 男 ， 1 9 6 9年 生 ， 讲 师 、 工程 师 ， 研 究 方向 为机械 设计 与 制造 。 ( 编辑 吕伯诚 ) ( 收稿日 期： 2 0 1 0 0 9 0 7 ) 文章编号： 1 1 0 3 2 1 如果您想发表对本文的看法， 请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。 书讯 多工位级进模 设计 实用技术洪慎章 ， 金龙建等编著 邮购价 ： 4 6 0 0元 本书系统地介绍了多工位级进模的设计技术。全书内容包括： 冲压变形的基本