３轴联动数控焊接机设计研究

盖雨聆１郝南海１常诚１张悦２

１北京信息科技大学

北京１００１９２

２中国农业机械研究院北京１０００８３

摘要：对囤管和圆管相贯线焊缝的数控焊接方法、工艺和专用设备进行有针对性的研究，力图提高劳动

生产率，减少人为因素的影响，提高散热器焊接质量。

关键词：相贯线；三轴联动；数控焊接机

中图分类号：ＴＧ４３

文献标识码：Ａ

文章编号：１００１—０７８５（２０１０）０４—００９１—０３

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ

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目前，异型管材相贯线焊缝的焊接多采用手

工氩弧焊的方法，不仅效率低，而且焊缝质量难

以保证。现针对联腔管三维相贯线焊缝和薄壁管

特征，利用脉冲数控焊接方法，探询最佳焊接工

艺。同时设计３轴柔性数控焊接机床，开发联腔

管柔性全自动焊接设备。开发３轴联动经济型数

控系统及焊接程序。

１工件的加工特点与工艺要求

联腔管是散热器的关键部件，是由１根鄙５

ｍｉｌｌ

ｘ

１．２／／ｉｍ的干管和多个ｑ，９栅ｘ

０．９

ｍｍ的支

管组成（图１），支管与散热片连接，组合成散热

器。由于每个支管都与干管采用亚弧焊接方式无

填料焊接，要求支管与干管的配合间隙较小，否

则，极易产生焊接缺陷。这不仅给支管与干管的

装配带来困难，也给焊枪的运动轨迹带来严格的

要求。由于采用的是无填料焊接，焊枪与焊缝的

距离、角度、启弧停留时间、焊接速度、焊缝的

头尾搭接距离、灭弧冷却时间等均要求比较精确，

并且要调整方便。由于支管在干管上的安装间距

有不同种规格，要求干管的进给步距准确、可调，

否则支管无法装配。

生产中由于产量较大，希望２只联腔管同时

焊接，生产节拍控制在１２

ｓ以内，所以，必须采

用自动量料机构，保证上料的及时和准确。同时

焊接是１种极易产生热变形的加工工艺，分析联

《起重运输机械》

２０１０（４）

图１工件示意图

１．无填料焊缝２．短管（０１９

ｍｉｌｌｘＯ．９唧）

３．联腔管（０３９

ｍｉｌｌ×１．２

ｍｉｌｌ）

腔管的结构，全部支管均在同一方向，必然会产

生焊接变形。如何控制焊接变形，如何矫正残留

的变形而又不影响生产节拍，这也是要解决的关

键问题。

２焊接机设计特点

根据以上分析，焊接机床采用伺服驱动、数

字控制、气动夹紧方式，即干管的步进送料采用

滚珠丝杠——伺服电机驱动（图２）。

２．１步进送料机构

设计中滑台采用滚珠直线导轨，伺服电机与

滚珠丝杠间采用高精度弹性联轴器，防止丝杠丢

转，确保工件送进的位置要求。在滑台的底板上，

设计有３个接近开关，２边是滑台的行程限位开

关，中间是滑台的机械参考点，在机床上电时，

数控滑台要自动寻找参考点，初始化坐标系统。

２．２焊枪回转机构

焊枪的回转轴采用伺服电机经高精度行星减

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万方数据