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液压式翻转机构油缸环缝自动焊接设备的研制
| 论文题名： | 液压式翻转机构油缸环缝自动焊接设备的研制 |
| 关键词： | 重型卡车;液压式翻转机构;油缸环缝;自动焊接 |
| 摘要： | 液压式翻转机构广泛应用于重型卡车的驾驶室翻转系统中，具有传动平稳、安全可靠等优势，其关键部件油缸由缸头和缸筒环缝焊接而成，焊接质量直接影响驾驶室的翻转性能。当前企业对油缸的生产仍主要停留在人工焊接阶段，存在效率低、质量差、安全性不足等缺点。本文的主要目的为按照企业的需求研制出一台适用于液压式翻转机构油缸环缝自动焊接的设备，助力企业在当今智能时代下的数字化转型。 首先，对油缸人工焊接存在的问题进行了分析，根据缸头和缸筒的焊接特点以及企业所提出的技术要求明确了设备的整体设计方案，主要包括环缝自动焊接功能执行部件的机械结构设计和控制系统设计，其中控制系统由气压传动系统和电气控制系统组成。 其次，按照执行功能使用软件 SolidWorks 对环缝自动焊接设备的机械结构进行了详细的设计，主要包括缸头夹紧机构、缸筒压紧机构、旋转支撑机构、夹持检测机构和设备主体框架。通过计算并结合实际工况选择合适的气缸、伺服电机以及滚珠丝杆等运动部件，同时为验证设计的可行性在有限元分析软件 ABA QUS中对旋转支撑机构和设备主体框架分别进行了静力学分析和模态分析。 然后，根据环缝焊接设备的控制需求，设计出气压传动控制系统的气路原理图，同时在电气控制系统的硬件设计中选用FX5U-80MT/ES为PLC的主CPU，合理分配 PLC 的输入和输出地址，从而完成主电路和辅助电路的设计，包括旋转伺服控制和偏差检测电路等的设计；在软件设计中使用三菱 PLC 的软件 GX Works3 完成主程序、旋转伺服控制程序、调整伺服控制程序以及预警信号控制程序等的编程，采用 HMI为上位机进行交互控制界面的可视化设计，提高了设备的可交互性。 最后，按照设计方案进行装配得到环缝自动焊接设备实体，完成调试后对设备的综合能力进行评估，通过焊接相同数量的油缸可知自动焊接效率比人工焊接提升了37%以上，并且随焊接数量增多，效率提高越明显；对油缸进行焊缝缺陷检测和油液泄漏检测实验，结果表明自动焊接的油缸合格率为97.5%，高于企业所要求的96%；将油缸的同轴度偏差用于设备的过程能力验证，计算出Cpk值为1.38大于1.33，满足企业的稳定生产要求。 |
| 作者： | 彭惠明 |
| 专业： | 机械 |
| 导师： | 朱先勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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