基于 S7－200 PLC 的汽车后桥焊接专机控制系统.pdfVIP

2015年 1月 机械设计与制造工程 Jan．2015 第44卷 第 1期 MachineDesignandManufacturingEngineering Vo1．44 No．1 DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2015．01．015 基于 S7—200PLC的汽车后桥焊接专机控制系统 潘矗锟，刘 波 (中北大学 机械与动力工程学院，山西 太原 030051) 摘要 ：针对汽车后桥焊接生产现状进行研 究，提 出了一种低成本的后桥 自动焊接专机 。以s7— 200PLC为核心设计汽车后桥壳焊接专机控制系统，利用 昆仑通态触摸屏设计人机交互界面，通 过变频器实现对专机伺服 电机的精准控制，该专机系统性能稳定、操作简便，具有较高的 自动化 程度。焊接产品焊缝均匀、过渡平滑，质量符合后桥壳设计工艺要求，可在小批量车型的设计生 产审椎广^吏飓 关键词 ：S7—200PLC；焊接专机 ；伺服 电机 ；触摸屏 中图分类号：TP278 文献标识码 ：B 文章编号：2095—509X(2015)01—0062—04 后桥是汽车关键部件之一，起支撑作用，受力 单、成本低等优点，同时避免了单独使用二氧化碳 复杂，承受作用于路面和车架或车身之间的垂直 气体焊出的焊缝发黑、飞溅物较多的缺点。 力、纵 向力和横 向力 ¨ j。焊接是后桥生产制造过 程中主要的加工方式，对于大批量、自动化程度要 2 机械系统和工艺流程 求高的大型汽车企业 ，常采用机器人工作站焊接生 专机系统可分成机械系统和电气系统。专机 产线的方式，通过一个个工作站的焊接作业 ，完成 系统整体构造如图1所示，包括电气柜、焊机 电源、 对后桥的焊接。对于小批量或者专职零部件生产 左送丝机 右送丝机 的企业 ，从经济成本的角度来看，可 以采用焊接专 机来替代工作站，采取气动或电动控制夹紧，用 缸 PLC控制整个系统完成整个焊接过程 。本文介绍 的就是这样一种 由PLC控制的低成本、高精度 的 后桥焊接专机系统，专机在设计时采用伺服电机控 制工件 ，从而达到更高的精度 。 1 系统简介 该专机系统需要焊两道焊缝，分别是桥壳盖与 桥体之间的焊缝和桥体与加强圈之间的焊缝 。这 图1 系统设备示意 图 两道焊缝为两道规则 的圆形环焊缝 ，从设计和 经济的角度分析，采用 “焊枪不动，工件旋转”的设 焊枪、气缸等 。为便于装卡，在专机焊接前一道工 计方案。在工件定位夹紧、气缸将焊枪送进到位 序时，已将桥壳盖、桥体和加强圈之间进行了点焊， 后，开始送丝引弧，进行焊接作业。在此过程 中，焊 使之相连 。采用三爪卡盘定位，压紧气缸压紧的方 枪固定不动，由专机系统通过驱动器控制伺服电机 式对工件进行定位夹紧。三爪卡盘撑 出对工件定 带动lT件以一定的速度进行旋转，完成焊接 。 位，仅剩 方向的转动 自由度 』，压紧气缸起固定 采用二氧化碳和氩气混合气保护焊的焊接方 作用，保证加工精度。三爪卡盘一端用来定位工 法进行 自动焊接 ，具有生产效率高、对油锈不敏感、 件，另一端与伺服电机相连，焊接时，通过伺服 电机 焊接变形小 、冷裂纹倾 向小、采用 明弧焊接、操作简 带动三爪卡盘进而带动工件旋转。焊枪固定在送 收稿 日期 ：2014—12～22 作者简介：潘矗锟(1990一)，男，江西玉山人，中北大学硕士研究生，主要研究方向为机电液系统的状态监测及智能控制。 · 62 · 2015年第 1期