变压器油箱焊接流水线机械系统设计

变压器油箱焊接流水线机械系统设计

作者：姚佳诚张春伟

来源：《数码设计》2018年第04期

摘要：随着中国经济的快速发展，电力需求量加大，变压器在整个电力应用中占据非常重要的地位。传统变压器油箱的手工焊接，很难保证变压器质量稳定性。为此，本文采用三维软件设计变压器油箱焊接流水线的机械系统，主要包括：1）框架材料裁剪、运输、摆放与焊接；2）波纹散热片运输、摆放与焊接；3）成品输出。通过软件仿真功能，对整个系统进行动作仿真，避免了动作干涉，保证整个机械系统的稳定可靠性。整个系统实现自动化，避免人为因素的影响，保证了产品的质量，大幅提高生产率，节约成本。

关键词：变压器油箱焊接；流水线；机械系统

中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2018）04-0128-03

Abstract：With the rapid development of China's economy， the requirement for electricity is increasing， thus the electric transformer is playing an important role. It is arduous work to ensure the quality reliability of electric transformer， if the electricity tank is soldered with the traditional method. Therefore， the mechanical system of assembly line for welding the electricity transformer is designed using 3-dimension software. The mechanical system are mainly composed of three major component， including： 1） cutting， transporting， positioning and welding for the electric transformer frame structure component. 2） transporting， positioning and welding for the corrugated cooling fins. 3） output for finished electric transformer. Using the simulation function of 3-dimension software， the system running is simulated， avoiding the movement interference，which demonstrates that the designed system is reliable. The whole system is automated， which eliminates the effect from operator， thus， the finished product quality is reliable， and further，the productivity is improved， resulting in lower cost.

Keywords：welding for electric transformer tank assembly line mechanical systen

引言

作为变压器重要组成部分，变压器油箱加工始终停留在手工焊接的尴尬境地，很难保证变压器油箱质量的稳定性。这种状况和变压器油箱工艺要求高相矛盾，例如变压器油箱加工时要求无夹砂、无渗漏以及焊缝均匀等[1]；在运行过程形变少[2]等；另一方面，高水平的焊工当前也是极其短缺。为此，本文提出一种变压器自动焊接流水线的方案，可以很好解决当前变压器生产企业面临的问题。

采用PLC控制方式，刘宗佳设计了一种自动化焊接流水线[3]。采用此流水线极大提高了产品的质量，同时克服人工操作带来的人为干扰因素。但是这种流水线是一种通用流水线，并没有考虑到变压器焊接的实际情况。当前焊接流水线全部采用机器人[4， 5]，虽然可以避免人工手动焊接的缺陷，但都存在各种各样的弊端，例如价格昂贵、使用过程复杂，对操作者技术要求较高、焊接调试过程周期长等问题。因此，本文在深入研究变压器油箱焊接工艺路线基础上，通过分析变压器油箱泄露、渗透、外观不美观的原因着手，考虑到操作方便性条件，提出变压器油箱自动焊接方案。

1 变压器油箱机械系统的总体设计方案

本文要解决的焊接产品如图1所示，主要包括5大部分，包括长短散热翅、上下底板和立柱。因此，为了实现变压器油箱自动焊接，需要解决各个部分的下料裁剪、运输、摆放、固定等关键的动作。为了生产效率的最大化，各个环节要实现时序的无缝衔接。这个问题可以通过控制系统的调试来完成。另外，为了适应不同型号变压器的焊接，整个流水线的设计具有一定弹性。

在考虑上述因素后，结合人工手动焊接流程，总体加工路线如图2所示。从这个加工路径能够看出，变压器焊接流水线机械系统包括三大子系统，即送料系统、摆放系统以及焊接系统。送料系统主要功能是将框架材料以及散热片输运到指定的位置，并将焊接好的产品输运到出料口，例如角钢经过裁切机构裁切后通过翻转机构输运到焊接位置；摆放系统主要将送料系统输运来的零配件安放在确定的位置并夹紧，防止焊接过程中各个零部件相对运动；焊接系统功能按设置的时序对安装好的零部件进行加工。

经过对流水线的功能分析后，最终确定变压器油箱自动焊接流水线的总体设计方案如图3所示。为了保证系统的连续工作，提高生产率，各个子系统在位置上要紧凑，在时序上要能匹配。

2 子系统方案设计

2.1 运料系统设计

根据总体设计方案，运料系统需要解决底板、等边和不等边角钢以及散热翅输运问题。在输运等边和不等边的角钢之前首先要解决角钢的裁切问题，因此，在整个流水线系统的运料子系统有二大类。一类是带有裁切功能的运料子系统，包括底析运输装置、等边角钢输运装置以及不等边输运装置；另一类是直接把散热翅片输运到指定位置的运料子系统，包括散热翅片输运装置。

底板运输功能要求包括：具有自动定位和固定的作用；快速启停，安全性高；同时兼顾人机工程学设计原则等。通过传动和运输方案的比较，运料系统采用伺服电机作为动力，带式输送机作为输运机构，形成了伺服电机驱动的带式输送机机构，其示意图如图4所示。