二氧化碳焊环缝焊机的设计与应用

二氧化碳焊环缝焊机的设计与应用

摘要：为节约生产成本和提高生产效率，研制了二氧化碳焊环缝焊机。该焊机制作成本低、维修简便、齿轮传动平稳、变频调速、焊接长度与焊接直径范围广，工件装卸方便，生产效率高。

关键词：环焊机齿轮传动变频调速

目前市场上销售的工程油缸和矿用液压支架油缸环缝焊机，虽然自动化程度较高，但购买费用高、维修繁琐、焊接范围有限；且工件夹持和定位多数结构为三爪卡盘或专业夹具，配合手动/气动尾座来完成，此种夹持方式特别对较长、直径较大的工件，装卸不便，生产效率低。

本着既要满足使用要求，又要节省生产成本、提高效率的思路，设计制作一台二氧化碳焊环缝焊机。该机由减速机带动齿轮组传递两条主轴同时旋转，利用变频器控制电机无级调速，满足不同焊接条件要求。

1 环焊机的结构及主要技术参数

环焊机主要由以下部件组成：床身，是所有部件的载体；传动轴、托轮组件直接带动工件旋转，实现自动焊接的部分；动力系统，包括减速机、齿轮等，产生旋转运动；控制系统，包括变频器和控制旋钮、按钮等，控制设备开停和速度无级调整；附件，包括焊枪座、防护挡

板等。

设计的该环焊机具有如下特点：

(1)齿轮啮合传动，传动平稳；

(2)传动轴一条固定，另一条可在250～500?mm范围内移动，以实现各种缸径的焊接；

(3)轴距的调节，中间设置一交换齿轮，很好的实现这一设计要求（齿轮传动系统示意图1）；

(4)传动轴的支撑部分采用镶套支撑座，螺栓连接来实现，装卸方便，便于维修。

(5)机身的机头部分采用活动上盖板与前后活动门防护，维修制作方便。

(6)变频调速，操作简单。

环焊机主要技术参数：型式：卧式；电机功率：1.5?kW；输出转速：0～2.6?r/min；线速度：0～20?mm/s；

焊接直径：80～600?mm；焊接长度：300～3500?mm；接头高度：≤80?mm；外形尺寸：4100×940×840；配套焊机组件：NBC-630逆变式CO2气体保护焊机配SB-10，CO2/MAG送丝机。

齿轮传动系统示意图1。

(1)电机轴小齿轮；(2)中间轴大齿轮；(3)移动轴大齿轮；(4)交换齿轮；(5)固定轴大齿轮；(6)中间轴小齿轮

2 环焊机工作原理

（1）两轴为最小轴距250?mm时，电机轴小齿轮1与中间轴大齿轮2啮合，带动中间轴同轴小齿轮6旋转，中间轴小齿轮6与两传动轴大齿轮3、5啮合，实现放置在传动轴托轮组件的工件旋转。此位置时，交换齿轮4悬置不用。油缸焊接直径80～350?mm。

（2）两传动轴轴距大于250?mm时，电机轴小齿轮1与中间轴大齿轮2啮合，带动中间轴同轴小齿轮6旋转，中间轴小齿轮6与固定传动轴大齿5啮合，调整交换齿轮4同时与两传轴大齿轮3、5啮合，实现放置在传动轴托轮组件的工件旋转。

（3）将待焊组件置于传动轴组件上，调整焊枪高度位置在焊缝处。

（4）启动环焊机，并调整转速，启动配套焊机NBC-630，开始焊接。

（5）焊接过程中清理层间异物，保证焊接质量和外观质量。

（6）焊接完成后，吊出工件，完成一个工作循环。

3 结语

该环焊机自2008年9月在我厂投入使用以来，陆续制作使用10余台套，已经焊接各种缸径的立柱、千斤顶缸体100万余条。保证了焊接质量和维修生产成本的控制，从使用至今，整机操作性能稳定，完全满足生产需要，是一台理想的专用设备，有良好的发展前景和推广价值。

参考文献

[1] 姜焕中.焊接方法及设备（第一分册）.北京：机械工业出版社,1981.

[2] 殷树言.CO2焊接设备原理与调试[M].北京：机械工业出版社，2000.

[3] 闻邦椿.机械设计手册:第二卷，机械零部件设计（连接、紧固与传动）[M].5版.北京：机械工业出版社，2010.