本科生毕业设计说明书题目内焊缝自动焊接装置设计The Design Of Auto-welding DeviceFor Lengthwise Seam InsideThe Water-separated Pipe作者姓名所在专业所在班级申请学位指导教师职务答辩时间年月日隔水管套内焊缝自动焊接装置设计摘要：快速接头隔水管系列产品，南油合众特有的为海洋石油配套的专用产品。

本设计是针对*SR-30、SR-24、SR-20、*SR-16、SR-13系列产品制造中，对卷制成管状板材的内纵焊缝能进行自动焊接的装置，包括机械系统设计和电气设计。

此设计采用自动焊接小车形式，能实现焊接位置的自动找正、焊接时的自动行走、自动导向。

关键词：隔水管内纵焊缝焊接焊接小车Abstract:Speedy junction of water-separated pipe , the series of which is specially produced for ocean rock oil in United Offshore construction hw. A auto-welding cart will be designed for lengthwise seam inside the water-separated pipe in this graduation project, which is divided into two portions---mechanic system design and electric system design. The cart can perform some functions such as searching the seam itself, walking along the seam automaticly and so on.Keywords: water-separated pipe auto-welding cart lengthwise seam第一章 概述第一节CO2气体保护焊简介CO2气体保护电弧焊是 利用CO2作为保护气体的气体保护电弧焊。

简称CO2焊。

CO2焊接的设备主要有焊、送丝机构和直流电源。

焊接材料主要有焊丝和CO2气体。

而焊枪的作用是向电弧供给焊接电源、焊丝和CO2气体。

另外，当电流大于500A 时，焊枪需要水冷，于是还需要有循环系统。

使用CO2作为保护气体有如下二个特点：1） CO2气体的密度比空气大，所以在平焊时从焊枪喷出的CO2气体对熔池有良好的覆盖作用。

2） CO2气体在电弧的 高温作用下将按下式进行分解：从该式可见，CO2气体分解时，其产物体积膨胀一半，这将有利于增强保护效果。

另一方面该反应时吸热反应，CO2气体 分解时对电弧产生强烈的冷却作用，则引起弧柱收缩和弧根（质覆盖熔滴表面的斑点面积）减小，这时电弧对熔滴产生较大的排斥力。

焊丝端头的熔滴由于受到电弧的排斥作用，而使熔滴过渡不规律，具有排斥过渡特点。

因此，不但影响电弧稳定性，而且也影响气体保护效果。

CO2焊时，根据焊丝直径和焊接规范的不同，熔滴过渡形式也不同。

所以人们按照焊丝直径把它分为以下三类：1）细丝（焊丝直径小于和等于1.2 mm ）一般以小电流、低电弧电压的短路过渡进行焊接。

这时焊丝端部的熔滴与熔池以短路接触的形式向熔池过渡。

2）中丝（焊丝直径为1.6－2.4mm ）大都采用较大电流和较高电压进行焊接，熔滴过渡呈细滴排斥过渡，甚至，射滴过渡。

这是一种自由过渡形式。

3）粗丝（焊丝直径为2.4－5mm ）常采用大电流和较低电压进行焊接，这时呈射滴过渡。

电弧基本上潜入熔池凹坑内，熔滴以自由过渡Q O CO CO -+→←2221形式过渡。

CO2焊与手弧焊和埋弧焊相比，有许多优点：1）生产效率高和节能省量。

由于该法焊接电流密度较大，通常为100～300A/mm2，这样电弧热量集中，焊丝的溶化效率高，母才的熔透深度大，焊接速度高，同时焊后不需要清渣，所以能够显著提高焊接效率和节省电能。

2）焊接成本低。

由于CO2气体和焊丝的价格低廉，对于焊前的生产设备要求不高，焊后清理和校正工时的少，所以成本低。

3）焊接变形小。

由于电弧热量集中、线能量低和CO2气体具有较强的冷却作用，则焊接工件受热面积小。

特别是焊接薄板时，变形很小。

4）对油、锈的敏感性较低。

5）焊缝中含氢量少，所以提高了焊接低合金高强度钢抗冷裂纹的能力。

6）短路过渡焊可用与立焊、仰焊和全位置焊接。

7）电弧可见性郝，有利于观察，使焊丝对准焊接线。

尤其是在半自动焊时可以较容易地实现短焊缝和曲线焊缝的焊接工作。

8）操作简单，容易掌握。

但是，还存在以下缺点：1）与手弧焊相比,CO2气体保护焊设备较复杂，容易出现故障，要求较高的维护设备的技术能力。

2）抗风能力差，给室外作业带来一定的困难。

3）弧光较强，必须注意劳动保护。

4）与手弧焊和埋弧焊相比，焊缝成型不够美观，焊接飞溅较大。

CO2焊的缺点可以通过提高技术水平和改进焊接设备加以解决。

而其优点却是其他焊接方法所不能比拟的，所以可以认为CO2气体保护焊时一种高效率的、低成本的节能焊接方法。

因此无论是在国外，它的发展都十分迅速。

目前已广泛用于汽车制造、机车和车辆制造、造船、航空、航天、工程机械、石油、化工机械、农机和动力机械等部门。

主要用于焊接低碳钢、普低钢和低合金高强度钢，还可以焊接耐热钢和不锈钢。

可以焊接厚度范围较宽，可以从0.5mm~150mm。

除焊接以外，还可以进行堆焊，如堆焊耐磨材料和耐蚀材料等。

第二节CO2焊接设备CO2焊接设备种类繁多。

按使用特点可分为通用设备和专用设备。

按自动化程度可分为半自动焊和自动焊设备。

(—) CO2焊接工艺参数及其对焊接设备的要求CO2焊的主要参数有焊接电流、电弧电压和焊接速度。

许多情况下仅保证这些参数是不够的，还应该注意到焊枪角度、焊枪指向位置、焊丝干伸长和焊枪的摆动特点（摆动频率、摆动轨迹等）。

不过在半自动焊是，焊接设备所能提供的规范只有焊接电流和焊接电压二个工艺参数，其他参数均有操作者根据工艺要求掌握。

而自动焊是却不同，所有的工艺参数都是有设备来给定的。

但对于通用自动焊设备来说，主要控制的参数只有焊接电流、电弧电压和焊接速度。

其他工艺参数根据不同的工艺要求，依靠调整设备来实现。

工艺参数是由焊接设备提供的。

为满足工艺要求，焊接设备应具有如下功能：1）能给定焊接工艺参数，并能在要求的范围内连续调节。

2）能保证主要焊接工艺参数稳定。

也就是当系统受到外界干扰时，能在不影响焊接质量的条件下，迅速恢复到给定工艺参数。

3）能保证焊接过程按照规定程序动作。

4）能提供所需的稳定的CO2气体流量。

5）如果需要时，应该能提供冷却水和遥控装置。

6）对于短路过渡焊接法还要求具有良好的动特性。

（二）CO2焊接设备的组成CO2焊接设备根据其自动化程度、机中和外观的不同而具有较大差异，但其基本组成时相似的，由如下七个部分组成（1）接电源; (2) 控制箱; (3) 送丝机; (4) 焊枪（对于自动焊应固定在焊接小车上）; （5）遥控盒；（6）CO2气体减压表及流量计; (7) 冷却水循环装置（用于大电流焊接时冷却焊枪）。

焊接电源一般为直流平外特性或缓降外特性，只有在粗丝CO2焊时选用陡降外特性。

控制箱中安装着主要的控制装置，其主要功能包括：控制电源的通断，调整焊接电流和电弧电压，控制送丝速度，供给与停送保护气体等。

对于自动焊来说，还需要控制小车（或工件）移动速度（焊接速度）。

当焊接电流超过500A 的情况下，焊枪需要水冷。

所以还需设置冷却水循环装置。

在半自动的情况下，控制箱大都放置在电源箱内。

而在自动焊的情况下，控制箱往往独立设置。

送丝机是驱动焊丝向焊枪输送的装置。

它处在焊接电源与工件之间，但一般情况下更靠近工件，依减小送丝阻力，提高送丝稳定性。

焊枪是输送焊丝、馈送电流和保护气体的操作器具。

所以焊接电缆、控制电缆、送丝软管、气管及冷却水管等都与它相连。

CO2气体的压力和流量由减压表和流量计调节。

如果CO2气体流量较大时，还需要加热CO2气体的预热器，否则易使减压表冻结。

调整焊接电流和电弧电压的旋钮，一种情况使安装在电源箱的面板上，另一种情况使安装在单独设置的遥控盒上。

自动焊机则安装在小车上。

CO2半自动焊时，沿焊缝移动焊枪是靠手工操作。

而自动焊却不同，这时沿焊缝移动是靠焊接小车或工件移动（或转动）。

只有那些特殊用途的自动焊机（全位置焊、立焊或横焊等）的机头具有较复杂的摆动机构。

第二章 内焊缝自动焊接装置设计本设计是针对*SR-30/SR-24/SR-20/SR-16/SR-1系列产品制造中，对卷制成管板状板材的内纵焊缝能进行自动焊接的装置。

要求能实现焊接位置的自动找正、焊接时的自动行走、自动导向、焊枪位置的自动调节，行走速度0.1～3M/mm 之间可以自动调节，动力为直流电动机，控制方式为随车方式，要求结构使用、重量轻、调节操作方便、技术先进、价格合理。

第一节机械系统设计本自动行走小车机械系统设计主要包括送丝机头和行走系统设计。

i. 送丝机头（原理如图）。

它用来把焊丝自动送入焊枪，由送丝驱动系、送丝滚轮及压紧机构、矫直滚轮等组成。

送丝电动机经一级圆柱齿轮和一级蜗轮蜗杆组成减速器后驱动一对送丝滚轮。

焊丝由送丝滚轮送出，经矫直滚轮矫直后送入电弧区。

送丝电动机功率取决于焊丝直径，一般为40～100W ，减速比取决于由V 形槽的单主动滚轮驱动方式。

本设计选用75W 的电动机。

176送丝驱动系统25ii.小车行走机构（原理如图）。

它由行走电动机、两级蜗轮蜗杆减速器、行走轮及车架等组成。

小车行走轮采用橡胶绝缘轮圈制造。

行走电动机功率取决于小车自重，一般 为40～200W 。

其传动减速器减速比取决于对焊接速度的要求、行走电动机额定转速及性能行走轮外径，其减速比一般为800～1000。

本设计选用123W 的直流电动机。

一、小车行走系统的设计过程及数据1． 选电动机要求小车行走速度：min /3~1.0m V3.4-蜗轮蜗杆1-电动机 5.6-行走轮2-联轴器512643小车行走驱动系统min/40~33.1075.03~1.0/rad r v W ===行走轮转速：所以min /36.6~21.014.32/40~33.12/转=⨯==πW N 小车最大质量：M=80kg 小车最大重量：G=80⨯9.8=784N故小车单轮受到的摩擦力：F=f*G=0.9⨯784=705.6N 因为2个轮驱动，所以F=2⨯705.6=1411.2N W=F*V=1411.2⨯(0.1~3)=2.352~70.56w 联轴器，蜗轮—蜗杆I ，蜗轮—蜗杆II 效率估计分别为0.96,0.8,0.8 高速蜗轮杆：Z1=2，y=0.8,i=15 低速蜗轮杆：Z2=2，y=0.8,i=15 所以W= T 车=F`*d/2=705.6⨯0.075=52.92N*mT 低输入=T 高输入=所以电动机可选110sz01直流伺服电动机。