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ＰＬＣ在汽车车桥环缝自动焊接设备中的应用
无锡金龙石化冶金设备制造有限公司吴世锋张亚统
郑州黄河机械厂卢云杰
摘要：针对目前可靠的焊接质量、高自动化程度的车桥焊接设备的研究制造成为当今
车桥焊接领域的发展趋势，本文研制了一种基于ＰＬＣ自动控制技术的汽车车桥环缝自动焊
接设备，设计出ＰＬＣ控制焊接过程的控制程序，使车桥环缝焊接生产线实现实时自动控制。
极大地提高了车桥环缝焊接生产线工作的稳定性、可靠性、适应性、经济性以及抵抗各种
干扰的能力，具有较高的市场应用前景。
关键词：ＰＬＣ汽车车桥自动焊机
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可编程控制器（ＰＬＣ）作为一种新型的控制元件，具有结
构简单、通用性好、功能较完备等特点，尤其抗干扰能力强，
可以提高系统的可靠性和稳定性，提高焊接效率，所以特别
适用于工业控制，已被广泛应用于各种自动控制系统中［１］。
车桥是汽车的关键部件之一，受力复杂。它不但承重和
传力，还承受巨大的动载荷和静载荷所形成的弯矩和扭矩，
为此要求车桥有足够的强度、刚度和韧性［２］。在车桥众多
焊缝中，桥壳与半轴套管的环缝焊接是关键。目前国内接头
形式是将半轴套管一端车一个台阶。压配到已精加工后的桥
壳内，然后在Ｃ０２气体保护专用设备上进行自动焊接［３３。
基于以上特点，本文以德国西门子公司生产的Ｓ７—２００型ＰＬＣ为核心对车桥环缝自动焊接设备进行控制系统设计。一、ＰＬＣ控制系统１、控制原理车桥环焊缝的焊接设备主要由焊机、送丝机构、控制柜和焊枪运动行走机构组成。焊机是ＫＮＺ一５００型Ｃ０２气体保护自动焊机。整个系统为典型的开关量时序控制系统，通过对各控制按钮和焊接状态的现场输入，按照预定的逻辑程序进行运算，输出完成对执行元件控制。综合考虑控制功能和Ｉ／０点数，控制系统选用德国西门子公司生产的ｓ７—２００型可编程控制器（ＰＬＣ）为核心的电气控制系统。２、自动焊接过程根据车桥的焊接工艺要求，为实现焊接自动化过程的采用了如图１所示焊接方式，主要由气缸、电机、调速装置和ＰＬＣ等元器件组成的系统完成。开始焊接生产时，工件经人工放置在工作台上，启动自动焊接按钮，升降气缸带动工作台上升，定位夹紧，图１焊接示意图
工件固定。气缸驱动焊枪下降，两把焊枪同时自动施焊，
与此同时焊枪在摆动电机凸轮作用下沿焊缝宽度方向作周期
性横向摆动，以保证焊缝质量；焊好后，熄弧、焊枪退回，
夹紧气缸放松，工作台下降，放下工件，一个焊接循环完成。
焊接操作过程中，指示灯可指示出正在施行的操作（ＰＬＣ机模
拟指示灯）。工件如图２所示，当两端同时进行环缝焊接时，
若有一端出现故障时，另一端可继续焊接。由于ＰＬＣ具有丰
富的软元件（如内部计时器、计数器，辅助继电器等），设计
了一部分程序设计来屏蔽输入元件的误信号，防止一些人为
造成的输出元件的误动作［４］。从而保证了每一环节动作的
可靠性。
图２工件示意图
３）镶件配合面及侧向抽芯结构排气：２．５．２镶件有几种排气方法：．１）利用侧面的镶件接缝，有时局部可制成螺旋形状２）利用型腔的槽或嵌件碰穿部位排气３）在纵向位置上装上带槽的板条
开工艺孔
４）当排气极困难时采用镶拼结构
侧向抽芯和内模镶件也是间隙配
合，公差配合Ｈ７／ｆ７，其间隙也能排气。
４）加排气杆
５）推杆与动模镶件的配合面６）在困气处加冷料井７）增加圆形凸起结语：总之，我们在做汽车产品或其它类似产品时，要不断的积累经验，将模具设计不断系统化，标准化，使开发过程中少走弯路，极大的缩短开发周期，创造更多的利润是企业的最终目标。
万方数据
ＩＮＴＥＵＪＧＥＮＣＥ
■■献地
３、控制系统设计
控制系统分为自动和手动两部分，自动叉分单、敢枪自动，
以上环节可咀通过钥匙开关控制。并且在系统设计中设置了
急停开关、行程保护、互锁保护等环节，确保工作的安全性。
本系统选用ＣＰｌｌ２２４型ＰＬＣ（见图３）为控制核心，有【４个输
入点和１０个输出点，应用中扩展了个７输入、输出点的扩
展模块。ＰＬＣ各输八输出点分配见表Ｉ。
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图３ＰＬＣ及扩展模块示意图
通过编制ＰＬＣ的控制程序流程罔（见囤４）．从而实现
自动焊接，焊接工艺流程如下：托盘Ｌ升一夹紧到位一焊枪
落下．自动引弧焊接同时焊枪摆动，工件按设定转速旋转
自动填弧坑收弧停止焊接一焊枪上井
夹紧松开一托盘下
降卸下工件，整个焊接过程焊枪相对工件位置不变，同时
利用各个不同状态的互锁性，控制不同状态的运行。手动调
整即通过人工操作控制而扳完成焊枪的上下移动、工件的定
位和焊接的起停，其工作效率低，工作强度大，可用于特殊
情况的加工和设备检修。
桥壳与半轴套管有对称的两个环缝．双枪同时焊接，但
宵时需单枪焊接．所以设霞了左、右及双枪三种模式。单双
枪自动焊接的过程是相同的，在程序设计中．将它们都归为
子程序，主程序执行到时将其调入。其中双枪自动程序，两
枪互不干扰，一枪程序出现故障停止焊接，另一枪不会退出
程序，仍将继续完成余下动作。
表１输入输出点分配
＝、焊接结果
在Ｃ０２气体保护焊过程中，有大量电、磁、弧光和金属
飞溅．这些都有可能对ＰＬＣ的正常运行造成影响．但经实践
表明ＰＬｃ运行良好，系统适合在这样的工况条件下运行。系
统运行表明焊接过程只需４５ｓ左右，而原来需ｌｍｉｎ左右，生
产效率明显提高，同时焊机的稳定性有根太提高，搭接现象
可通过ＰＬＣ内部的计数器有效控制，焊缝质量很好。图５是
焊机改进后，焊缝示意图，经检验此焊缝减少了焊接应力及
变形，焊接件的技术台理，焊接接头形式、位置和尺寸都能
满足焊接质量要求。
结论
１、ＰＬＣ的编程方便、直观，容易掌握，掌握后其编程
方法也是灵话、可变、多种多样的．可以使控制系统功能更强，
更具“智能”特色。从而进一步提高整套焊接设备的整体性能
２、采用ＰＬＣ控制，其功能强、抗干扰性强、运行可靠性
高、操作调试简便．可以适用于不同系列产品自动捍需求；
３、该焊机自动化程度高，从装夹工件、双端自动焊到工
件翻转、息弧等一系列工序自动实现，降低了工人劳动强度、
提高工件质量和生产效率。
图４自动程序流程图
参考文献：
【１ｌ崔亚军：《可编程控制器原理厦程序设计＊，电子
工业出版社，２０００年．
【２】黄金河、刘图＾、许嘉平：《中田汽车焊接技术的
目顾与履望》，汽车工艺与材料，２００４．（５）５—１０．
【３】牵伟吾：《汽车后桥坪接工艺＊焊接，２００５（１２）７１—
７２．
【４】胡学林：《可蝙程控制器教程》，电子工业出版社．
２００３
万方数据
PLC在汽车车桥环缝自动焊接设备中的应用
作者：吴世锋， 张亚统， 卢云杰
作者单位：吴世锋,张亚统(郑州黄河机械厂)， 卢云杰(无锡金龙石化冶金设备制造有限公司)
刊名：
才智
英文刊名：CAIZHI
年，卷(期)：2011(12)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_caiz201112068.aspx