薄壁不銹鋼環(huán)管成形及焊接工藝研究

熊長煒　范四立　舒雨鋒

摘 要：針對企業(yè)生產(chǎn)工藝中主要問題，對生產(chǎn)工藝進(jìn)行了分析，提出了采用激光切割連接件的工藝方法。設(shè)計(jì)了回轉(zhuǎn)焊接工作臺(tái)的臺(tái)面、壓緊機(jī)構(gòu)和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，還需配套自動(dòng)焊接機(jī)構(gòu)，才可以提高工作效率和降低成本。

關(guān)鍵詞：小直徑薄壁不銹鋼管；環(huán)形焊接；焊接

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.006

1 企業(yè)產(chǎn)品工藝現(xiàn)狀

企業(yè)的產(chǎn)品（如圖1所示）是由連接管1、連接管2、小環(huán)管、大環(huán)管和中心進(jìn)氣管件（如圖2所示）等多個(gè)薄壁不銹鋼管焊接而成，其中有兩個(gè)不銹鋼管需要由直管彎曲成圓環(huán)形。產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)考慮到外形的美觀，大環(huán)管的外徑?19mm，管壁厚為1mm大環(huán)管的環(huán)形外徑為?619mm；連接件1、連接件2和小環(huán)管的外徑是?16mm，管壁厚為1mm，小環(huán)管的環(huán)形外徑?316mm；中心進(jìn)氣管件的外? 27mm，在其上開M20螺紋進(jìn)氣接口；中心進(jìn)氣管件的螺紋連接用于燃?xì)膺M(jìn)氣，在大環(huán)管和小環(huán)管上分別開有12和6個(gè)?4小孔用于燃?xì)獬鰵?。產(chǎn)品主要用于戶外休閑設(shè)備碳爐燃?xì)廨斔图捌淙紵糜谝按痘蛘邞敉馊∨a(chǎn)品主要外銷到歐洲和美洲大陸。

2 環(huán)管成形及焊接工藝技術(shù)分析

企業(yè)使用6m長的直管彎成彈簧形狀后切割，再焊接成大環(huán)管和小環(huán)管，成形后的環(huán)管其形狀不規(guī)則，造成與其他管件的焊接處的縫隙大小不一樣，縫隙相差較大，焊接困難，焊接效率很低。經(jīng)過對企業(yè)產(chǎn)品成型和焊接工藝分析，總結(jié)有以下幾項(xiàng)問題存在。

（1）由6m長直管彎成螺旋管（如圖3和圖4所示）后經(jīng)過切割，兩端切口圓截面中心相距19mm（如圖5），經(jīng)過強(qiáng)行壓平后，大環(huán)管的周長比實(shí)際的要長，誤差為1.9%；小環(huán)管的周長也比實(shí)際長，誤差為2.7%；這種情況雖然對環(huán)管成形影響不大，誤差較小，但還是有影響。

（2）連接件1和連接件2的切口成型采用沖壓工藝，沖出的切口粗糙和和理論尺寸相差太大，如圖6和圖7所示，這是造成焊接處的縫隙大最主要的原因，理論焊縫如圖8和9所示。

（3）焊接工作臺(tái)2的固定槽太過松弛，沒有起到應(yīng)有的限制固定作用。

3 成形及焊接工藝技術(shù)改進(jìn)

經(jīng)過對企業(yè)環(huán)管成形工藝及焊接工藝分析后，采取以下方案改進(jìn)。

（1）拋棄連接件1 和連接件2的沖壓成形工藝方法，采用激光切割成形的方法，這樣的產(chǎn)品相對接近理論形狀和尺寸精度，如圖11所示。

（2）小環(huán)管采用單獨(dú)焊接工作臺(tái)1進(jìn)行焊接，如圖10 所示，將一圈螺旋管壓入圖5平臺(tái)槽中，將焊接處放在如圖10所示開口處焊接成為環(huán)管初步設(shè)計(jì)環(huán)形槽的直徑為?17mm。

（3）設(shè)計(jì)出新的焊接工作臺(tái)2臺(tái)面結(jié)構(gòu)如圖12所示，臺(tái)面由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。

焊接工作臺(tái)2的壓緊機(jī)構(gòu)中壓件1有2個(gè)，壓件2有4個(gè)，支撐件4個(gè)，氣缸一個(gè)。氣缸伸出時(shí)，壓件壓緊大環(huán)管和小環(huán)管。

（4）將焊接成環(huán)管的小環(huán)管、4個(gè)連接件1、4個(gè)連接件2 、大環(huán)管和中心進(jìn)氣管件全部放在焊接工作臺(tái)2上，整體焊接。將小環(huán)管和大環(huán)管放入焊接工作臺(tái)2后，按下壓緊按鈕，機(jī)構(gòu)將大環(huán)管和小環(huán)管壓住，然后放入連接件1和連接件2，再焊接。

（5）焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)如圖14所示。當(dāng)上面焊接完成后，由左右兩個(gè)水平伸縮氣缸伸出，左右兩個(gè)夾緊氣缸夾緊大環(huán)管，上下伸縮氣缸伸出將整個(gè)焊接件舉起，由步進(jìn)電機(jī)將整個(gè)焊接件翻轉(zhuǎn)180度后，上下伸縮氣缸縮回，加緊氣缸松開，水平伸縮氣缸縮回，進(jìn)行背面焊接。

（6）設(shè)計(jì)出自動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)焊槍自動(dòng)焊接，設(shè)計(jì)焊槍的運(yùn)動(dòng)軌跡，編制焊接控制程序。焊接工作臺(tái)設(shè)有4個(gè)工位，每次旋轉(zhuǎn)1/4周，旋轉(zhuǎn)一次，換一個(gè)工位。

4 總結(jié)

企業(yè)認(rèn)可生產(chǎn)工藝改進(jìn)方法，短期的投入成本較多，長期的成本是降低了；減少了人工，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。工藝改進(jìn)的難度最大投入最多的核心內(nèi)容機(jī)器視覺自動(dòng)焊接系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化。

課題項(xiàng)目：東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院政校行企項(xiàng)目，編號：政校行企201504

作者簡介：熊長煒（1982-），男，河南信陽人，碩士研究生，教師，主要研究方向：產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造和機(jī)電控制技術(shù)教學(xué)與技術(shù)研究。endprint