[发明专利]铝合金变极性等离子弧焊(VPPA)焊接专机

说明书

本发明公开了铝合金变极性等离子弧焊(VPPA)焊接专机，各个连接件(4)的设计都尽量做到了各个调节自由度的零点位置正好符合焊接专机的调节机构的中点位置。并在每一层基础上都做了绝缘处理。焊接专机的顶层装有焊接专用的送丝机(2)。变极性等离子焊接专机的整体结构设计采用串联连接的方式，在以上各个机构的调节过程中，造成其余机构对焊枪以及焊丝姿态的变化，故达到了解耦合设计的目标。随着航空工业的发展，铝合金变极性等离子弧穿孔焊应运而生。本发明是一套集多自由度于一体，变极性等离子焊枪的专用焊接调节设备，是国内少有的针对焊接工艺进行设计与制作的焊接设备，对于等离子的焊接工艺研究具有至关重要的作用。

技术领域

本发明是一种应用于变极性等离子焊接的多功能焊接专机，属于机械结构设计领域。

背景技术

随着汽车领域、重型机械以及航空航天的飞速发展，焊接的结构形式呈现出复杂多样化的发展趋势。为了适应不同的焊接结构件以及焊接工艺，具有不同的焊接专业特点的焊接专机逐渐成为工程机械制造行业的必要装备。随着航空工业的发展，铝合金因其密度低、高强度、良好的切削加工性能以及优异的力学结构在航空航天领域广泛应用，铝合金变极性等离子弧穿孔焊应运而生。铝合金的高效、优质焊接促进了航天事业的稳步发展，但是其焊接方式、焊接工艺对于工装要求极高，使得其在复杂焊接结构的自动焊接中难以应用。焊接自动化的飞速发展使焊接专机得到了质的进步，通过分析铝合金等离子弧穿孔焊接在自动化焊接中的应用现状，决定设计一款集焊枪调节机构的伸缩、横移、旋转，焊丝调节机构的伸缩、横移，以及焊丝角度的调节等六个自由度与一体的微型铝合金变极性等离子弧焊(VPPA)焊接专机，以期实现在自动化焊接的同时，操作者可以进行的辅助调节。

发明内容

焊接专机左视图如图1所示，图2焊接专机右视图,针对变极性等离子弧焊接的设计工艺，焊接示意图如图3，焊接专机的主要运动单元包括焊枪调节机构的伸缩单元、横移单元或旋转单元，焊丝调节机构的伸缩单元、横移单元，以及焊丝角度的手动调节。焊接专机可以实现等离子焊枪准确到达焊接位置的同时，针对不同的焊接工艺实现焊丝位置的微调，而且基于调节机构的精准度，在焊接过程中也可进行操作，能达到更好的焊接效果。

针对焊接过程的安全性，为了避免危险事故的发生，焊接专机的各个调节机构都装有三个光电限位开关，防止发生撞枪、短路等意外，同时零点限位，可以确保每次焊接完成之后焊接专机的自动归零。在确保各个调节单元达到解耦调解的同时，各个调节单元的行程可以达到焊接过程中的调节要求，追求在最小误差的基础上实现最安全的操作方式。

本发明采用的技术方案为铝合金变极性等离子弧焊(VPPA)焊接专机，焊接专机的安装是以机架(10)作为整个专机的基座，负责支撑安装在专机上的所有单元。机架(10)为铝合金材料的方管外形，中间为圆形通孔，在机架(10)前端装有焊枪旋转调节机构(11)，焊枪旋转调节机构(11)作为等离子焊枪(1) 和机架(10)的连接机构。机架(10)的一侧装有焊枪伸缩调节机构(6)，机架 (10)的下边装有的焊枪横移调节机构(7)，通过L型连接件(8)和丝杠滑块模组(9)的配合实现机架(10)的横向移动，并在此基础上做串联纵向调节。机架(10)的上面装有焊丝调节机构，采用分层叠放安装的方式，焊丝伸缩调节机构(5)、焊丝横移调节机构(3)通过连接件(4)串联在一起，为节省安装空间，焊丝的横移机构为同步带传动方式。各个连接件(4)的设计都尽量做到了各个调节自由度的零点位置正好符合焊接专机的调节机构的中点位置。并在每一层基础上都做了绝缘处理。焊接专机的顶层装有焊接专用的送丝机(2)。变极性等离子焊接专机的整体结构设计采用串联连接的方式，在以上各个机构的调节过程中，造成其余机构对焊枪以及焊丝姿态的变化，故达到了解耦合设计的目标。到此，完成了多自由的焊接专机的设计。

图4为焊接专机的设计流程图。铝合金变极性等离子弧焊(VPPA)焊接专机的设计是以变极性等离子焊枪(1)为设计基准，实施过程如下：