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摘 要:本文對閃光對焊的機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行了過程分析，并根據(jù)閃光對焊的工藝過程設(shè)計了PLC控制時序。采用PLC控制，在硬件的基礎(chǔ)上，通過軟件編程能夠提高控制的靈活性。采用PLC控制能夠保證控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性及焊接質(zhì)量。
閃光對焊作為一種先進(jìn)的焊接技術(shù)，具有無需添加焊接材料、生產(chǎn)率高、成本低、易于操作等優(yōu)點(diǎn)。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，焊接的零件截面越來越大，遇到了一些技術(shù)問題，如焊接加熱難、生產(chǎn)率低、產(chǎn)品合格率低等。為了解決閃光對焊中存在的這些問題，許多焊接工作者對閃光對焊工藝過程進(jìn)行了一系列的研究，創(chuàng)建了高效率、低能耗的閃光對焊方法，如脈沖閃光對焊法、程序降低電壓閃光對焊法�？刂崎W光對焊工藝過程，使之在保證焊接質(zhì)量的前提下盡可能提高生產(chǎn)率，是我們一直以來追求的目標(biāo)�？紤]到影響閃光對焊焊接質(zhì)量的因素，本文利用PLC系統(tǒng)來控制閃光對焊工藝過程，實現(xiàn)了對焊接質(zhì)量控制的目的，從而提高了閃光對焊的生產(chǎn)率。
1 機(jī)械機(jī)構(gòu)及過程分析
1.1 閃光對焊的機(jī)械裝置及動作過程
如圖1所示為閃光對焊的機(jī)械裝置，其動作過程分析如下：
1.1.1 預(yù)調(diào)
閃光對焊焊接工藝前期準(zhǔn)備工作，即機(jī)械機(jī)構(gòu)的調(diào)整、焊接參數(shù)的選取等。閃光對焊的主要規(guī)范參數(shù)有：調(diào)伸長度、閃光速度、閃光電流密度、頂鍛速度、頂鍛壓力、夾緊力等。
調(diào)試完成后，將工件裝卡到工作臺上。
1.1.2 夾緊與定位
按下啟動按鈕，電磁閥PQ1、PQ2、PQ3線圈帶電，壓縮氣體經(jīng)過三大件流入夾緊氣缸1、2上氣室，壓縮氣體推動活塞桿向下運(yùn)動壓緊工件1、2，直到壓緊開關(guān)閉合為止。
同時從氣泵流出的氣體經(jīng)三大件進(jìn)入定位氣缸3的上氣室,推動定位桿向上運(yùn)動，為工件對準(zhǔn)準(zhǔn)確定位。定位結(jié)束，電圖1 閃光對焊的機(jī)械裝置磁閥PQ3線圈去電，定位桿彈回。
1.1.3 焊接
接通焊接開關(guān)，保持電磁閥PQ1、PQ2 和PQ4線圈帶電，電磁閥PQ5線圈不帶電，壓力氣體經(jīng)低壓三大件，進(jìn)入推進(jìn)氣缸4右氣室，推動活塞桿、動夾具帶動工件2向工件1運(yùn)動，直到工件1、2接觸，達(dá)到預(yù)先設(shè)定的位置，推進(jìn)開關(guān)閉合。工件1、2接觸的瞬間，即開始通電加熱。當(dāng)閃光加熱達(dá)到預(yù)定溫度時，電磁閥PQ5線圈帶電，壓縮氣體經(jīng)過高壓三大件推動推進(jìn)氣缸、動夾具以很大的壓力進(jìn)行快速頂鍛。隨即切斷焊接電流，并保持一段時間，使接頭冷卻、凝固。焊接時間到，斷開焊接開關(guān)，焊接過程結(jié)束。
1.1.4 復(fù)位
電磁閥PQ4、PQ5線圈去電，推進(jìn)氣缸氣路換向，低壓氣體進(jìn)入推進(jìn)氣缸4左氣室推動推進(jìn)氣缸帶動工作臺向右運(yùn)動，推進(jìn)氣缸4復(fù)位。電磁閥PQ1、PQ2線圈去電，氣路換向，壓緊觸頭彈回，氣缸1、2復(fù)位。此時，一次閃光對焊焊接過程已完成，所有裝置原位等待，準(zhǔn)備進(jìn)入下一焊接循環(huán)。
1.2 閃光對焊時序分析
由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)部件較多且各部件動作存在時序性，故先做出工藝時序圖，便于時序分析。閃光對焊焊接過程可概括為：預(yù)調(diào)—定位—夾緊—推進(jìn)—焊接—頂鍛—保持—復(fù)位等幾個階段。如圖2所示為閃光對焊工藝過程時序圖。
2 PLC控制過程的實現(xiàn)
2.1 PLC型號的選擇
PLC，即可編程控制器是以自動控制技術(shù)、微計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，目前已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、化工、焊接等各個領(lǐng)域。根據(jù)閃光對焊焊接工藝要求及價格等諸多因素，在此選用了歐姆龍公司生產(chǎn)的CPM1A系列的PLC，該系列主機(jī)按I/O點(diǎn)數(shù)分為10點(diǎn)、20點(diǎn)、30點(diǎn)和40點(diǎn)四種。實驗中選擇了30點(diǎn)的PLC主機(jī)，電源類型為DC24，晶體管輸出。該種機(jī)型設(shè)有18個輸入點(diǎn)（00000～00011，00100～00105），12個輸出點(diǎn)（01000～01007，01100～01003）,其結(jié)構(gòu)緊湊、功能性強(qiáng)，具有很高的性價比，適合于小規(guī)�？刂啤�
2.2 PLC的I/O分配
根據(jù)閃光對焊工藝要求，占用了PLC的17個輸入點(diǎn)（00003～00009，00100～ 00107， 及00000和00001兩個高速計數(shù)輸入端） ，7個輸出點(diǎn)（01000～ 01006），具體I/O分配如下表所示。
2.3 PLC與外圍電路的連接
用可編程控制器（PLC）代替時間繼電器，實際上是以“軟”繼電器（編程元件）代替“硬”繼電器（實際元件）。為實現(xiàn)此要求，首先應(yīng)對原控制系統(tǒng)中的控制要求和動作過程進(jìn)行分析，在明確劃分控制過程各個狀態(tài)及其動作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計PLC的外圍電路。
如圖3所示為根據(jù)PLCI/O分配表設(shè)計的PLC外圍電路圖，可以準(zhǔn)確方便地控制閃光對焊動作過程，實現(xiàn)自動控制的目的。
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