CN108526670A - 一种用于炮弹减旋片的数控点焊机 - Google Patents

一种用于炮弹减旋片的数控点焊机 Download PDF

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刘萌
李雪梅
包丽
王兴国
崔有正
魏迎吉
徐岩
季昊维
薛清斌
刘鹏
张瑞鹏
曹璟玉
田俊杰
吕文瑞
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Abstract

本发明涉及炮弹零件加工机械技术领域，具体为一种用于炮弹减旋片的数控点焊机，包括床身底座、点焊机驱动装置、主轴驱动装置、点焊机和数控系统；所述床身底座上固定设置主轴驱动装置，所述主轴驱动装置旁侧设置有所述点焊机驱动装置，所述点焊机驱动装置上固定设置有点焊机，所述主轴驱动装置、所述点焊机和所述点焊机驱动装置均与所述数控系统连接；本发明通过设置炮弹壳体和减旋片专用点焊机，通过数控主轴驱动装置、所述点焊机和所述点焊机驱动装置保证焊接位置的准确性，同时，通过自动化焊接，增加焊接效率并且减少焊接劳动力。

Description

一种用于炮弹减旋片的数控点焊机
技术领域
本发明涉及炮弹零件加工机械技术领域，尤其涉及一种用于炮弹减旋片的数控点焊机。
背景技术
随着先进技术的发展，传统的手工焊接已经不能满足焊接生产工艺要求，未来的焊接工艺势必要提高焊接机械化和自动化水平。比如焊机实现程序控制、数字控制等；研制从准备、焊接到质量检测全过程自动化的专用焊机；在自动焊接生产线上，推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人，可以大大提高焊接生产水平，改善焊接安全条件。
电阻焊技术作为焊接学科的一个重要组成部分，随着新材料、新技术、微机技术和电力电子技术的不断进步，电阻焊技术出现了前所未有的发展。在电阻焊设备中，点焊机的应用范围最广，缝焊机和对焊机相对较小，专用电阻焊机所占比例就更小一些。
传统的用于炮弹壳体和减旋片焊接一般用点焊机结合焊接模具进行手工焊接。其焊接方式存在以下弊端：生产效率低，工人劳动强度大，焊接点的位置精度差。
发明内容
本发明克服了上述现有技术的不足，提供了一种用于炮弹减旋片的数控点焊机。本发明通过设置炮弹壳体和减旋片专用点焊机，通过数控主轴驱动装置、所述点焊机和所述点焊机驱动装置保证焊接位置的准确性，同时，通过自动化焊接，增加焊接效率并且减少焊接劳动力。
本发明的技术方案：
一种用于炮弹减旋片的数控点焊机，包括床身底座、点焊机驱动装置、主轴驱动装置、点焊机和数控系统；所述床身底座上固定设置主轴驱动装置，所述主轴驱动装置旁侧设置有所述点焊机驱动装置，所述点焊机驱动装置上固定设置有点焊机，所述主轴驱动装置、所述点焊机和所述点焊机驱动装置均与所述数控系统连接。
进一步的，所述点焊机驱动装置包括X轴驱动装置、Y轴驱动装置和Z轴驱动装置，所述X轴驱动装置固定设置在所述床身底座上，所述X轴驱动装置上固定设置有Y轴驱动装置，所述Y轴驱动装置上固定设置有所述Z轴驱动装置，所述Z轴驱动装置上端固定设置有点焊机。
进一步的，所述X轴驱动装置包括X轴伺服电机，所述X轴伺服电机输出轴通过联轴器与一组X轴丝杠固定链接，所述X轴丝杠的两端还通过轴承设置在X轴底座上，所述X轴丝杠上设置有一组X轴丝母，所述X轴丝母外端套设有一组X轴滑座，所述X轴滑座下端面还加工有两组对称设置的移动滑槽，所述X轴丝杠两侧分别设置有一组移动导轨，所述移动导轨以X轴丝杠为中线对称设置，每组所述移动导轨上均设置有两组移动滑块，每两组所述移动滑块还分别通过螺纹连接件固定设置在所述移动滑槽内，所述X轴滑座上固定设置有所述Y轴驱动装置。
进一步的，所述Y轴驱动装置包括一组Y轴底座，所述Y轴底座固定设置在所述X轴滑座上，所述Y轴底座上通过轴承固定设置有一组Y轴丝杠，所述Y轴丝杠端部通过联轴器与一组驱动手轮固定连接，所述Y轴丝杠上设置有一组Y轴丝母，所述Y轴丝母外端套设有一组Y轴滑座，所述Y轴滑座还通过两端的侧面滑板设置在Y轴底座上，所述Y轴滑座上端固定设置有所述Z轴驱动装置。
进一步的，所述Z轴驱动装置包括支架，所述支架固定设置在所述X轴滑座上，所述支架上固定设置有升降气缸，所述升降气缸的活动端上固定设置有上托板，所述上托板的另一端固定设置有导向柱，所述导向柱下端设置有安装弹簧，所述安装弹簧下端还与所述电焊枪固定链接。
进一步的，所述主轴驱动装置包括A轴驱动装置和尾座驱动装置，所述A轴驱动装置和所述尾座驱动装置均固定设置在所述床身底座上，所述A轴驱动装置和所述尾座驱动装置相对设置。
进一步的，所述A轴驱动装置包括A轴伺服电机和A轴底座，所述A轴底座一端固定设置有一组安装立板，所述A轴底座上还通过两组压板固定设置有一组主轴箱体，所述主轴箱体内加工有一组主轴通孔，所述主轴通孔内通过轴承安装有一组A轴主轴，所述A轴主轴的一端与一组转盘固定连接，所述A轴主轴的另一端通过联轴器与所述A轴伺服电机的输出轴固定连接，所述A轴伺服电机设置在所述安装立板的一侧且A轴伺服电机的输出轴穿过所述安装立板与所述联轴器连接。
进一步的，所述尾座装置包括尾座底板，所述尾座底板通过螺栓固定在所述床身底座上，尾座底板上固定设置有一组尾座支撑架，所述尾座支撑架上设置有一组尾座气缸，所述尾座气缸的活动端固定设置有一组顶杯，所述顶杯与所述转盘相对设置，且所述顶杯和所述转盘分别与炮弹减旋片的两端相配合。
进一步的，所述数控系统采用北京凯恩帝K1000M数控系统。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
本发明将位移机构由传统的链式传动改为滚珠丝杠，减小了传动误差；旋转主轴由传统的齿轮传动改为伺服电机直连，有效的减小分度定位误差；
本发明工艺结构简单实用，焊接质量稳定可靠，Z轴驱动装置由数控系统控制多行程气缸完成工作过程逻辑关系，可以进行行程补偿，点焊时枪头对工件的正压力稳定，保证壳体焊点均匀，无击穿和突起，满足工艺要求
本发明使炮弹壳体和减旋片的焊接工艺过程更稳定，大大的消除了人为因素对焊接工艺过程的干扰；在设计时考虑主轴可夹持的工件尺寸可调，同时还可以通过改变数控程序，完成对不同数量及不同形式的焊点进行焊接。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的X轴驱动装置的结构示意图；
图3是图2的侧视图；
图4是本发明的Y轴驱动装置的机构示意图；
图5是图4的侧视图；
图6是Z轴驱动装置的结构示意图；
图7是图6的侧视图；
图8是图7的A-A面剖视图；
图9是A轴驱动装置的结构示意图；
图10是图9的剖视图；
图11是尾座装置的结构示意图；
图12是图11的剖视图；
图13是本发明炮弹减旋片的焊点示意图。
图中1-床身底座；2-点焊机驱动装置；3-主轴驱动装置；4-点焊机；21-X轴驱动装置；22-Y轴驱动装置；23-Z轴驱动装置；31-A轴驱动装置；32-尾座装置。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明。
结合图1-图12本实施例公开的一种用于炮弹减旋片的数控点焊机，包括床身底座1、点焊机驱动装置2、主轴驱动装置3、点焊机4和数控系统；所述床身底座1上固定设置主轴驱动装置3，所述主轴驱动装置3旁侧设置有所述点焊机驱动装置2，所述点焊机驱动装置2上固定设置有点焊机4，所述主轴驱动装置3、所述点焊机4和所述点焊机驱动装置2均与所述数控系统连接。
具体的，所述点焊机驱动装置2包括X轴驱动装置21、Y轴驱动装置22和Z轴驱动装置23，所述X轴驱动装置21固定设置在所述床身底座1上，所述X轴驱动装置21上固定设置有Y轴驱动装置22，所述Y轴驱动装置22上固定设置有所述Z轴驱动装置23，所述Z轴驱动装置23上端固定设置有点焊机4。
具体的，所述X轴驱动装置21包括X轴伺服电机211，所述X轴伺服电机211输出轴通过联轴器与一组X轴丝杠212固定链接，所述X轴丝杠212的两端还通过轴承设置在X轴底座213上，所述X轴底座213固定设置在所述床身底座1上，所述X轴丝杠212上设置有一组X轴丝母214，所述X轴丝母214外端套设有一组X轴滑座215，所述X轴滑座215下端面还加工有两组对称设置的移动滑槽216，所述X轴丝杠212两侧分别设置有一组移动导轨217，所述移动导轨217以X轴丝杠212为中线对称设置，每组所述移动导轨217上均设置有两组移动滑块218，每两组所述移动滑块218还分别通过螺纹连接件固定设置在所述移动滑槽216内，所述X轴滑座215上固定设置有所述Y轴驱动装置22；X轴为数控直线轴，用X轴伺服电机带动滚珠丝杆螺母副控制点焊机的左右进给运动；伺服电机通过联轴器带动滚珠丝杠，驱动滑座在滑道上移动，将滚珠丝杠的旋转运动转化为滑座的直线运动，使滑座移动的距离和各个焊接点的位置更加精确。
具体的，所述Y轴驱动装置22包括一组Y轴底座221，所述Y轴底座221固定设置在所述X轴滑座215上，所述Y轴底座221上通过轴承固定设置有一组Y轴丝杠222，所述Y轴丝杠222端部通过联轴器与一组驱动手轮223固定连接，所述Y轴丝杠222上设置有一组Y轴丝母224，所述Y轴丝母224外端套设有一组Y轴滑座225，所述Y轴滑座225还通过两端的侧面滑板设置在Y轴底座221上，所述Y轴滑座225上端固定设置有所述Z轴驱动装置23。
具体的，所述Z轴驱动装置23包括支架，所述支架固定设置在所述X轴滑座215上，所述支架上固定设置有升降气缸231，所述升降气缸231的活动端上固定设置有上托板232，所述上托板232的另一端固定设置有导向柱233，所述导向柱233下端设置有安装弹簧234，所述安装弹簧234下端还与所述电焊枪4固定链接；气源进入升降气缸，带动上托板12等相关零件向上运动，使焊枪头垂直方向升起60mm，然后A轴旋转和X轴水平移动，带动专用卡具及固定其一起的工件到达预定位置，即点焊起始位置。
具体的，所述主轴驱动装置3包括A轴驱动装置31和尾座装置32，所述A轴驱动装置31和所述尾座驱动装置32均固定设置在所述床身底座1上，所述A轴驱动装置31和所述尾座驱动装置32相对设置。
具体的，所述A轴驱动装置31包括A轴伺服电机311和A轴底座312，所述A轴底座312一端固定设置有一组安装立板，所述A轴底座312上还通过两组压板固定设置有一组主轴箱体313，所述主轴箱体313内加工有一组主轴通孔，所述主轴通孔内通过轴承安装有一组A轴主轴314，所述A轴主轴314的一端与一组转盘315固定连接，所述A轴主轴314的另一端通过联轴器与所述A轴伺服电机311的输出轴固定连接，所述A轴伺服电机311设置在所述安装立板的一侧且A轴伺服电机311的输出轴穿过所述安装立板与所述联轴器连接。
具体的，所述尾座装置32包括尾座底板321，所述尾座底板321通过螺栓固定在所述床身底座1上，尾座底板321上固定设置有一组尾座支撑架322，所述尾座支撑架322上设置有一组尾座气缸323，所述尾座气缸323的活动端固定设置有一组顶杯324，所述顶杯324与所述转盘315相对设置，且所述顶杯324和所述转盘315分别与炮弹减旋片的两端相配合；尾座采用气缸顶紧，保证运动及顶紧时平稳可靠，旋转主轴由传统的齿轮传动改为轴承与伺服电机直连，提高了主轴的回转精度及可靠性，有效的减小分度定位误差。
具体的，所述数控系统采用北京凯恩帝K1000M数控系统。
本发明的工作过程：
数控点焊机总体四轴(A轴、X轴、Y轴和Z轴)装在数控点焊机专机基座(床身)上，电气控制元件装在基座(床身)内部；数控系统操作面板安装在基座侧面；零件装夹在A轴工装部位，工装部分直径可调，尾座采用气缸顶紧可左右移动调整并固定。
数控点焊机采用HNC-180XP T3数控系统，数控系统二轴控制，分别为X、A轴；X轴为数控直线轴，Z轴为工控自动机械控制及电器气缸控制。
数控点焊机焊接过程中，先进行焊枪的对中调节，手动调节Y轴，调节后锁死固定。在数控系统控制下，数控轴X轴、A轴联动控制，用X轴伺服电机带动滚珠丝杆螺母副控制点焊机的左右进给运动，在定位轴向焊点位置的同时，减旋片长度246mm，厚度0.8-1mm，材料为10#钢。炮弹壳体直径88mm，高度400mm，壳体厚度5mm，材料为30CrMo，热处理HRC37-42。以典型零件为例，如图13所示，每个炮弹壳体在圆周方向均匀地焊接4个减旋片，每个减旋片上有2排焊点，第一排21个，第二排5个；每个减旋片上被击穿的焊点数量不超过2个，且不得在相邻位置；所有点焊处，壳体均不许被击穿和产生内壁金属突起，焊接零件的径向变形量应小于0.3mm，径向拉脱力为21000N；数控旋转轴A轴带动夹具控制工件的圆周进给运动，定位周向焊点位置。X轴、A轴定位结束后，Z轴用气缸控制焊枪的上、下运动及压紧运动，气缸带动焊枪进行焊接动作，焊枪得电由行程开关控制，并延时断电，气缸下腔得气，焊枪升起；焊接压紧力靠气缸及弹簧力实现，压力大小由气压控制，用气压表显示压力，易于观察。
以上实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于炮弹减旋片的数控点焊机，其特征在于：包括床身底座(1)、点焊机驱动装置(2)、主轴驱动装置(3)、点焊机(4)和数控系统；所述床身底座(1)上固定设置主轴驱动装置(3)，所述主轴驱动装置(3)旁侧设置有所述点焊机驱动装置(2)，所述点焊机驱动装置(2)上固定设置有点焊机(4)，所述主轴驱动装置(3)、所述点焊机(4)和所述点焊机驱动装置(2)均与所述数控系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于炮弹减旋片的数控点焊机，其特征在于，所述点焊机驱动装置(2)包括X轴驱动装置(21)、Y轴驱动装置(22)和Z轴驱动装置(23)，所述X轴驱动装置(21)固定设置在所述床身底座1上，所述X轴驱动装置(21)上固定设置有Y轴驱动装置(22)，所述Y轴驱动装置(22)上固定设置有所述Z轴驱动装置(23)，所述Z轴驱动装置(23)上端固定设置有点焊机(4)。
3.根据权利要求2所述的一种用于炮弹减旋片的数控点焊机，其特征在于，所述X轴驱动装置(21)包括X轴伺服电机(211)，所述X轴伺服电机(211)输出轴通过联轴器与一组X轴丝杠(212)固定链接，所述X轴丝杠(212)的两端还通过轴承设置在X轴底座(213)上，所述X轴底座(213)固定设置在所述床身底座(1)上，所述X轴丝杠(212)上设置有一组X轴丝母(214)，所述X轴丝母(214)外端套设有一组X轴滑座(215)，所述X轴滑座(215)下端面还加工有两组对称设置的移动滑槽(216)，所述X轴丝杠(212)两侧分别设置有一组移动导轨(217)，所述移动导轨(217)以X轴丝杠(212)为中线对称设置，每组所述移动导轨(217)上均设置有两组移动滑块(218)，每两组所述移动滑块(218)还分别通过螺纹连接件固定设置在所述移动滑槽(216)内，所述X轴滑座(215)上固定设置有所述Y轴驱动装置(22)。
4.根据权利要求3所述的一种用于炮弹减旋片的数控点焊机，其特征在于，所述Y轴驱动装置(22)包括一组Y轴底座(221)，所述Y轴底座(221)固定设置在所述X轴滑座(215)上，所述Y轴底座(221)上通过轴承固定设置有一组Y轴丝杠(222)，所述Y轴丝杠(222)端部通过联轴器与一组驱动手轮(223)固定连接，所述Y轴丝杠(222)上设置有一组Y轴丝母(224)，所述Y轴丝母(224)外端套设有一组Y轴滑座(225)，所述Y轴滑座(225)还通过两端的侧面滑板设置在Y轴底座(221)上，所述Y轴滑座(225)上端固定设置有所述Z轴驱动装置(23)。
5.根据权利要求4所述的一种用于炮弹减旋片的数控点焊机，其特征在于，所述Z轴驱动装置(23)包括支架，所述支架固定设置在所述X轴滑座(215)上，所述支架上固定设置有升降气缸(231)，所述升降气缸(231)的活动端上固定设置有上托板(232)，所述上托板(232)的另一端固定设置有导向柱(233)，所述导向柱(233)下端设置有安装弹簧(234)，所述安装弹簧(234)下端还与所述电焊枪(4)固定链接。
6.根据权利要求1所述的一种用于炮弹减旋片的数控点焊机，其特征在于，所述主轴驱动装置(3)包括A轴驱动装置(31)和尾座装置(32)，所述A轴驱动装置(31)和所述尾座驱动装置(32)均固定设置在所述床身底座(1)上，所述A轴驱动装置(31)和所述尾座驱动装置(32)相对设置。
7.根据权利要求6所述的一种用于炮弹减旋片的数控点焊机，其特征在于，所述A轴驱动装置(31)包括A轴伺服电机(311)和A轴底座(312)，所述A轴底座(312)一端固定设置有一组安装立板，所述A轴底座(312)上还通过两组压板固定设置有一组主轴箱体(313)，所述主轴箱体(313)内加工有一组主轴通孔，所述主轴通孔内通过轴承安装有一组A轴主轴(314)，所述A轴主轴(314)的一端与一组转盘(315)固定连接，所述A轴主轴(314)的另一端通过联轴器与所述A轴伺服电机(311)的输出轴固定连接，所述A轴伺服电机(311)设置在所述安装立板的一侧且A轴伺服电机(311)的输出轴穿过所述安装立板与所述联轴器连接。
8.根据权利要求7所述的一种用于炮弹减旋片的数控点焊机，其特征在于，所述尾座装置(32)包括尾座底板(321)，所述尾座底板(321)通过螺栓固定在所述床身底座(1)上，尾座底板(321)上固定设置有一组尾座支撑架(322)，所述尾座支撑架(322)上设置有一组尾座气缸(323)，所述尾座气缸(323)的活动端固定设置有一组顶杯(324)，所述顶杯(324)与所述转盘(315)相对设置，且所述顶杯(324)和所述转盘(315)分别与炮弹减旋片的两端相配合。
9.根据权利要求1所述的一种用于炮弹减旋片的数控点焊机，其特征在于，所述数控系统采用北京凯恩帝K1000M数控系统。
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