半自動直線電弧焊焊接運條訓練輔具設計

李海龍 梁存真 趙旭

（鄭州大學機械工程學院，河南 鄭州 450001）

半自動直線電弧焊焊接運條訓練輔具設計

李海龍 梁存真 趙旭

（鄭州大學機械工程學院，河南 鄭州 450001）

半自動直線電弧焊焊接運條訓練輔具，可供參加工程訓練實習的在校學生或從事焊接工作的初級操作人員使用。本文在分析半自動直線電弧焊焊接運條訓練輔具設計原理的基礎上，探討技術方案，并闡述應用范圍，以期能為相關人員提供參考。

電弧焊；訓練輔具；半自動化

使用電弧焊進行焊接操作時，需要使夾持焊條的焊鉗橫向平移和垂向下降運動相互配合，既要使焊條在焊接表面的運動速度基本保持不變，又要使焊條的消耗速度保持均勻，這樣才能焊出合格、美觀的焊縫。使用者進行焊接操作時，合理、穩定的運條動作是保證焊縫質量合格的關鍵。

采用全手工運條方式，在進行較為復雜的焊接操作時具有更大的靈活性，但同時對使用者的技術水平要求相對較高［1］。當焊接操作為單一工作場景（如直線焊接）時，采用手工運條同樣要求使用者具有較高的操作水平，但這會造成人力資源浪費，導致焊接工作效率較低。

1 設計原理

針對全手工焊接方式在單一場景（直線焊接）操作中存在的問題，本文描述了一種半自動直線電弧焊焊接運條訓練輔具裝置（以下簡稱運條訓練輔具或裝置），裝置上安裝有調速電機，為裝置運動提供動力，使焊接時焊鉗的橫向平移和縱向下降運動在電機的勻速驅動下完成，達到運動速度基本恒定的目的。進行直線焊接時，焊鉗的橫向和縱向移動均為勻速運動，所以上述兩個運動的合運動也是勻速直線運動。在裝置上安裝一直線導軌，在焊接過程中，該導軌和待焊直線保持一定角度，并將焊鉗安裝在導軌滑塊機構上，通過傳動機構，電機即可驅動滑塊在導軌上移動，使焊鉗的橫向和縱向移動能互相聯動。裝置上安裝的直線導軌角度可調，通過調節導軌角度改變焊鉗橫向運動和縱向運動的聯動關系。裝置采用調速電機，可調節滑塊在導軌上的運行速度，通過對導軌角度和電機轉速的調節，使該裝置能滿足不同規格焊條或焊縫的焊接需要。

2 技術方案

2.1 基本組成

依據前述原理設計的運條訓練輔具由支撐立柱組件、角度可調直線導軌組件、電機及其控制裝置、焊鉗吊架及其傳動機構和帶導向銷的焊鉗五部分組成，如圖1所示。

2.2 支撐立柱組件

支撐立柱組件包括U型夾和支撐立柱，U型夾安裝在支撐立柱下端，用于將立柱夾緊在電焊平臺上。U型夾上設置有調整螺栓，可將其上方安裝的立柱調整至和電焊平臺工作表面垂直并固定支撐立柱組件的位置；立柱上方安裝電機調速器，靠近立柱上下兩端，在立柱上設置有出線口，用于通過電纜；立柱上有可移動支座，能在立柱上滑動，支座上安裝有鎖緊螺釘，用于固定調整完畢后的支座位置，支座還通過轉軸和聯結板連接了直線導軌組件的聯結板。

圖1 焊接訓練輔具組成圖

2.3 角度可調直線導軌組件

直線導軌一端通過聯結板和轉軸銷安裝在可移動支座上，使直線導軌組件可圍繞該轉動副在一定角度內轉動，從而調整直線導軌與電焊平臺工作面的角度。轉動副上設置有角度刻度盤，聯結板安裝在轉軸上，可圍繞轉軸轉動。聯結板另一端安裝有直線導軌，驅動電機也安裝在聯結板上。直線導軌的另一端設置有磁性表，通過在磁性表立柱上安裝的卡扣，將直線導軌另一端連接在磁性表上，通過調整卡扣高度與前述立柱上安裝的可移動支座配合調整直線導軌角度，磁性表底座吸附于電焊平臺工作面，通過磁性固定其位置。

2.4 電機及其控制裝置

電機及其控制裝置用于為裝置運動提供動力。電機安裝在聯結板上，通過線纜與立柱上方安裝的電機調速器連接，可實時調整電機轉速，從而改變電機驅動的滑塊在直線導軌上的移動速度。調速器電纜穿過立柱后，連接了電動機腳踏開關，可控制電機啟停。

2.5 焊鉗吊架及其傳動機構

直線導軌上安裝有焊鉗吊架及其傳動機構，焊鉗吊架上的滑塊可沿直線導軌滑動，滑動的驅動力由驅動電機提供，電機轉軸上安裝有主動帶輪，在直線導軌另一端安裝有被動帶輪座，座上安裝被動帶輪，環形皮帶安裝在兩個帶輪上，焊鉗吊架上有皮帶夾，當皮帶夾夾緊皮帶，即可在皮帶的帶動下，使焊鉗吊架在直線導軌上移動，移動速度可通過調整電機轉速控制，被動帶輪上有張緊彈簧，使皮帶始終保持張緊狀態。皮帶夾結構如圖2所示。

圖2 皮帶夾結構示意圖

2.6 帶導向銷的焊鉗

焊鉗通過吊環和吊架彈簧與焊鉗吊架連接，焊鉗頭部安裝有焊鉗導向銷，焊鉗導向銷穿過吊環，在調整好焊條焊接角度后，通過吊環上安裝的緊定螺釘將焊鉗固定，吊環軸向安裝四個吊架彈簧，使吊環連接到吊架上，在彈簧彈力作用下，既能使焊鉗在運條過程中比手工運條穩定，并能根據焊接情況使焊鉗在吊架上進行小幅調整，使用者可根據焊接情況對焊接位置、焊條角度、焊接路線進行微調，也能使裝置適應焊工的不同操作手法［2］。帶導向銷的焊鉗結構如圖3所示。

圖3 帶導向銷的焊鉗結構示意圖

3 安裝與使用

3.1 安裝與調整

調整并鎖緊U型夾調整螺栓使支撐立柱處于鉛垂位置，調整并鎖緊緊定螺栓，使帶刻度盤的可移動支座處于合適高度，調整并鎖緊轉軸銷、磁性表座，使直線導軌處于合理斜度，其偏轉角度依據可移動支座上的刻度盤確定；打開電動機腳踏開關并調整電機調速器使調速電機至合適的轉速驅動環形皮帶運動，應用皮帶夾夾持環形皮帶使吊環在運動組件上沿直線導軌隨動，將帶焊鉗導向銷的焊鉗置入吊環中隨動運條；工作運動方向從直線導軌的左上方運動到右下方。

3.2 操作步驟

松開皮帶夾手動滑移運動組件部分至右上方后夾緊皮帶夾，夾持焊條—將帶焊鉗導向銷的焊鉗插入吊環—焊條起弧—踏下腳踏開關—電機運轉—隨動運條—至尾端收弧—關閉腳踏開關—松開皮帶夾手動滑移運動組件部分至右上方待下次運條—脫出帶焊鉗導向銷的焊鉗—更換焊條待下次運條。

4 應用范圍

本運條訓練輔具主要用于平焊操作，適用的焊縫形式主要為對接焊縫和搭接焊縫，若進行適當適應性改造，也可用于其他焊縫施焊位置及焊縫連接形式。

5 結束語

運條訓練輔具通過仿照標準的直線焊接運條動作，使用者在輔具的運動約束下，運條動作更加貼近理想的運動情況，能更加方便、快捷地進行直線焊接，焊出合格、美觀的焊縫。

本裝置結構緊湊，通過調節直線導軌角度和電機轉速可以滿足不同規格焊條或焊縫的焊接需要。另外，使用者容易掌握本裝置，特別適合焊接初學者操作使用，同時本裝置制造工藝技術簡單，便于推廣應用。

［1］ 劉家發.焊接手冊［M］.北京：機械工業出版社，2007.

［2］ 張曉東，王興華.幾種施焊手法對管道鎢極氬弧焊焊接質量的影響［J］.焊接，2017（2）：36-39.

Designof Training Device for Semi-automatic Linear Welding

Li HailongLiang CunzhenZhao Xu
（College of Mechanical Engineering,ZhengZhou University，ZhengZhou Henan 450001）

Training devices for semi-automatic linear welding,are used for internship students participated in engineering training and beginners with less welding experience.Based on the analysis of semi automat?ic linear electric arc welding operation training auxiliary design principle,to explore the technical scheme,and expounded the application scope,in order to provide reference for the related personnel.

arc welding；training device；semi automation

TG931

A

1003-5168（2017）11-0053-03

2017-10-09

李海龍（1970-），男，大專，高級工程師，研究方向：機械制造工藝學、焊接技術。

梁存真（1978-），男，碩士，講師，研究方向：機械設計、滑動軸承技術。