第24卷第8期2007年8月机械设计JOURNALOFMACHINEDESIGNVol.24No.8Aug.20073自动筒装焊丝生产线反求设计实例张君,吴振勇,杜玉明(天津大学机械工程学院,天津300072)摘要:介绍了基于反求工程原理的自动筒装焊丝生产线的设计。简述了该生产线的结构特点和工作原理。考虑我国机械及自动控制行业的设计习惯,对从国外引进的生产线做了部分改进和创新,旨在实现该种焊丝包装设备的国产化。关键词:反求工程;筒装焊丝;国产化:TH122;TQ055.9文献标识码:A:1001-2354(2007)08-0069-02船舶焊接技术是推进快速造船的关键技术之一,焊接成本占船体建造成本的30%～50%[1],焊接技术的发展将为建立现代造船模式提供技术支撑。当前,我国迫切需要提高船舶焊接技术的综合水平,实现焊接自动化。由此,近年出现一种为焊接自动化提供必要条件的高质量、高效率且容量大的焊丝包装方法———筒装焊丝。筒装焊丝净重一般为200kg～350kg,用这种焊丝进行焊接既提高焊材利用率,又能减少焊缝接头。在焊丝包装方面,我国立足于国内自主开发,已经研制出采用单片机控制的焊丝高速层绕机,其技术指标能达到主轴转速0～500r/min,绕卷焊丝规格<0.8mm,<1.0mm,<1.2mm和<1.6mm,稳定层绕速度最高可达20m/s[2,3]。但是,大容量筒装焊丝的包装技术在我国还未完全开发,尚需引进。据不完全统计,目前国内药芯焊丝的生产企业已达30家以上,拥有药芯焊丝生产线50条以上,而且还在逐年增长。因此,筒装焊丝自动生产线在国内有着巨大的发展空间,实现其国产化将为我国焊接机械化、自动化向更高层次发展贡献力量。反求工程的主要目的是为了改善技术水平、提高生产率和增强经济竞争力。世界各国在机械行业中,应用反求工程消化吸收先进技术和经验,给了人们很多有益的启示。据统计,各国70%以上的技术源于国外,反求工程作为掌握新技术的一种手段,可使产品研制周期缩短40%以上[4]。该文基于反求工程原理,以从国外引进的自动筒装焊丝生产线为对象,分析其工作原理,探索引进产品中的关键技术,并结合实际应用对其结构进行改进,对需由国外进口的高成本部件进行自主研发。1结构特点及工作原理图1为自动筒装焊丝生产线的结构简图。该生产线分为两部分,左侧部分为放线机,右侧部分为筒装机。其工作原理为:放线机主轴旋转放出焊丝后,焊丝经过导轮、筒装机张紧装置,在校直器中完成校直后被喷雾润滑送入转筒,再由转筒和旋转工作台的运动配合完成焊丝在包装纸筒内部的缠绕。其中,放线机的放丝速度借助筒装机的张紧装置来进行自动控制。转筒和旋转工作台为该生产线的设计关键。1导轮;2张紧装置;3校直器;4绞盘;5压紧辊;6润滑器;7飞轮;8转筒;9升降支架;10旋转工作台;11丝筒卡盘;12振动底板图1自动筒装焊丝生产线结构简图为了保证焊接质量,工业上使用的筒装焊丝都要求焊丝抻出时不打卷,送丝平稳。由于焊丝在筒内呈弯曲状态,如果要求抻出时不发生卷曲,必须在焊丝入筒时每圈预弯360°。此筒装机采用的预弯方法是设计出一个转筒,转筒上方的联接轴设通孔,用以通过焊丝,转筒内壁上布置两条螺旋管(为了不影响校直质量,螺旋管盘绕的螺旋线节距较大)。其中一条螺旋管用于送丝,另一条只做平衡用。转筒外径适当小于焊丝包装纸筒内径,转筒高速旋转,由其内部螺旋管放出焊丝,纸筒固定于旋转工作台上做低速偏心转动,旋转工作台根据焊丝盘绕量自动升降。该预弯方法的原理是,用自动焊接时筒内焊丝抻出的逆过程来设计焊丝的包装方法,转筒内壁的螺旋管模拟焊丝抻出时的形态。包装前,在完成穿丝步骤后,将焊丝头固定在筒内。包装时,焊丝完成校直并被喷雾润滑后(即进入转筒前),处于符合焊接要求的理想平直状态。焊丝穿出转筒上方的联接轴,在转筒螺旋管中完成预弯,然后盘绕在包装纸筒内,这一过程所受的力被保持下来,直到焊接时焊丝被抻出,该预弯力才能被释放,焊丝恢复平直状态。3收稿日期:2007-01-27;修订日期:2007-05-29基金项目:天津市重大科技攻关项目(043185011(4))作者简介:张君(1983-),女,天津人,天津大学机械工程学院硕士研究生,专业方向:机械设计及理论。70机械设计第24卷第8期由此,焊丝入筒满足预弯要求,并且由于采用了偏心设计,筒内焊丝分散均匀。旋转工作台底部安装振动电机,定时振动,...