第1篇:有关自动焊接在机械加工中的应用论文
有关自动焊接在机械加工中的应用论文
自动焊接在机械加工中的应用
摘 要:随着科学技术的不断进步,自动焊接在设备和工艺方面有了新的发展和突破。自动焊接在机械加工中的大规模应用,在很大程度上提高了机械加工的生产质量与效益。本文主要对自动焊接的工作原理、优势以及在机械加工中的应用进行了相关论述。
自动焊接;机械加工;应用
随着科学技术的不断进步,计算机信息化程度的提高和自动控制技术的不断发展,使得焊接自动化技术也发生了巨大的变化。目前,自动焊接作为一种高效、节能、环保的焊接方式,其应用越来越受到人们的重视。
一、自动焊接技术的工作原理
自动焊接技术是将焊接原理、自动控制原理、机械运动原理等进行了有机结合的一种加工技术,它实现了焊接过程的自动化。在自动焊接技术中,通过工件夹紧机构、脱料机构、焊枪夹紧机构、焊枪气动调节机构等装置完成了对工件和焊接设备的安装与定位,再通过导轨床体、转动机构、转动转台、气动尾顶滑台机构等装置实现了焊枪与工件的前后、左右、上下运动。
当前,自动焊接技术不仅采用了上述的各种原理和技术,同时大量运用了数字化技术和人工智能化技术,使得自动焊接技术向更高的一个技术平台延伸。埋弧焊、等离子弧焊、激光焊、激光复合焊、MIG/MAG焊、TIG焊、机器人焊接等都是自动焊接常用的设备与方法[1]。
二、机械加工行业对自动焊接的需求
在当今这个科学技术如此发达的时代,以往那种手动焊接技术已经很难满足时代发展的需要,随着自动焊接技术的不断发展,该技术对机械行业造成了非常深远的影响,自动焊接技术已经成为机械加工领域中不可缺失的一部分。我国于五年前就已经成为了世界上最大的钢材消耗国,用钢量已经超过了2亿吨,2014年我国的焊接材料生产总量为568万吨,其中仅埋弧焊丝的产量占比约10.5%,59.6万吨,年均增长率保持在10%左右。截止目前为止,从我国焊接领域的现状来看,自动焊接及时满足了机械加工领域中以下四个方面的需求。
(一)降低了人工成本
从企业的成本方面来讲,自动焊接技术因其工作效率高,大大降低了人工成本。在当今这个人工成本高涨的时代,自动焊接技术大大缓解了企业的用人成本,因此降低了企业的投入成本。
(二)降低了焊接危害
焊接技术被人们认为是一种对工作者身体有害的工种,手动弧焊中产生的弧光、烟尘、高温对人体的健康有着较大的影响,同时长时间的焊接操作对于工作者来讲是属于高强度的劳动。随着自动焊接技术的应用,不仅降低了工作者的劳动强度,还进一步缓解了人工焊接对工作者带来的压力与危害。
(三)满足了较高的焊接质量要求
对于高强度的焊接作业要求,如果仅仅是依靠人工手动来完成,焊接质量难以保证。随着科学技术的不断发展和人们对产品质量要求的不断提高,对于需要焊接加工的产品也逐渐向精细化、多元化的方向倾斜。因此,自动焊接因其种种优势取代了人工手动焊接。
(四)满足了企业竞争的要求
随着我国市场化经济的不断发展,企业之间的竞争力也在不断的升温,随着机械加工与制造行业全球化的到来,一个企业焊接设备与焊接工艺的好坏直接决定了该企业的核心竞争力[2]。自动焊接作为一种高效、节能、环保的先进加工设备和工艺,无疑在很大程度上提高了企业的竞争力。
三、自动焊接在机械加工中的.应用
自动焊接设备是一种具有较高自动化程度的焊接设备,属于自适应控制类专机。它通过自身配备的传感器与电子检测线路,可自动跟踪焊缝的轨迹导向,甚至还可以自动完成对焊接参数地设置与调整。此外,它还能够利用诸如视觉传感触角传感器、光敏传感器等高等级传感器,通过与计算机系统、软件、数据库的配合,实现对参数调整的智能化,且人工操作十分简便。但是由于受到很多条件的限制,智能化焊接在实际生产中的应用较少 [3]。本文主要从自动化焊接专机与焊接机器人两方面来探讨自动焊接在机械加工中的应用。
(一)自动化焊接专机的应用
自动化焊接专机常用于一些大型设备的批量生产中,双丝焊接是自动化焊接专机采用的主要焊接方式,比如在推土机的焊接生产中,双丝焊接主要应用于主臂和车架的焊接。自动化焊接专机的使用大大提高了机械加工的生产效率,双丝焊接的效率一般是人工单丝焊接的2倍,而且采用双丝焊接,熔深较深,焊缝的力学性能更好。焊接自动化专机可用于直线、曲线等多种形式焊缝的焊接,焊接效率高,焊接过程中焊件的变形小,质量易于保障,适合大批量生产作业,同时还具有操作简单、成本低廉、安全可靠等优点,在机械加工中的应用较为广泛。自动化焊接专机具有很高的性价比。
(二)焊接机器人的应用
焊接机器人因其柔性化和数字化程度高、精度高、焊接质量稳定等特点,在机械制造企业的生产能力与竞争力方面起了非常重要的作用。焊接机器人在复杂的焊件中表现更为优异,它能够满足复杂焊接件的加工要求。
但是,由于焊接机器人成本高、操作难度大、结构复杂、价格高等特点,暂时还不能大规模地用于生产。另外,在采用焊接机器人进行焊接时的焊前准备工作,如组装、打底焊等,还得借助人工操作的方式完成[4]。另一方面,由于焊接机器人无法很好的自动跟踪焊缝,接触寻位的效果也不尽人意,窄小空间无法施焊等缺点,焊接机器人在结构和功能方面还需要不断进行研究改进。
四、结语
随着机械制造行业的不断发展,对产品质量与性能的要求也越来越高,自动化焊接专机和焊接机器人等自动焊接设备具有高质量、高效率等优势,越来越受到机械制造企业的推崇与青睐。由此,我们可以看出自动焊接技术不仅传承了传统手工焊接的优势,还不断改进了其的劣势。自动焊接在机械加工中的广泛应用,不仅使焊接产品的质量得到了保障,降低了焊接的成本,还改善了焊接加工的环境,减少了对焊接加工者的伤害。因此,我们应结合实际情况,要不断地引进学习先进的自动焊接技术,使我国自动焊接的技术不断地向更高水平迈进。
参考文献
[1] 王金涛.基于PLC控制的环形焊缝自动焊接系统[D].山东大学,2013.
[2] 聂新刚,顾莹.移动式焊接专机[J].机械工程师,2013,(02):88-89.
[3] 王斌. 试论自动焊接在机械加工中的运用[J].科技创新导报,2013,(13):117.
[4] 陈善本,吕娜.焊接智能化与智能化焊接机器人技术研究进展[J].电焊机,2013,(05):28-36.
第2篇:机械加工论文
机械加工论文
摘要:在头脑奥林匹克竞赛的桐木结构承重长期题中,桐木条和胶水黏合如何达到二次承压极限是个值得研究的问题。本文是笔者多年来的研究,针对15克桐木结构二次承压中的桐木加工的方法、材料力学问题进行剖析,提出了机械加工使切削工具更精准,并尝试完善机械加工的方法,籍此提出个人的一些观点,让更多的同学参与其中。
关键词:机械加工;削角器;桐木条承重
15克桐木二次承压结构比赛的设计是材料力学的问题。桐木承压结构先通过数学和物理的计算设计,然后将精选的桐木条通过手工工艺,做成几何形状。通过三秒胶黏合,使其与预先计算设计好的结构在材料力学和造型美学上完美结合。加工工艺贯穿整个设计制作过程,这不但要有好的数学和物理的计算与设计,还要有很好的手工制作精度。为了使木材能在更高精确度上成型和控制,切削工具必须精准。
1、最佳承压极限结构的空心圆管方案分析
要使桐木承压结构有足够的稳度,成形后的结构底座的占地面积得尽可能宽。支撑柱在受压中要保持稳定需要足够的直径长度比[1]。支撑柱做成空心体可以增加直径,圆是在任何方向上都是对称均匀的,研究证明空心圆管结构是承压的最佳设计方案。制作木管的方法是把木条削成等腰梯形,然后围着一根直径合适的钢圆棒黏合成正多边形,再打磨内外表面,磨成圆管。黏合时先把加工后的桐木黏合成两个半圆柱体,再把两个半圆柱体黏成一个圆柱体,木条根数一定是偶数。木条的根数越多,木材和胶水的融合度越高,对精确度要求就越高。因为在工艺的精度较低的情况下黏合面切削得不平整,会导致胶水堆积在黏合缝,不与木材融合,降低荷载比。只有胶水被木材的平整黏合面均匀吸收才可以提升结构的稳固强度。在工艺精度低的情况下,木条根数越多,出问题的概率越大。也就是说木条根数越多,对工艺的精确度的依赖性越强,要达到预知计算好的精确度,使用的切削工具必须由机械精确加工。
2、正十八边形使用的削角器设计分析
根据多次试验的圆管结构分析,十八根宽3.1mm的等腰梯形木条拼成圆管木材对胶水的吸收恰好达到饱和点,此时木材和胶水的质量比是最合适的比例。正十八边形圆管要把原规格为1.5mm×3.2mm×1000mm的桐木条,切成长20.6cm两个对应侧面边缘削成80°的斜角。进行精确的手工切割得借助10°削角器。削角器是由两块20.0mm×30.0mm×216mm的304不锈钢砖组合成,内部镶嵌固定的六角螺丝、导轨、弹簧。两枚内六角螺丝固定两块钢砖作为一个整体,移动弹簧使两块钢砖可以灵活开合,两块钢砖重合平面形成10°斜面。在较低一侧钢砖底部加钻两个螺丝孔固定底座。在上边一侧的钢砖可以移动,上开一个深3.14mm宽1.50mm的直角槽。底座用10mm厚电木板制作大小236mm×220mm的底板。用法:将木条夹在直角槽里,压下手柄夹紧木条,用界纸刀把木条平推削成底角80°的等腰梯形。
3、机械加工削角器的制作分析
看似简单的削角器是机械工艺的定制产品。削角器的精确度,直接影响能否切出精准的80°斜面的木条。而且,直接影响空心圆管的强度,从而影响整个结构的受力。
3.1削角器的精度对结构的影响
削角器槽深3.14mm是为了使削出的等腰梯形木条黏合成正十八边形管后内切圆直径略大于17.73mm,再进行手工打磨,并用五十分度游标卡尺校对。当圆管受压,不失稳时任何高度上的截面受压力相等。但当它失稳,产生弯曲时,中部弯矩最大。通过手工打磨做到中点处外径在17.72mm至17.74mm之间,两端口外径在17.66mm至17.68mm之间。整条圆管平均外径是17.70mm,从中点到端口截面有细微变化,能稍微提高圆管的纵向稳度。削角器制作时,切削钢砖工艺不恰当容易造成最关键的斜面角度边缘磨损。这样导致削切木条时的精确度下降,黏合面不够平整。在工艺精度低的情况下只能减少木条数量,对精度的要求得降低。
3.2减少误差成为关键
机械加工工艺对削角器精度的影响主要体现在加工工艺的几何误差。特别是打磨工艺过程的每一道工序和每一个环节都会对削角器的'质量产生直接的影响,采用的机械成型运动产生的误差是存在的。这就要求切削工具在加工过程中,要严格执行工艺标准,提高精度[2]。
3.3技术人员的水平和素质是机械成型的决定因素
制作削角器要求操作人员和技术人员有较高的工艺水平和综合素质,具有机械加工成型的技术与经验的专业知识,并结合设备的技术条件因地制宜。削角器采用的加工原理并不复杂,当技术人员技术水平高、责任心强可以保证加工精度,更重要的是产生的误差在允许的范围内,可以满足实际运用。目前,笔者所在的学校条件有限,联系的工厂所能做出的削角器精度不够,最关键的是钢砖边缘不平整且角度不够精准。导致削切木条时的精确度下降,黏合面不够平整。经过反复地削切木条练习,笔者虽然渐渐适应了削角器不规范的部位,平均黏合缝大小0.065mm,黏合缝还不能控制在0.01mm以下,受制于机械加工的工艺问题。
4结语
经过多次试验,从材料力学的研究出发,到发现机械加工对结构承重的重大影响。在不断地提升自我能力的过程中发现了问题的实质,在今后的研究中尽可能地加以完善,为研究实践提供了方向。
参考文献:
[1]吕建雄.蒋佳荔.木材动态黏弹性基础研究[M].科学出版社,2015.
[2]任妙芳.浅析机械加工精度的影响因素及提高措施[J].机械研究与应用,2010(2):124-126.
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