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針對小口徑不銹鋼管道自動焊設(shè)備機(jī)械部分的設(shè)計原則有以下三點(diǎn)：

(1)功能性原則：滿足小口徑不銹鋼管道自動焊對小口徑不銹鋼管道的行走、擺動、送絲、位置調(diào)整等機(jī)構(gòu)的自動運(yùn)行功能，并且實現(xiàn)焊接過程的穩(wěn)定性(減小電機(jī)啟停對焊機(jī)的振動沖擊，盡量使得機(jī)身運(yùn)動部件緊湊，質(zhì)量輕，盡量減少慣性力)，焊接工藝的可調(diào)性，焊后焊縫質(zhì)量的優(yōu)良，同時還要滿足在焊接過程中的操作簡便、安全、環(huán)保等眾多的要求。

(2)模塊化設(shè)計原則：由于需要焊接的不銹鋼管道口徑存在一定的變化范圍，因此需要小口徑不銹鋼管道自動焊設(shè)備能適應(yīng)不同尺寸不銹鋼管道的焊接，配備與機(jī)械系統(tǒng)相匹配的不同尺寸的可快速拆卸的模塊化配件，有利于快速高效的解決待焊件的尺寸適配問題。針對擺動機(jī)構(gòu)、驅(qū)動電機(jī)及變速器等易損件開發(fā)出相應(yīng)的配件，使得部件更換簡單、快速。

(3)高精度設(shè)計原則：由于不銹鋼管道的口徑比較小，并且要求焊槍在焊接時不斷擺動，對擺動范圍進(jìn)行精確控制，以確保不銹鋼管道焊接后兩不銹鋼管道同軸度較高并且焊縫質(zhì)量良好，因此小口徑不銹鋼管道自動焊的的設(shè)計精度成為考慮的問題之一。這就需要在機(jī)械機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)兩方面進(jìn)行考慮。機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，機(jī)電一體化系統(tǒng)的響應(yīng)速度和精度受機(jī)械零部件的傳動類型(齒輪傳動、齒輪齒條、同步帶以及其他非線性傳動部件等)以及零件本身的質(zhì)量精度影響較大，因此在設(shè)計選型期間就要把零部件的傳動間隙、傳遞精度、是否模塊化等一些列問題考慮在內(nèi)。

小口徑不銹鋼管道自動焊的研究要求能實現(xiàn)焊接小車在圓周上的高精度運(yùn)行，不能出現(xiàn)焊接過程中的電機(jī)抖動問題，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計以及電機(jī)選型時要考慮到實際的負(fù)載在圓周各位置的變化、運(yùn)動時重力以及各種摩擦阻力的變化。軟件方面選擇對步距角小、細(xì)分?jǐn)?shù)多得電機(jī)進(jìn)行編程控制，減小誤差。根據(jù)上述原則，小口徑不銹鋼管道自動焊的軌道采用鉸鏈?zhǔn)降姆煮w結(jié)構(gòu)，在能完成焊接小車穩(wěn)定行走的基礎(chǔ)上，還能保證焊接設(shè)備的快速拆裝，因為鉸鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展性使得其可以使用的不銹鋼管道半徑范圍較大，滿足了一套焊接設(shè)備可以對不同口徑不銹鋼管道焊接的要求，同時也滿足了模塊化設(shè)計、拆裝方便、可替換性強(qiáng)等要求。其次針對焊接小車的行走結(jié)構(gòu)、送絲機(jī)構(gòu)、擺動機(jī)構(gòu)、位置調(diào)整機(jī)構(gòu)等機(jī)械結(jié)構(gòu)以及控制系統(tǒng)進(jìn)行可行性、優(yōu)劣性的分析，找出最優(yōu)搭配選項，因此列出了小口徑不銹鋼管道自動焊功能技術(shù)矩陣進(jìn)行研究和選擇。

在進(jìn)行功能設(shè)計時每個機(jī)構(gòu)都有幾種選擇途徑，以小口徑不銹鋼管道自動焊運(yùn)行穩(wěn)定、精度高、能迅速響應(yīng)控制參數(shù)的變化為目標(biāo)，使該設(shè)備能夠完成不銹鋼管道的自動化焊接，經(jīng)過比較分析功能方案選擇如下：焊槍擺動選擇絲杠傳動：滿足體積小，擺動距離可以自由調(diào)節(jié)；焊機(jī)行走選擇齒輪齒條傳動：效率高，傳動平穩(wěn)；送絲機(jī)構(gòu)選擇齒輪傳動：傳動平穩(wěn)，效率高；信息處理選擇有檢測傳感器：跟蹤準(zhǔn)確，反饋及時；控制功能選擇單片機(jī)控制：快速處理、控制靈活、價格便宜；動力方面，為降低成本行走機(jī)構(gòu)選擇帶有編碼器功能的步進(jìn)電機(jī)；送絲機(jī)構(gòu)選擇直流電機(jī)，因為直流電機(jī)調(diào)速性能好，使得送絲過程穩(wěn)定；擺動和升降機(jī)構(gòu)選擇步進(jìn)電機(jī)，因為步進(jìn)電機(jī)沒有累計誤差。

針對小口徑不銹鋼管道自動焊控制電機(jī)的選型要求，要求控制電機(jī)的比功率大，即性能強(qiáng)大，也就是電機(jī)的單位質(zhì)量輸出的功率大。

根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)動特性可以知，電機(jī)比功率大，則電機(jī)的加減速扭矩大，就能使得電機(jī)加減速時運(yùn)行平穩(wěn)，減少失步和過沖的發(fā)生，因此能減小振動和噪音、提高運(yùn)行精度、滿足起停頻繁的工作要求，符合小口徑不銹鋼管道自動焊設(shè)備的設(shè)計要求。