基于S7-200PLC的汽车后桥焊接专机控制系统

潘垚锟，刘波

(中北大学 机械与动力工程学院，山西 太原030051)

    针对汽车后桥焊接生产现状进行研究，提出了一种低成本的后桥自动焊接专机。以S7-200PLC为核心设计汽车后桥壳焊接专机控制系统，利用昆仑通态触摸屏设计人机交互界面，通过变频器实现对专机伺服电机的精准控制，该专机系统性能稳定、操作简便，具有较高的自动化程度。焊接产品焊缝均匀、过渡平滑，质量符合后桥壳设计工艺要求，可在小批量车型的设计生产中推广使用。

    后桥是汽车关键部件之一，起支撑作用，受力复杂，承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力［1-2］。焊接是后桥生产制造过程中主要的加工方式，对于大批量、自动化程度要求高的大型汽车企业，常采用机器人工作站焊接生产线的方式，通过一个个工作站的焊接作业，完成对后桥的焊接。对于小批量或者专职零部件生产的企业，从经济成本的角度来看，可以采用焊接专机来替代工作站，采取气动或电动控制夹紧，用PLC控制整个系统完成整个焊接过程。本文介绍的就是这样一种由PLC控制的低成本、高精度的后桥焊接专机系统，专机在设计时采用伺服电机控制工件，从而达到更高的精度。 

1系统简介

    该专机系统需要焊两道焊缝，分别是桥壳盖与桥体之间的焊缝和桥体与加强圈之间的焊缝。这两道焊缝为两道规则的圆形环焊缝［3］，从设计和经济的角度分析，采用“焊枪不动，工件旋转”的设计方案。在工件定位夹紧、气缸将焊枪送进到位后，开始送丝引弧，进行焊接作业。在此过程中，焊枪固定不动，由专机系统通过驱动器控制伺服电机带动工件以一定的速度进行旋转，完成焊接。

    采用二氧化碳和氩气混合气保护焊的焊接方法进行自动焊接，具有生产效率高、对油锈不敏感、焊接变形小、冷裂纹倾向小、采用明弧焊接、操作简单、成本低等优点，同时避免了单独使用二氧化碳气体焊出的焊缝发黑、飞溅物较多的缺点。

2机械系统和工艺流程

    专机系统可分成机械系统和电气系统。专机系统整体构造如图1所示，包括电气柜、焊机电源、焊枪、气缸等。为便于装卡，在专机焊接前一道工序时，已将桥壳盖、桥体和加强圈之间进行了点焊，使之相连。采用三爪卡盘定位，压紧气缸压紧的方式对工件进行定位夹紧。三爪卡盘撑出对工件定位，仅剩x方向的转动自由度［4］，压紧气缸起固定作用，保证加工精度。三爪卡盘一端用来定位工件，另一端与伺服电机相连，焊接时，通过伺服电机带动三爪卡盘进而带动工件旋转。焊枪固定在送......

作者简介：潘垚锟（1990—），男，江西玉山人，中北大学硕士研究生，主要研究方向为机电液系统的状态监测及智能控制。
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