核心提示：　　（西安理工大學，陜西西安可編程序控制器對微電機加工制作中的定子鐵心、電機殼體TG自動焊接實現過程程序控制。兩焊機通過采用氣動、液壓和無級調速電機等元器件，實現了高質量、高效率、自動化和和低成本，滿

　　（西安理工大學，陜西西安可編程序控制器對微電機加工制作中的定子鐵心、電機殼體TG自動焊接實現過程程序控制。兩焊機通過采用氣動、液壓和無級調速電機等元器件，實現了高質量、高效率、自動化和和低成本，滿足了部分電機生產廠家的需求。

　　微電機的定子鐵心制作有鉚接、扣片、膠結、焊接等多種加工工藝，其中焊接件以質量高、成本低而得到廣泛應用。焊接件是將定子鐵心以硅鋼片為原料，經剪切、沖制等加工工藝后，再將疊片緊固疊壓焊接而成。從工藝角度看，定子焊接采用鎢極氬弧焊（TG）不加填充焊絲，利用熔化母材本體可獲得比較理想的焊接效果。因為定子沖片疊壓后相當于厚壁工件，控制電弧電壓、焊接電流和焊接速度可在較寬的參數范圍內獲得較好的焊縫成型。采用自動焊接方法，焊接效果更為理想。

　　1微電機定子焊接工藝在微電機定子焊接工藝的發展過程中曾先后采用過手工電弧焊、C2氣體保護電弧焊、氬弧焊、等離子焊和激光焊等焊接工藝。從焊接工藝性看，后三種焊接方法比較理想，而前兩種工藝方法明顯存在成形差和飛濺大的不足。又因為等離子焊接和激光焊接設備投資大，而且不易實現多頭自動焊，使其應用受到限制。鎢極氬弧焊因其具有電弧穩定、焊接參數易于控制、無飛濺和焊接成本低的相對優勢，因而成為微電機定子焊接的理想工藝。電機定子疊片材料一般采用冷乳或熱乳硅鋼片，其可焊性能良好，尤其在采用氬弧焊時，因焊縫區有惰性氣體保護，使得焊后焊縫質量相當好。只是當帶有較多的油污時，容易產生氣孔缺陷。焊接時，焊槍固定不動，定子鐵心疊片沿軸向相對運動，依靠焊接電弧熔化鐵心外圓U形工藝槽或沖片預留焊接工藝凸點形成連續縱焊縫制作定子鐵心。

　　考慮到實現定子疊片自動定位疊壓夾緊和自動焊接的一體化工藝要求，結合分析定子待焊部位是平行于其軸的外圓部位，可以利用機械運動，使其在垂直于定子平面的方向上同時完成定子的夾緊、定位，自行移動焊接功能。油壓機的機械運動符合上述要求，因此選用一臺雙缸三梁四柱油壓機為主機，充分利用油壓機工作時的機械運動，來實現裝夾、定位和焊接等一系列工序，根據手工焊的經驗，制定工藝參數，其后分別對實現焊接功能的機械、電氣控制部分進行相應的設計改造以使其能夠滿足定子自動焊接工藝需要。自動焊接時同時將由數臺焊機提供電源的數把焊槍一次引弧，同時焊接，完成多道焊縫的一次焊接成形。其焊接工藝參數參見表1表1鎢極氬弧焊工藝參數焊接電流I焊接速度V氬氣流量弧長壓制力F 2定子自動焊機結構原理及自動焊接程序焊機主要由機械部分、焊接電源和控制系統三部分組成。機械部分有三墚四柱油壓機、定子疊片定位漲芯夾具和焊槍定位調整裝置；焊接電源根據鐵心設計工藝要求的焊道數可選用三臺或四臺WS160型鎢極手工氬弧焊機（依設計要求）。定位漲芯胎具分別安裝在由上油缸驅動的活動中墚夾頭和下油缸活動工作面上，同時兩側安裝銅合金引弧板和收弧板。根據實際需要，數把焊槍按其相對焊接位置固定在油壓機固定工作臺面上（可調）。選擇雙缸油壓機，利用上下油缸獨立的相對運動對定子疊片實現定位壓緊，自動焊接和頂出焊件的操作。由于油壓機的主要功能是實現縱向運動，對定子疊片定位夾緊、自動焊接等相對運動，所以選擇油壓機時所考慮的主要參數是滑塊行程、公稱壓力，為此選擇了YB32200型四柱萬能液壓機。YB32系列液壓系統完成的主要動作有：上缸活塞：滑塊的快速下行、慢速加壓、保壓、泄壓、快速回程及在任意點的停止；下缸活塞的頂出、退回等。保持原液壓系統功能不變，只對控制電路稍做修改即能完成定子自動焊各項功能。焊機結構如所示。

　　定子焊機自動焊接程序為：放置疊片―定位夾緊―多頭自動焊―松開工件―頂出工件以上程序中，除了放置零件（并按下下行開關）這一項由人工手動完成外，其余四項都由自產需要，焊機具有“急停”控制和手動調整功能，以便在必要或在緊急情況下實現關機和手動操作執行調整及修復焊件。為此要求油壓機液壓系統具有所示的工作循環圖。

　　45.保壓下行（焊接）6.松開工件（上缸復位）7頂出工件（下缸復位）用PLC控制器完成相應電氣控制功能具有工作可靠、設定程序方便的特點。IO接口輸入端：手動自動選擇、上缸下行按鈕、焊接停止下行限位1kX、上缸回程到位開關2kX和下缸回程到位3kX以及手動控制：上缸下行、上行回程和下缸頂出、回程；輸出端共有上缸上、下行電磁閥、下缸上、下行電磁閥和焊接電源通斷開關5個控制對象。

　　自動焊接開始時，接通焊接電源和油泵開關，選擇自動操作，按下上缸下行按鈕1YA通電，上缸快速下行；當上缸定位錐頭接觸工件時，液壓缸5上腔壓力升高，液控單向閥I1關閉，加壓速度便由液壓泵流量來決定，執行慢速加壓，此時錐芯插入漲套，漲套沿徑向漲開（自動定位），在漲套漲至徑向尺寸的同時壓套也將鐵心壓緊；當加壓至成，緊機構的左右夾緊塊和c頂出機構的三只頂遍也郵House.All 3YA，上下缸帶動所夾持工件下行，同時接通焊接高頻引弧開關，在銅合金起弧板上引燃電弧并執行立向上焊操作；下行焊接至收弧板時碰到行程開關1KX，熄弧、1YA和3YA斷電，工件停止運動，同時接通2YA上缸執行快速回程；上缸復位后接通2KX此時2YA斷電、上缸停，4YA接通下缸帶動工件返回（頂出）至接通3KX下缸在原位停（復位），取下工件，一個焊接循環結束。油路系統參見YB32200型液壓機系統圖。

　　微電機殼體采用卷筒焊接方法生產，具有制造工藝簡單，材料利用率高，生產成本低，生產周期短，重量輕等特點。以下介紹一種采用TG自動焊卷筒式機殼的全自動焊機技術特點。

　　1焊接工藝及自動焊機結構原理微電機鋼板殼體是以薄壁（2mm左右）冷乳拉伸鋼板為原料經下料、卷圓后，焊接加工制成。冷乳鋼板可焊性良好，采用TG焊接方法可以在合理的焊接電流和焊接速度匹配條件下得到良好的焊縫成形，尤其是在焊縫背面通保護氣體時，單面焊雙面成形，焊接效果更佳。自動焊接工藝要求工件保證嚴格的下料尺寸，確保經卷圓和焊前對中后基本無接縫間隙，以此保證不加焊絲TG焊也可獲得良好焊縫成形。

　　自動焊機主要由焊接電源、機械部分和控制部分三部分組成：焊接電源可采用市售手工鎢極氬弧焊電源（如WS系列），最好是帶有遞增、衰減功能，這樣再與引弧、收弧塊的綜合作用下電機外殼兩端頭焊縫成形更佳；幾械部分是用來執行保證焊縫的質量和完成自動焊接過程各項機械運動（包括承載放置零件，對中，夾緊，焊接，放松，頂出等）功能，主要由氣動元器件、電機和部分機械加工件組成；控制部分用來調控各項機械運動過程準確無誤地執行，最終得到滿意的焊接零件，通過PLC控制器實現。

　　機械裝置主要包括四部分：對中機構（使焊縫接口準確位于焊接位置上）夾緊機構，（在焊接過程保證接口貼合和防止變形而影響焊接質量）行走機構，（驅動焊槍對準焊縫穩定行走，完成自動焊接過程）。芯軸及頂出機構（焊件定位、焊后頂出焊件）。對中機構所采用的對中定位板工作由上下和左右兩只氣缸的復合運動驅動下完出桿的運動分別由三只氣缸驅動執行：焊槍行走機構是由可無級調速電機經同步齒形帶帶動絲桿絲母裝置實現焊槍的無級變速直線運動，芯軸對焊件起定位支撐作用，軸體上加工有四道工藝槽。芯軸正上方為定位槽，定位板在定位時，插入定位槽。槽中心與焊縫相對應，槽中鑲入帶有通氣孔的銅合金墊塊，以便通入背面保護氣體，這樣在焊接時，既可避免芯軸和殼體粘連在一起又可以更好地保證工件背面焊縫成形。除定位槽外，另三條互成120°的槽是為焊件的頂出設計的頂出桿通道，使頂桿能夠頂出鋼筒。

　　芯軸的尺寸可隨所要加工的工件的尺寸而變化的。芯軸的外徑與焊件的內徑相等，軸體長度比工件稍長，定位槽中銅鑲塊長度大于工件長度可起到TG焊時的引弧板收弧板作用。

　　2自動焊控制方法焊機的結構原理表明焊接自動化過程的實現主要由氣缸、電機、調速裝置和PLC等元器件組成的系統完成，可見其自動化過程成本不高，而其性能可靠又適用于其它縱縫焊接產品的快速工藝控制設置，是一種低成本自動焊接裝置。PLC控制器工作可靠、設定程序方便的特點，完成相應電氣控制功能。分析可知，實現自動焊接功能和相應的手動控制功能需要PLC至少有12個輸入端口和8個輸出端口，為此選用C20控制器（其IO為16/12）。按工藝要求編制相應程序和接口聯線即可實現自動控制要求。

　　在進行自動焊接前，首先選擇自動開關，將圈好的零件套在自動焊機的芯軸上，按下啟動按鈕，C 20妾到信號后，按編制好的程序自動完成對中，使用航空插頭從電動機引出；也可將保護器安裝在電動機的接線盒中實現一體化。

　　4監視氣隙磁場保護交流電動機的原理檢測線圈的感應電壓反映相應位置上旋轉磁場的磁感應強度，然后由保護器對檢測線圈的感應電壓進行監視。

　　1過載、缺相和欠壓保護過載保護的原理是：若電源電壓一定，隨著電動機負載增大，定子漏阻抗壓降增大，反電勢減小，氣隙磁通也減小，于是檢測線圈的感應電壓也隨之下降。當檢測線圈的感應電壓降低到設定值時，保護器發出保護信號。

　　當三相交流電動機發生缺相故障時，電動機內部各處氣隙磁通均不同程度地減弱，試驗表明，即使在空載情況下，無論發生哪種形式的缺相故障，三相檢測線圈感應電壓中，至少有一個感應電壓低于電動機正常滿載工作情況下的檢測線圈感應電壓，并且隨著負載增加，該感應電壓將大幅度下降。對三相檢測線圈感應電壓的降低予以分別監視，就可以實現過載和缺相保護。

　　通過對檢測線圈感應電壓幅值的監視，還可以實現過壓、欠壓保護。

　　2定轉子不同心的保護定轉子不同心將導致同一相定子繞組在不同極相組對應位置上的氣隙磁場的磁感應強度不相等，其差值是隨各極相組對應位置上氣隙長度差別的增大而增大的。監視對應同一相定子繞組不同極相組的檢測線圈感應電壓的差值，即可實現定轉子不同心保護。屬于同一相的檢測線圈按感應電壓相減的方向連接，即可得到所需的感應電壓的差值。

　　表1是2201W三相交流電動機當定轉子不同心時，檢測線圈感應電壓差值的變化情況。

　　表1定轉子不同心時檢測線圈感應電壓差值的變化偏心情況感應電壓的差值/V正常偏心（最小氣隙是正常氣隙的50%）3錯相保護通過對三相檢測線圈感應電壓相序的判斷，可實現錯相保護。

　　常州太平洋自動化技術有限公司已成功開發出BH2080電動機磨損狀態監測報警儀和BH2090智能化電動機多功能保護器。

　　電動機磨損狀態監測報警儀采用高速智能芯片、液晶點陣顯示屏，可對比顯示三相感應電壓差值的原始正常值和實時變化值，可用曲線的形式顯示偏心程度的變化趨勢，可與計算機通訊。該儀表經實際使用，取得很好的效果，實現了電動機磨損狀態的早期監測。

　　電動機多功能保護器采用高速智能芯片為主控單元，可顯示感應電壓的實時值和設定值，顯示電動機的運行狀態和故障情況，由于采用了先進的自適應控制技術，可自動完成信號處理電路的增益調整控制，保護器對各種型號、容量、電壓等級的三相交流電動機通用，并且調整設定簡單方便，動作準確可靠，為保障電動機的安全運行提供了另一個有效的保護手段。