14尼尔森螺柱焊设备故障维修方案设计.docx

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14尼尔森螺柱焊设备故障维修方案设计

湖南高等职业技术学校

毕业设计

题目：

尼尔森螺柱焊设备故障维修方案设计

学生姓名

指导教师

专业

班级

尼尔森螺柱焊设备故障维修方案设计

指导教师：

1.任务背景

1.1设备介绍

（1）螺柱焊设备组成：

螺柱焊主机、螺柱焊送料装置、焊枪、接地钳和连接电缆。

（2）螺柱焊定义：

在螺柱端部和母材接合面产生电弧,利用电弧产生的热量，待接合面熔化迅速施加外界压力,使螺柱焊接在在母材上的连接方式。

（3）螺柱焊分类：

螺柱焊机分为电弧螺柱焊和电容放电螺柱焊,两者不同地方如下，电弧螺柱焊：

以弧焊整流器作为电源进行焊接,焊接时间可调;电容放电螺柱焊：

以电容器储存的能量瞬间放电而进行焊接,焊接时间不可调[3]。

图1-1

1.2设备产品参数

螺柱焊主要焊接参数：

焊接电流、焊接时间、提升高度、螺柱伸出长度

螺柱焊接电流和焊接时间。

焊接电流：

产生主电弧的电流。

焊接时间：

主电弧产生到主电弧熄灭之间的时间。

焊接电流和焊接时间不合适都可能导致螺柱焊点质量不合格。

螺柱焊接电流和焊接时间：

焊接电流:

（螺柱法兰直径－1）X100A。

焊接时间：

（螺柱法兰直径－1）X4ms（若使用镀锌螺柱和镀锌板，焊接规范增加20％）。

螺柱下落的时间：

螺柱提升到一定高度后，关闭提弧线圈和伺服马达到螺柱插入到母材中（螺柱和母材之间电压减为零）之间的时间。

提升高度：

电弧发生过程中，螺柱与板材之间最大距离。

磁偏吹：

由于钢结构的不对称性和接地钳固定点不合理等诸多因素，造成螺柱焊接处附近的磁场分布不均匀，使电弧四周受到的电磁力不平衡现象[2][3][4]。

1.3设备电子元器件介绍

（1）下图为自动焊机主机内部控制电路板，客户接口、数据存储板、备用电源、通讯模块、电源板，控制板等组成，其主要作用提供参数数据、数据储存、通讯、数据备份、实现多台设备连接精准化控制等[2]。

图1-2

（2）下图为自动焊机主机侧焊接电缆和接地电缆接头。

图1-3

（3）下图为自动焊机送料器管组电缆端接口。

图1-4

2．工作现象及故障原因分析

2.1故障现象

螺柱焊在生产过程中不焊接，显示器显示参考值错误，枪头无法收回，错误螺钉，焊接周期中断等错误。

图2-1

2.2工作原理

螺柱焊工作原理是将螺柱一端与板件（或管件）表面接触、垂直、提升引弧（小电流）、拉弧融化（大电流）、下落融化、凝结拔枪、等步骤完成焊接的方法。

如下图所示为工作原理时序图。

图2-2

（1）将焊接螺柱（或柱状金属）放置于焊接母材上；

（2）提升焊接螺柱，同时导通电流，在焊接螺柱和焊接母材之间激发电弧，电弧将焊接螺柱端部和焊接母材表面溶化，并形成焊接熔池；

（3）焊接螺柱和焊接母材相对运动，焊接螺柱在一定速度下受控地插入熔池；

（4）焊接电流终止，电弧熄灭，同时熔池凝固，焊接过程完成，形成全断面熔合的焊缝电弧引燃螺柱端面与金属母材之间的金属，使两部分熔化，随后通过一个压力将螺柱端面与金属母材连接在一起，形成一个整体。

2.3故障原因分析

根据分析螺柱焊工作原理其故障原因可能是因为以下问题引起：

（1）零件误差超过设定的范围内。

（2）螺柱存在差异导致与零件距离接触异常。

（3）零件表面存在油污，导致焊接无电流。

（4）螺柱焊抱闸磨损导致枪头无法收回。

（5）螺柱焊接头处是否卡螺柱。

（6）螺柱焊白色导钉管损坏。

（7）螺柱焊夹头损坏，导致螺柱夹紧不到位。

（8）伺服基准偏差导致。

（9）螺柱送料机构卡住导致钉子不输送。

（10）螺柱焊输钉管弯曲或者损坏导致钉子卡住。

（11）螺柱焊枪头处卡钉导致。

（12）螺柱焊进气管弯曲或者损坏导致气压不足，气缸不动作。

（13）螺柱焊枪内焊接电缆损坏导致，焊接缺相引起。

（14）螺柱焊枪头无螺柱导致顶针与工件打火。

3．诊断流程方案设计及实施

3.1尼尔森螺柱焊诊断流程

图3-1

3.2方案实施

根据拟定的螺柱焊诊断流程方案实施检查，在工作前准备内六角一套、专用扳手6#7#、活动扳手、停电安全警示牌、抹布、毛刷、螺丝收集盒。

工作环境应当选择空旷工作台及安静场地进行实施。

（1）清除伺服基准：

在生产过程中由于零件或螺柱误差将会导致基准偏差过大引起故障，现场的焊接标准值，调试距离为25mm，由图3-2可以看出焊接允许误差为正负1.8mm。

图3-2

（2）在实际生产中可以使用送抱闸进行测试零件距离是否偏差过大，将导电嘴拉出与板件接触（导电嘴上要有螺柱）看距离判断，如果超出距离则要进行清除伺服基准，先将尼尔森螺柱焊控制器用钥匙打到TEST测试模式，然后点击尼尔森控制器左侧F5功能键，便会便会出现清除伺服基准显示。

点击右侧按钮1确认即可清除伺服基准，清除伺服基准故障依旧存在进行下一步[3]。

图3-3

（3）检查螺柱焊接头处有无卡螺钉，导致螺钉卡死无法出来，检查发现接头处无螺钉卡住。

图3-4

（4）检查螺柱焊白色导钉管有无损坏裂纹导致螺柱卡死，如有则因进行更换。

检查发现白色导钉管正常无磨损，擦拭干净即可。

图3-5

（5）检查螺柱焊夹头有无损坏，打火，烧蚀痕迹，夹头无变形，断齿现象。

检查发现螺柱焊夹头无损坏，螺钉正常夹紧无异常。

图3-6

（6）检查活塞杆有无打火现象将活塞杆抽出检查外表面有无打火、烧蚀痕迹，如有则进行更换；反之则用WD40清洁剂对活塞杆进行清洁，并涂抹46号清质润滑油对其金属部分进行润滑，使其表面形成一层油膜。

检查发现活塞杆无打火、烧蚀痕迹。

图3-7

（7）检查螺柱焊抱闸发现抱闸磨损，导致引发螺柱焊枪头无法缩回等一系列故障。

图3-8

4．修复验证

4.1故障修复方法

（1）先将控制柜电切断，挂好安全作业检修牌，同时将气源关断，将送钉管与枪体分开，使用3mm内六角将电缆与枪体分开。

图4-1

（2）用活动扳手将枪体紧固螺栓松开取下枪体。

图4-2

（3）将枪体放到维修工作台，先松侧盖4颗M4螺栓，再松底座4颗M4螺栓和6颗M3螺栓，取下底座。

图4-3

（4）松开2颗M3固定电路板固定螺栓，拔下插件。

图4-4

（5）松开抱闸气缸4颗M4螺栓，取下气缸。

用专用扳手6#7#松开抱闸橡胶头，更换同型号新抱闸橡胶头[1]。

`图4-5

4.2修复后验证

进行送抱闸测试：

（1）先将尼尔森螺柱焊控制器用钥匙打到TEST测试模式。

图4-6

（2）点击尼尔森控制器左侧F4功能键，便会便会出现送抱闸显示。

图4-7

（3）点击右侧按钮，即可进行抱闸测试，注意在进行抱闸测试后一定要将焊枪收回。

图4-8

根据诊断流程方案检查发现螺柱焊抱闸损坏，更换螺柱焊抱闸逆序装回枪体，通电，通气，枪头伸缩正常，吐钉正常，无报警，最后进行送抱闸验证无异常确认故障排除。

图4-9

5．总结

通过此方案设计使我学习到关于螺柱焊的基本保养、使用操作、常见故障的最优处理、及尼尔森螺柱焊抱闸更换操作作业，这些经验将会对我以后从事机电设备工作带来帮助。

通过分析我发现进行改善措施可对其设备成本进行管控，情况如下:

尼尔森原厂抱闸更换频率为每季度更换一次，国产质量方面可使用一季度换一次，满足生产需求。

尼尔森抱闸属于易损件，原装抱闸成本价800一个，抱闸使用成本太高不利与成本管控。

可以将其替换为国产抱闸（价格100元一个）一台设备每次可节省经济效益700元的使用成本，一年每台设备可节省2800元，公司总共24台尼尔森设备统计下来一年可带来67200元经济效益。

参考文献

[1].杨健.液压与气动技术[M].北京邮电大学出版社.2018.4.10;

[2].吕景泉.自动化生产线安装与调试[M].中国铁道出版社.2018-12-1;

[3].唐立伟.电气控制系统安装与调试[M].北京邮电大学出版社.2019.8.1;

[4].杨少光.机电一体化设备的安装与调试[M].广西教育出版社.2019-5-15;