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电阻点焊作为一种重要的焊接工艺方法,在诸如汽车、家电、电子、航天等工业领域发挥着日益重要的作用。国内外对电阻点焊设备的研究都投入了大量的资源,点焊电源一直是研究的重点和热点,现在国内最先进的点焊逆变电源逆变频率已经达到25kHz,可以达到很高的控制精度。但对于点焊三要素之一的焊接压力的控制系统一直没有得到足够的重视,国内沿用的基本还是气动加压、弹簧随动加压等传统的加压方式。为了实现压力的精确控制,以进一步提高点焊质量,本文主要设计一套基于伺服控制系统的点焊加压系统。
为了实现点焊伺服加压系统的功能,首先设计了伺服加压机械结构,进行了伺服电机和驱动器的选型,结合驱动器的特点和点焊系统的要求,开发了伺服加压运动控制系统,并进行了相应的软件设计;为了实现人机交互,设计了整个点焊系统的人机界面,包括硬件和软件的设计。在硬件设计与软件设计完成后,对系统各部分进行调试,调试结果表明,伺服加压运动控制系统的各个部分均能实现相应的功能,人机界面能按要求实现人机交互。在此基础之上,焊接电源和伺服加压系统进行联机,联机调试后整个系统能很好的互动工作,满足相应的控制时序,同时人机界面的设置和实际值匹配。
为了体现伺服加压系统的优势,从点焊过程的各个阶段对伺服加压系统特性进行分析,并且和传统加压方式进行对比。伺服加压系统在电极的位移、速度、压力等方面都具有很好的可控性,可轻松实现各种加压模式,比如阶梯形电极力和马鞍形电极力。最后对三种典型微零件进行焊接工艺实验,实验结果表明,伺服加压系统电极位移、速度、压力可以实时、精确控制,它与精密逆变电源配合可实现良好的焊接效果。