自动点焊设备的统计质量控制系统设计.docx

摘要点焊(SW)是一种可以形成永久结合的金属连接的方法。在工业自动化行业中，自动点焊设备有着广泛的应用。自动点焊是一种杵代人工点焊的焊接方法，它不仅可以减少人工成本，提高生产效率，还具有自动化控制性能高，焊接平稳，快速，质量可靠等优点。由于其效率高的特点，在使用自动点焊设备时，一旦发生异常，会造成相当大的损失。本文研究着力于以科学化、低成本的方式对自动点焊设备工作的稳定性进行检验，从而达到使其工作稳定可靠受控这一目标。本文首先介绍了自动点焊设备的特点，提出可以将统计质量控制(SQC)理论运用在自动点焊设备上这观点。随后指出贯彻预防原则是现代质量管理的核心与精髓，阐述了运用统计理论控制自动点焊设备的原理及特点。然后，举例详细说明了统计方法控制自动点焊设备的具体运用,主要包括：X-RS控制图管理日常点焊设备稳定性：运用试验找出点焊参数：Minitab统计软件的运用三个部分。最后结合实例时结果进行分析并得出结论.关键词：点焊：过程控制：统计；质量1引言1.1 点焊的应用情况焊接(WC1.ding)是现代机械制造业中一种不可或缺的工艺方法，是通过加热、加压或两者同时使用，使工件间产生比较紧密的原子间结合的加工工艺。焊接的应用比较广泛，适用于金属，也适用于非金属，在制造工业产品的过程中得到广泛的应用。焊接又可分为点库(SW:SPOIWdding)、缝焊(SCamWCk1.ing)、凸焊(PW:ProjCCIionWck1.ing)、焊条电弧焊(SMAWshieIdedMeiaIArcWeIding),滚凸焊(Ro1.IRaiSedWeknng)、C02气体保护焊(CO2Shie1.dWe1.der)、钎焊(SOIdering)、筑弧焊(ArgOnarCWe1.ding)、气焊(GasWeIding)等。点焊因为具有生产量大、易操作、高速、焊接变形小、生产量大、自动化程度高、低损耗等优点。在各种焊接方法中，点焊的应用最为广泛，如图IT所示是点焊机器人的工作站布置图，点焊约占投资费用中75九IB工位模作盒；2移动滑轨；31.PtMH用人；1触族降5变位机：6-红外找保护光概：7T工位操作盒：8连统控制鼾；%机器人控制箫：IO一点饵控制器：11一电极修1»装置：12机耕人变压？S；13防护栏：14安全键：ISitf1.图卜1点焊机器人工作站布置图而随着自动化生产的发展，点焊工艺也从手动点焊过渡到自动点焊。自动点焊设备人工成本投入少，可大大提高牛产效率，同时具有自动化程度高，生产量大，焊接变形小、易操作、高速、低耗的特点。由于自动点焊效率高的特点，在使用自动点焊设备时，一旦发生异常，会造成相当大的损失。因此，运用统计质量控制技术来监控自动焊接设备的稳定性是很有必要的。1.2 自动点焊设备及统计方法的概念1.2.1 自动点焊设备概念自动点焊设齐是种使用自动化技术集成的点焊设备。自动点焊设备人工成本投入少，可大大提高生产效率，同时具有自动化程度高，生产量大，焊接变形小、易操作、高速、低耗的特点。点焊工作方式包括休止、通电加热、维持、预压等阶段，当元器件加电导通时，薄板金属通过电极的作用，被紧紧的挤压在一起，由于两个金属片的电阻较小，导致出现大量的热量，直接作用于金属板上。如图1-2所示。图1-2电阻点焊原理图1.2.2统计质量控制方法概念统计质量控制方法进行统计判断是以数据为依据的，其运行程序如卜Z(D采集并分析数据：(2)根据整理好的数据统计表或图进行数据分析，一旦发现异常则分析找出主要影响因素，方便消除：(3)根据统计数据的结果，对总体质量的现状或发展趋势作出统计判断，采取相应的措施控制产品的质珏。数理统计原理的质量控制方法具有的特点：(1)统计质员:控制方法伴随着生产过程进行检验和分析，不是事后检验，及时发现生产质珏问翘，分析原因，采取必要措施、消除未知的隐患；(2)统计顺量控制方法可管理、控制工序，控制产品不合格率保持在一定水平上，使之处于稔定状态，达到保持产品质量的目的；(3)统计质量控制方法采用全面的抽样检验，克服了检脸的不足：(4)进一步挖掘提高产品质量的能力，有助于系统分析研究和积堪资料。1.3 点焊技术特点简述工件的厚度和材料，对点焊的工艺会产生直接的影响。焊接前需先确定材料属性、焊接条件、端面尺寸、端面形状等特征，随后确定电极压力、焊接时间、焊接电流的大小，确定后选择电流焊接的方法。初步点焊完成后，需要适当的调节电极压力、焊接时间、饵接电流的大小等因素，指导点焊符合技术要求。焊点是否符合要求的判定方法为通过撕开式样的两边，发现一边又圆凸台，另一边有圆孔,则合格。1.4 研究的目的意义统计质量控制应用于很多领域，在点焊过程中，找出影响到质量的关键点，制定各点控制措施，以便比较精确地控制点焊质量。这对于减少质量的偏离、提高点焊质量,有很重要的意义。工件夹紧*-人工件夹莘一伺服电机动作-一,工作台移动工作台移司-J一放电再接天此次焊接、一、完成?k是匕-3惜位气缸Y方.向错所或1.血电财祚好作白移动查r½s工作.按程序H放电*小侧板全部、司卸料*图2-1点焊工艺流程图2自动点焊设备统计质量管控系统1.1 系统构成及功能对于整机系统来说,可以大致分为控制检测系统、加压机构、机械框架、气动系统、夹紧定位机构、点焊机构、错位辅助机构、人机界面、工件进给机构等部分组成。系统的软件设计和饿件设计构成了整个控制系统的整体设计。其中电气自动化控制系统主要由限位开关、主控柜、气动系统电磁阀、接近传感器、控制开关、声光报第装置、操作控制柜、光电检测装置、伺服电机等各种电气元件组成。C开始）统计过程控制主要通过应用统计技术，对整个产品制作过程进行监督和评价，达到预防的11的。可接受范围和产品生产的稔定性是批量制作过程中的要点，是重要的质量控制点，质限控制点的把控决定了产品是否符合要求。当电跖板在生产过程中，出现异常时，统计过程控制会及时对异常情况进行报警。运用科学的管理方式，可以有效的对产品质量进行把控，是制作的产品符合要求。控制图是统计过程控制的重要工具，为质属管理七个工具的重要组成部分，它可用以直接控制和诊断过程。1.2 自动点焊设备质量控制原理焊接的循环过程包括启动、加压、预热、间隔1、焊接、间隔2、回火、维持、休止等多个步骤。儿中当休止结束后，自动重新回到加压步骤，实现了整个自动焊接的自动化生产。而且，可以通过输入循环次数，使焊接和间隔2之间重复焊接，使焊接点更加的可靠。间隔1、间隔2两个时间的设定，需要工艺人员对焊接过程进行多次摸索，通过对数据的多次统计，找出最佳的焊接时间点，设定具体的时间参数,图22焊接循环时序点焊的检验方法一般是破坏性检查，这类检验一般取样费时且数用较高，所以适合采用X-R$控制图来进行管控，根据点焊技术的特点，可以符合技术条件所规定的要求，焊接时间和电流时，当通过试验设计获得适当的范围内的电极压力。2.3点焊过程质信息及主要监控方法D点焊过程的质量信息对电阻点焊来说，其有很多因素会影响焊点质量，我们需要在诸多因素中，选取对质量影响较大的因素进行监控，而满足质量监控的条件有以下几点：a）故障点是会重匆出现的；b）故障点出现时，不会被周带I环境所干扰：0不能够影响正常的生产秩序：d）检测方法需要简单方便：e）与焊点或焊缝的质丘有美。在自动点焊的过程中，由于焊点的冷热变化，导致电路板上接触点的动态接触电阻也会发生变化。通过测量焊接过程中的电压和电流，可以计算出焊接过程当时的动态接触电阻的阻值。动态接触电阻式对电源电压变化、电流变化、焊件的表面变化、焊件的材料变化、焊件的厚度变化均会有直接的体现.通过研究焊点的质贵和动态接触电阻之间的函数关系，可以通过不断监测焊接过程中的电压和电流,判定点焊的质量是否可匏，这也使点焊质量的一个重要监测指标。2）监控方法金属在进行融化、相变、焊接缺陷等过程中，会出现声发射现象，监控声发射是决定焊接缺陷的个重要指标。但由于声发射比较微弱，环境因素产生的噪音很容易影响到声发射信号的采集。因此，点焊质量产生的声发射通常采用声音的反射原理，通过对声波的情况进行标示，监控金属焊接是否出现异常情况。2. 4本章小结随若电阻点焊应用领域的快速发展，点焊的方法也在逐步增多，已知的控制方法主要有动态电阻法、恒压法、热膨胀位移法、恒流法、移相法等。目前，随着智能化和综合化设备的逐渐流行，自动点焊过程和质显控制方法也在向这个方向迈进，对焊接技术的历Si提出了更高的要求。本章介绍了自动点焊设备质量控制原理、主襄监控方法、系统构成及功能及点焊过程质量信息。3统计方法管控自动点焊设备的具体运用2.1 运用试验设计选定点焊参数首先，需要确定适当的电流，电极压力和焊接时间，由此可见影响点焊牢度的因子有3个，我们假设研究的因子都是3个水平，如表1所示。表1正交试验数据列号电极压力焊接时间电流试箱结果试验号PaSAN1压力条件1时间条件I电流条件I结果12压力条件1时间条件2电流条件2结果23压力条件1时间条件3电流条件3结果34压力条件2时间条件1电流条件2结果45压力条件2时间条件2电流条件3结果56压力条件2时间条件3电流条件1结果67压力条件3时间条件1电流条件3结果78压力条件3时间条件2电流条件1结果89压力条件3时间条件3电流条件2结果9T1.=结果1+2+3=结果1+4+7=结果1+6+8T2=结果4+5+6=结果2+5+8=结果2+4+9T3=结果7+8+9=结果3+6+9=结果3+5+7TI均值根据以上数据计算T2均值T3均值R（极差）然后，通过使用“综合比较”法我们寻找到最好的试验条件，比较各个因子的最大最小差值，可以知道各闪子对指标影响的程度，为了更加直观地了解，每个因子不同水平下试验结果的均值可以画成一张图表，如图3-1所示。图3-1每个因子不同水平下试验结果2.2 X-RS控制图管理日常点焊稳定性按照设定了好的参数进行试验时，我们要时刻关注产品的质加是否有波动。对产品质量范本无影峋的波动，我们称之为偶然波动，对产品质量影响较大的波动，我们称之为异常波动e波动的发生对产品是有一定影响的，我们需要在试脸的过程中，重点关注于产品发生的异常波动，找到异常波动的原因。通过原因，我们需要采取紧急措修，想办法消除掉陷忠，使产品的质量恢熨正常化。我们可以通过X-RB控制图及时发现异常波动.假定我们每小时一次时点焊强度做撕开试验，试脸次数10次,可以得到下表2数据.表2撕开试验数据表次数12345678910拉力值XHbCd0fghiJ移到极差RSb-ac-bd-ce-dI-,g-fh-gi-hj-i这样，我们可以得到：X和RS移动极差（R）控制图公式如下：C1.=RsUC1.=D2Rs1.C1.=D3R$X控制图公式如下：C1.=XUCI万X千E2R1.C1.=X-E2R我们根据计算的结果，可以画出X-Rs控制图,如图3-2所示:图3-