此图为焊接压力和时间的关系，对一个给定的焊接温度 ,整个焊接过程可以用压力-时间图来表示。图示：T1时间段是

开始加热的阶段，需要给一定的压力来确保管道两端能吃充分受热，T2时间段是随着加                       图1 焊接压力-时间关系图

热的时间越来越长，管道受热变软，这时需要减小压力，尽量降低管道的变形，不影响正常的焊接，T3时间，加热完成，热板离开，T4阶段，慢慢增加压力，促使管道受热两端粘合，T5阶段基本完成焊接，保证压力，等冷却即可。

同样，加热温度和管道厚度以及管道材料也有很大的关系当管道厚度比较薄时，热板的温度会相对较高，因为薄管道容易冷却，温度不够来不及粘合，而较厚的管道的冷却时间较长，若是温度较高，分子的热运动时间会相对

较长。容易导致管道焊接部位变形。

图2 加热温度-管道厚度关系图

当然设计的部分有两大组成，一是热板的加热部分，一是液压控制的热板运动。而液压控制的热板运动部分才是主要部分，由于受加热时间和工作时间的限制，焊机对于热板的准确运动有了很大的要求。此次设计，是基于液压伺服系统控制的热板运动情况，液压系统通过连杆连接热板，在焊机工作时，控制着热板的抬起和放下。

②文献《塑料压力管道热熔对接自动焊机的控制系统》讲述了自动焊机的液压控

制系统，对设计                            也

                                                            图3 自动焊机的液压控制系统

有很大的帮助。其实这个设计的重点就是热板的运动控制，热板需要在短时间内完成相应的动作，且运动过程中，热板的速度一直在变化。需要有一定的速度但又不能一味的追求速度，还要考虑到热板抬起时的缓冲作用，对机器要有一定的保护考虑。而液压伺服系统可以很好地解决这类问题，既可以提供瞬间相对较大的力，又可以相比于气压系统有着更高的精确度。

③文献《基于 MATLAB 的单缸内燃机曲柄连杆机构动力分析》主要详细描述了用Matlab软件模拟仿真曲柄连杆机构的运动情况。MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。Simulink的主要功能是预先对机构动态系统进行仿真和分析，在实际系统确定之前，能进行适时的修正，以减少系统反复修改的时间，提高工作效率。”

图4 曲柄连杆机构的运动简图

对于此次课题，主要的设计方案便是通过Matlab系统仿真软件来模拟管焊机热板部分的曲柄连杆机构的运动情况。要对刚体或运动副进行分析，因为热板的整个运动过程都是快速完成的，设计时按照热板的质量为5kg，当热板快速运动时，附带的惯性和扭矩很大，这时需要考虑到连杆的强度问题和转动惯量的问题。根据连杆的材料和热板工作时产生的力的大小来确定连杆的长度，既要符合工作要求，也要达到节省材料的效果。

图5 曲柄连杆机构质量特性参数

2.2调研情况

关于这个课题，着手的比较早。学期结束前，和课题指导老师有过详细的讨论，老师详细的讲述了该课题的着重点和注意点，有了一个较为清晰的思路。寒假期间，抽出了部分时间来查阅相关资料，对于管焊机也有了一个相对初步的了解。通过网络查阅，也见到了各种形形色色的管焊机的工作状态，对这个课题有了一个较为完整的认识。假期结束，来到学校，通过在学校图书馆借阅相关图书来搜集资料，由于焊机技术在国内算不上顶尖，所以直接相关的图书较少，大都是涉及部分，总的来说，已经初步的完成了相关文献和资料的搜集，并已经开始运用在设计上。