随着工业技术的快速发展,对于将金属螺柱或类似紧固件连接到板件或管件的加工工艺提出了新的要求,于是产生了一种新型焊接方法,电弧法螺柱焊。其中,电弧螺柱焊主要应用于中厚板的螺柱焊接,而对于薄板焊接,电容储能螺柱焊更具有优势。电容储能螺柱焊通过释放储存在电容器组中的能量完成螺柱焊接过程,具有焊接时间短(0.8~3ms)、热影响区小、生产效率高等特点,适用于将直径2~10mm的螺柱或柱状金属焊接到0.6~3mm的薄板上。传统的电容储能螺柱焊机体积大、质量大、控制精度不高,为了解决以上问题,设计了一种新型电容储能螺柱焊机。本文首先从机械结构和电路结构两方面对电容储能螺柱焊机进行了设计。机械结构主要包括焊机整体和焊枪结构设计,电路结构包括功率变换电路、控制电路和驱动电路。在功率变换电路设计时,选择RCD钳位的单端正激电路作为功率变换电路拓扑,设计和选择了主变压器形状、尺寸以及原副边绕组的匝数、线径。根据功率变换电路的功能需求,选择IGBT作为功率开关管,设计选择了输入输出整流滤波模块,并根据储能需求选择了大容量电容器组。控制电路主要用于实现对电容充放电的控制以及保证焊机的正常工作。为了保证控制电路的精准、实时和可靠,选用PIC16F1782单片机作为主控芯片,实时控制和监测焊机的工作状态,并基于单片机设计了电压检测、接触检测、焊枪控制、电容泄放和参数显示电路。为了实现电容的恒流充电,选用SG3525作为脉宽调制芯片调整输出脉宽,并通过TLP250实现IGBT驱动。为了完善单片机的控制功能,设计了控制系统软件程序结构,主要包括主程序和实现各个控制功能的子程序,并分析了软件中存在的干扰和常用的抗干扰措施。通过实际测试焊接过程中放电电流和电弧电压波形,符合最佳焊接质量时的理想波形。为了验证预设电压的合理性,进行了不同电压下的焊接试验,并通过一系列工艺试验验证了预设参数的合理性。