自動化焊接設(shè)備在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用探討

劉兵華

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展，我國的工程機(jī)械制造行業(yè)也迎來了新的發(fā)展機(jī)遇，其中自動化焊接設(shè)備的應(yīng)用克服了生產(chǎn)中存在的諸多不利因素，大大提升了機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)和維護(hù)管理效率。本文對自動化焊接設(shè)備概述，簡要分析焊接專機(jī)與焊接機(jī)器人的特點，并分析如何在工程機(jī)械制造中實現(xiàn)自動化焊接設(shè)備的應(yīng)用，希望本文的分析研究具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：自動化焊接設(shè)備;工程機(jī)械制造;應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.034

0 引言

自動化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械生產(chǎn)制造領(lǐng)域大大提升了生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質(zhì)量也得到進(jìn)一步提升，為社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的動力。對于工程制造行業(yè)來說，要想提升企業(yè)自身的市場競爭力就要減少對人的依賴性，進(jìn)而降低人工成本，讓自動化技術(shù)的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，這對工程機(jī)械制造企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展有著重要的意義。

1 自動化焊接設(shè)備概述

對于工程機(jī)械制造領(lǐng)域來說，自動化焊接設(shè)備通常指焊接專機(jī)與焊接機(jī)器人，利用自動化焊接設(shè)備不僅可以提升焊接質(zhì)量，同時也提升了生產(chǎn)效率。此外，操作環(huán)境也得到了極大的改善，工人受到煙塵和弧光危害的危害進(jìn)一步降低;企業(yè)的資金得到節(jié)省，有效降低了生產(chǎn)成本。在科技不斷創(chuàng)新的背景下，自動化焊接設(shè)備的性能也不斷提高，使得產(chǎn)品的質(zhì)量得到保障[1]。

2 焊接專機(jī)與焊接機(jī)器人的特點

2.1 焊接專機(jī)

焊接專機(jī)具有產(chǎn)品價格低和性價比高的特點，在以下焊接生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用：a長直焊縫、b圓環(huán)焊縫，可以進(jìn)行大批量的生產(chǎn)。使用較多的焊接專機(jī)包括：a耳鉸與弦桿自動焊專機(jī);b自動化管件切割機(jī)。焊接專機(jī)在自動化控制技術(shù)上容易實現(xiàn)，因此在機(jī)械工程制造中應(yīng)用廣泛，但是剛性過強(qiáng)，所以操作柔性化組合鉚焊工藝時需要與焊接機(jī)器人工作站共同完成[2]。

2.2 焊接機(jī)器人

相較于焊接專機(jī)，焊接機(jī)器人可以達(dá)到更高的控制精度，其智能化和自動化程度也更高。借助模塊化編程技術(shù)，機(jī)器人工作站可以滿足多種生產(chǎn)工況和生產(chǎn)要求。焊接機(jī)器人工作站具有更新速度快和造價高的特點，同時對操作技術(shù)也提出了更高的要求。在當(dāng)前的大型工程中，應(yīng)用較多的機(jī)器人工作站包括：ABB機(jī)器人工作站;CLOOS機(jī)器人工作站;REIS機(jī)器人工作站[3]。

3 自動化焊接設(shè)備在工程機(jī)械制造中的具體應(yīng)用

3.1 控制系統(tǒng)的應(yīng)用

隨著我國自動化焊接技術(shù)不斷發(fā)展，在實際工程機(jī)械制造中廣泛的使用機(jī)器人工作站。對焊接機(jī)器人工作站來說，其組成部分主要包括：a控制器;b機(jī)器人本體，本體以6軸關(guān)節(jié)形式居多，具有結(jié)構(gòu)剛性高和負(fù)載能力強(qiáng)的特點，同時材料本身不會產(chǎn)生腐蝕性和放射性，使用年限通常會多于15年。關(guān)節(jié)軸的驅(qū)動動力來自交流伺服電動機(jī)，該設(shè)備的數(shù)字化路徑測量系統(tǒng)可以精準(zhǔn)定位位置信息，確保了焊接的精度，重復(fù)定位精度效果極佳，誤差可控制到0.1mm。此外，該系統(tǒng)中還有斷電剎車裝置，為控制系統(tǒng)的安全運(yùn)營保駕護(hù)航。整個系統(tǒng)由全數(shù)字化控制技術(shù)打造，在計算機(jī)的統(tǒng)一控制下使數(shù)字總線連接和操控各個部分，最大程度的減輕電磁場干擾，確保精準(zhǔn)焊。在控制系統(tǒng)中，中央處理單元利用處理器對設(shè)計方案控制，可以在穩(wěn)定、高速的環(huán)境下操控軌跡。此外系統(tǒng)中的示教器具有人性化的操作界面，便于操作人員學(xué)習(xí)使用，操作界面會顯示出焊接工藝的核心參數(shù)，便于能實現(xiàn)對設(shè)備的可視化控制。另外操作系統(tǒng)和電控柜均有防塵措施，或設(shè)置有專門的控制室，可以讓系統(tǒng)在良好的環(huán)境下運(yùn)營[4]。

3.2 焊接電源的應(yīng)用

焊接電源必須選用如福尼斯牌全數(shù)字逆變脈沖焊接電源等先進(jìn)品牌，對于部分具有自主知識產(chǎn)權(quán)的企業(yè)也可以利用自主研發(fā)的焊接電源，進(jìn)而提升產(chǎn)品的配套性，但是都需要注意和控制系統(tǒng)接口的匹配。焊接電源需要有專家參數(shù)系統(tǒng)，這樣便于以數(shù)字化的形式體現(xiàn)出焊接參數(shù)，通過示教器輸入主要數(shù)據(jù)可以在焊接過程中隨時對其在線修正。同時，先進(jìn)的產(chǎn)品具有較高的收弧成功率，可以確保焊接表面沒有凸起，并填滿弧坑。焊接中斷點可以有效覆蓋，借助平行擺動功能可以快速識別出焊縫，并及時進(jìn)行填充，同時焊槍不存在漏電、漏油現(xiàn)象。對于焊絲的選用來說，常用盤裝或者桶裝焊絲，這樣送絲速度的可以得到保證，速度范圍在0-24m/min，在電源規(guī)格選擇時要確保暫載率達(dá)到100%。

3.3 龍門架的應(yīng)用

龍門架作為自動化焊接機(jī)器人的行走部分可以擴(kuò)大操作范圍，因此在機(jī)器人工作中都會給機(jī)器人本體配備行走框架。對于龍門架的控制也由控制系統(tǒng)統(tǒng)一完成，這樣本體運(yùn)動就與外部軸運(yùn)動協(xié)調(diào)一致。在操作系統(tǒng)中，機(jī)器人本體需要倒掛在龍門架上，從而便于焊槍具達(dá)到需要焊接的位置。為了提升在行進(jìn)狀態(tài)下的焊接精確度，需要利用質(zhì)量好的軸承、導(dǎo)軌、和齒輪等構(gòu)件，減速機(jī)電動機(jī)也要確保其服務(wù)性能，對于龍門架的導(dǎo)軌來說，需要做好潤滑和防塵的保護(hù)措施，避免本體出現(xiàn)大幅度的抖動，確保平均重復(fù)誤差在0.2mm以內(nèi)[5]。

3.4 其他機(jī)具應(yīng)用

其他機(jī)具主要是指焊接變位機(jī)和夾具，這樣就可以確保機(jī)器人的焊接作業(yè)時可以處于指定的位置，為機(jī)器人工作站提供焊接變位機(jī)，并使整體協(xié)調(diào)運(yùn)動。從裝卸工件的需要考慮，變位機(jī)的高度設(shè)置要便于操作，同時夾具需要滿足剛性要求，但是也需要防止裝卸過程中工件變形的情況發(fā)生。因此，在設(shè)計參數(shù)時要盡可能縮短夾具上工件的時間。其他機(jī)具在選擇使用上也要盡量選用知名的技術(shù)品牌的伺服電動機(jī)和減速機(jī)。

3.5 軟件和傳感系統(tǒng)應(yīng)用

對于軟件和傳感系統(tǒng)來說，其功能較為復(fù)雜，主要包括以下功能：a示教編程;b離線編程;c數(shù)據(jù)庫存儲;d數(shù)據(jù)處理和調(diào)用;e自診斷;f斷點續(xù)焊;g多層多道焊接功能。為了使系統(tǒng)發(fā)揮出更大的性能，需要在系統(tǒng)中設(shè)置多種功能接口，包括：a模擬接口;b焊機(jī)串行控制接口;c數(shù)字接口、d局域網(wǎng)接口、e打印機(jī)接口、f域總線系統(tǒng)接口。

3.6 自動化焊接設(shè)備的應(yīng)用發(fā)展趨勢

縱觀工程機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，影響自動化焊接設(shè)備的因素主要包括：a機(jī)器人本體;b控制器;c傳感系統(tǒng);d焊接電源;e外部機(jī)具。鑒于工程機(jī)械制造在工件制作中對精度要求極高，因此需要在利用自動化設(shè)備過程中確保設(shè)備可以在工藝的支持下實現(xiàn)二者的匹配，根據(jù)工件的生產(chǎn)要求設(shè)置焊接參數(shù)，同時還要借助診斷功能對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和修復(fù)。自動化焊接設(shè)備在未來的發(fā)展中有著良好的提升空間，需要解決如下問題，包括：a尋位效率低、b焊縫實時跟蹤、c焊縫間隙大、d自動化焊接后補(bǔ)焊，從而提升設(shè)備的性能[6]。

4 小結(jié)

綜上所述，在我國機(jī)械制造行業(yè)良好的發(fā)展背景下，自動化焊接設(shè)備也在廣泛使用，體現(xiàn)出其應(yīng)用價值。合理利用自動化焊接機(jī)器人工作站可以顯著提升焊接質(zhì)量和工作效率。在實際生產(chǎn)中，需要對焊接設(shè)備合理選擇，及時對運(yùn)行參數(shù)調(diào)整，方可保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳明凱.自動化焊接設(shè)備在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（07）：153-154.

[2]田麗萍.自動化焊接設(shè)備在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用[J].工業(yè)c：00092-00093.

[3]耿長軒.自動化焊接設(shè)備在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2015（19）.

[4]楊瑞.自動化焊接設(shè)備在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2016（15）.

[5]田鵬，廖秋琴.自動化焊接設(shè)備在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用研究[J]. 中國高新技術(shù)企業(yè)，2016（14）：45-46.

[6]李濤，王慶濤，鄒方政等.自動化焊接設(shè)備在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用[J].居舍，2017（33）.