自動化焊接設(shè)備在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用探討

師寧寧 王海林 王利軍

摘 要：我國的工程機(jī)械制造業(yè)是伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展迎來了巨大的發(fā)展的。自動化焊接設(shè)備是該產(chǎn)業(yè)中進(jìn)步最為明顯的。本文對自動化焊接設(shè)備在工程機(jī)械制造業(yè)中的具體應(yīng)用進(jìn)行探討，意在促進(jìn)自動化焊接快速且精細(xì)化的發(fā)展，為實際工作帶來幫助。

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

機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展得益于自動化技術(shù)的發(fā)展，自動化技術(shù)的發(fā)展又離不開焊接設(shè)備的支撐。因此，要想真正提升工程機(jī)械制造業(yè)的水平，必須對自動化焊接設(shè)備進(jìn)行研究和技術(shù)開發(fā)。

一、自動化焊接設(shè)備概述

在工程機(jī)械制造領(lǐng)域，自動化焊接設(shè)備是指焊接專機(jī)與焊接機(jī)器人。它們不僅可以提升焊接質(zhì)量，還能降低人工成本，改善工人的作業(yè)環(huán)境，使工程機(jī)械制造企業(yè)得到長足的發(fā)展。

（一）焊接專機(jī)

焊接專機(jī)是工程機(jī)械制造業(yè)最常見也是應(yīng)用最廣泛的設(shè)備。它主要運用在長直焊縫、圓環(huán)焊縫、耳鉸與弦桿自動焊專機(jī)、自動化管件切割機(jī)等。它的控制技術(shù)比較容易實現(xiàn)，但是價格并不高，屬于性價比最高的自動化焊接設(shè)備。缺點則是剛性過強(qiáng)、柔性不足，在操作鉚焊工藝時，需要與焊接機(jī)器人共同完成。

（二）焊接機(jī)器人

焊接機(jī)器人相較于焊接專機(jī)，控制程度和精細(xì)程度更高，更新程度快，在智能化與自動化程度上也隨之升高。它借助計算機(jī)編程技術(shù)可以應(yīng)用在大型的工程中，也可以滿足各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境與生產(chǎn)要求，如ABB 機(jī)器人工作站、CLOOS 機(jī)器人工作站、REIS 機(jī)器人工作站等，總體來看，它的性價比是比較高的。

二、自動化焊接設(shè)備在工程機(jī)械制造中的具體應(yīng)用

（一）控制系統(tǒng)的應(yīng)用

在實際的工程機(jī)械制造中，焊接機(jī)器人的使用愈加廣泛，為此建立了許多機(jī)器人工作站。它們包括了機(jī)器人本體與控制器兩部分。機(jī)器人本體主要是以關(guān)節(jié)軸的驅(qū)動來運行。6軸關(guān)節(jié)的機(jī)器人本體比較多見，它的剛性高、負(fù)載能力強(qiáng)，如果是使用抗輻射、抗放射的材料，使用年限能超過15年。關(guān)節(jié)軸的驅(qū)動依靠的是交流電動機(jī)。近幾年因為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電動機(jī)運用數(shù)字化技術(shù)規(guī)劃路徑，其定位與測量更加精準(zhǔn)，已經(jīng)可以把誤差控制在0.1mm的范圍內(nèi)，確保了焊接的精度，還降低了焊接的成本。其次，關(guān)節(jié)軸中帶有的斷電剎車裝置又為系統(tǒng)的安全運行多加了一層保障，減少了電磁場的干擾，確保了精準(zhǔn)焊接。

在控制系統(tǒng)中，中央處理單元利用數(shù)字處理器對預(yù)先設(shè)定的方案實施控制。系統(tǒng)中有一個人機(jī)操作界面，它的可視化系統(tǒng)被稱為示教器，方便操作人員的學(xué)習(xí)與使用。而且示教器還會顯示出焊接工藝的核心參數(shù)，極大地提高了工作人員的操控性。除此之外，操作系統(tǒng)和電控柜都安置了防塵設(shè)施，提高了控制系統(tǒng)對外部環(huán)境的適應(yīng)能力。

（二）焊接電源的應(yīng)用

焊接電源的品牌較多，一般會選用福尼斯牌全數(shù)字逆變脈沖焊接電源這樣比較知名的品牌。隨著國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展，我國的自主品牌也有了較好的質(zhì)量，在自動化焊接設(shè)備中，產(chǎn)品的配套性得到了提升，但是需要注意電源與系統(tǒng)接口的匹配。所以現(xiàn)在的焊接電源都需要有專家參數(shù)系統(tǒng)，便于以數(shù)字化的形式操控和反映焊接參數(shù)，隨時修正焊接過程中的參數(shù)。所有參數(shù)的修正都必須確保電源規(guī)格的暫載率達(dá)到100%。

先進(jìn)的產(chǎn)品需要具備較高的收弧成功率，這是確保焊接表面光滑，沒有凹凸，且弧坑飽滿的方法。還有電源需要對焊接的中斷點實施覆蓋功能，這是由平行擺動的功能完成的，它能快速的識別出焊接的縫隙，及時進(jìn)行填充。

與電源配套的焊絲在選用上也有一定的要求，常用的焊絲有盤裝與桶裝兩種，它們的導(dǎo)電速度快，大致在0-24m/min，這也在一定程度上決定了焊接的質(zhì)量。

（三）龍門架的應(yīng)用

焊接機(jī)器人與龍門架的結(jié)合使用，擴(kuò)大了焊接的操作范圍。這是所有焊接機(jī)器人都會配備行走框架的重要原因。龍門架隸屬于機(jī)器人的控制系統(tǒng)控制，這樣一來，機(jī)器人本體就能夠與關(guān)節(jié)軸的運動協(xié)調(diào)一致了。機(jī)器人本體倒掛在龍門架上，更方便焊槍找到它需要焊接的位置，提升了焊接的精確度。除此之外，還需要確保軸承、導(dǎo)軌、和齒輪等構(gòu)件的質(zhì)量，讓它們一起與減速電動機(jī)配合，完成焊接工作。龍門架的導(dǎo)軌保養(yǎng)是一個重要的內(nèi)容，潤滑和防塵又是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了避免在保養(yǎng)的過程中因為抖動帶來誤差，需要將本體的晃動幅度控制在0.2mm之內(nèi)。

（四）其余機(jī)具的應(yīng)用

焊接工作的完成需要極為嚴(yán)密的系統(tǒng)，除了機(jī)器人、電源、龍門架等大型機(jī)具，一些如焊接變位機(jī)、夾具等機(jī)具的應(yīng)用也有著嚴(yán)格的要求。首先，機(jī)具的一定要在指定的位置，確保機(jī)器人工作站的運動協(xié)調(diào)一致。其次，機(jī)具的高度、剛性等也要符合操作的便利性，在裝卸的過程中不能出現(xiàn)變形的情況。因此，參數(shù)的設(shè)計要盡可能地縮短夾具對工件的加工時間，選擇的機(jī)具也最好是知名的品牌。

（五）軟件和傳感系統(tǒng)的應(yīng)用

機(jī)具、器具屬于可見的硬件設(shè)備，它們不能離開軟件系統(tǒng)的支持。軟件系統(tǒng)幾乎完成了自動化焊接的所有程序設(shè)計和控制，如示教器的展示、離線編程的設(shè)計、數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)的處理、數(shù)據(jù)的調(diào)用、斷點續(xù)焊接等，這些程序的設(shè)計與控制需要在軟件和傳感系統(tǒng)上安置如下功能：模擬接口、焊機(jī)串行控制接口、數(shù)字接口、局域網(wǎng)接口、打印機(jī)接口、域總線系統(tǒng)接口等。因為自動化設(shè)備需要的是機(jī)械與工藝二者完美的配合，機(jī)械的根本核心在當(dāng)代已經(jīng)完全由數(shù)字技術(shù)所控制，因此，數(shù)字技術(shù)所提供和設(shè)置的參數(shù)是非常重要的。有的時候，數(shù)字技術(shù)還需要承擔(dān)一些診斷、調(diào)整與修復(fù)的功能。從目前使用的情況來看，數(shù)字設(shè)備需要改進(jìn)的功能有提高尋位效率、提供焊縫的實時跟蹤參數(shù)、對自動化焊接的補(bǔ)焊工作提升性能。總體來看，數(shù)字傳感技術(shù)需要提升的空間還很大，而且在自動化焊接工作中，這項技術(shù)也會越來越成為“主力軍”，因此，與當(dāng)下使用的機(jī)具性能做一個對接，在此基礎(chǔ)上設(shè)計數(shù)字傳感系統(tǒng)，可以最大程度的降低技術(shù)成本和時間成本。

結(jié) 語

綜上所言，在我國機(jī)械制造行業(yè)整體向好的背景下，自動化焊接設(shè)備的應(yīng)用會越來越廣泛，其技術(shù)內(nèi)核會被不斷的開發(fā)出來，顯現(xiàn)出越來越高的價值。在實際的生產(chǎn)中，科學(xué)合理的使用焊接設(shè)備，及時關(guān)注參數(shù)的變化，調(diào)整并保證系統(tǒng)穩(wěn)定的運行，是應(yīng)用者應(yīng)該持續(xù)關(guān)注的內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)

[1] 張志，馬超芳.自動化焊接設(shè)備在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新. 2018（05）.179-180

[2] 王金磊.工程機(jī)械制造中自動化焊接設(shè)備的應(yīng)用分析[J].南方農(nóng)機(jī). 2017（17）.122+125

[3] 楊鴻強(qiáng).探討自動化焊接設(shè)備在工程機(jī)械制造中的運用[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā). 2016（20）.67-68

作者簡介：師寧寧（1976.11-）男，漢族，山西省永濟(jì)市人，大專，職稱：焊接高級技師，方向：機(jī)電制造焊接類。