焊接設(shè)備在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用
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摘要：隨著經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展，我國(guó)的工程機(jī)械制造行業(yè)也迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，其中自動(dòng)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(duì)自動(dòng)化焊接設(shè)備概述，簡(jiǎn)要分析焊接專(zhuān)機(jī)與焊接機(jī)器人的特點(diǎn)，并分析如何在工程機(jī)械制造中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(dòng)化焊接設(shè)備；工程機(jī)械制造；應(yīng)用
0引言
自動(dòng)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(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。對(duì)于工程制造行業(yè)來(lái)說(shuō)，要想提升企業(yè)自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力就要減少對(duì)人的依賴(lài)性，進(jìn)而降低人工成本，讓自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，這對(duì)工程機(jī)械制造企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展有著重要的意義。
1自動(dòng)化焊接設(shè)備概述
對(duì)于工程機(jī)械制造領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化焊接設(shè)備通常指焊接專(zhuān)機(jī)與焊接機(jī)器人，利用自動(dòng)化焊接設(shè)備不僅可以提升焊接質(zhì)量，同時(shí)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(dòng)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(zhuān)機(jī)與焊接機(jī)器人的特點(diǎn)
2.1焊接專(zhuān)機(jī)
焊接專(zhuān)機(jī)具有產(chǎn)品價(jià)格低和性?xún)r(jià)比高的特點(diǎn)，在以下焊接生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用：a長(zhǎng)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(zhuān)機(jī)包括：a耳鉸與弦桿自動(dòng)焊專(zhuān)機(jī)；b自動(dòng)化管件切割機(jī)。焊接專(zhuān)機(jī)在自動(dòng)化控制技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)，因此在機(jī)械工程制造中應(yīng)用廣泛，但是剛性過(guò)強(qiáng)，所以操作柔性化組合鉚焊工藝時(shí)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(zhuān)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(dòng)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(mǎn)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(jià)高的特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)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(dòng)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(guó)自動(dòng)化焊接技術(shù)不斷發(fā)展，在實(shí)際工程機(jī)械制造中廣泛的使用機(jī)器人工作站。對(duì)焊接機(jī)器人工作站來(lái)說(shuō)，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(diǎn)，同時(shí)材料本身不會(huì)產(chǎn)生腐蝕性和放射性，使用年限通常會(huì)多于15年。關(guān)節(jié)軸的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力來(lái)自交流伺服電動(dòng)機(jī)，該設(shè)備的數(shù)字化路徑測(cè)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(chē)裝置，為控制系統(tǒng)的安全運(yùn)營(yíng)保駕護(hù)航。整個(gè)系統(tǒng)由全數(shù)字化控制技術(shù)打造，在計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一控制下使數(shù)字總線連接和操控各個(gè)部分，最大程度的減輕電磁場(chǎng)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(duì)設(shè)計(jì)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(huì)顯示出焊接工藝的核心參數(shù)，便于能實(shí)現(xiàn)對(duì)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(zhuān)門(mén)的控制室，可以讓系統(tǒng)在良好的環(huán)境下運(yùn)營(yíng)[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(duì)于部分具有自主知識(shí)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(zhuān)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(guò)示教器輸入主要數(shù)據(jù)可以在焊接過(guò)程中隨時(shí)對(duì)其在線修正。同時(shí)，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(méi)有凸起，并填滿(mǎn)弧坑。焊接中斷點(diǎn)可以有效覆蓋，借助平行擺動(dòng)功能可以快速識(shí)別出焊縫，并及時(shí)進(jìn)行填充，同時(shí)焊槍不存在漏電、漏油現(xiàn)象。對(duì)于焊絲的選用來(lái)說(shuō)，常用盤(pán)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(shí)要確保暫載率達(dá)到100%。
3.3龍門(mén)架的應(yīng)用
龍門(mén)架作為自動(dòng)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(huì)給機(jī)器人本體配備行走框架。對(duì)于龍門(mén)架的控制也由控制系統(tǒng)統(tǒng)一完成，這樣本體運(yùn)動(dòng)就與外部軸運(yùn)動(dòng)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(mén)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(dòng)機(jī)也要確保其服務(wù)性能，對(duì)于龍門(mén)架的導(dǎo)軌來(lái)說(shuō)，需要做好潤(rùn)滑和防塵的保護(hù)措施，避免本體出現(xiàn)大幅度的抖動(dòng)，確保平均重復(fù)誤差在0.2mm以?xún)?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(shí)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(dòng)。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(shí)夾具需要滿(mǎn)足剛性要求，但是也需要防止裝卸過(guò)程中工件變形的情況發(fā)生。因此，在設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)要盡可能縮短夾具上工件的時(shí)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(dòng)機(jī)和減速機(jī)。
3.5軟件和傳感系統(tǒng)應(yīng)用
對(duì)于軟件和傳感系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，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(kù)存儲(chǔ)；d數(shù)據(jù)處理和調(diào)用；e自診斷；f斷點(diǎn)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(dòng)化焊接設(shè)備的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)
縱觀工程機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，影響自動(dòng)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(duì)精度要求極高，因此需要在利用自動(dòng)化設(shè)備過(guò)程中確保設(shè)備可以在工藝的支持下實(shí)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(shí)還要借助診斷功能對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和修復(fù)。自動(dòng)化焊接設(shè)備在未來(lái)的發(fā)展中有著良好的提升空間，需要解決如下問(wèn)題，包括：a尋位效率低、b焊縫實(shí)時(shí)跟蹤、c焊縫間隙大、d自動(dòng)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(guó)機(jī)械制造行業(yè)良好的發(fā)展背景下，自動(dòng)化焊接設(shè)備也在廣泛使用，體現(xiàn)出其應(yīng)用價(jià)值。合理利用自動(dòng)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(shí)際生產(chǎn)中，需要對(duì)焊接設(shè)備合理選擇，及時(shí)對(duì)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(dòng)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(dòng)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(zhǎng)軒.自動(dòng)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).
作者：劉兵華 單位：廈門(mén)航天思爾特機(jī)器人系統(tǒng)股份有限公司