自动化焊接设备在工程机械制造中的应用探讨

自动化焊接设备在工程机械制造中的应用探讨

何锦元

1、自动化焊接设备的特点分析

1.1组合化和大型化。现阶段，对大型自动化焊接设备的研究更加的深化和具体，使得大量的自动化焊接设备在大中小型焊接结构生产中得到应用，比如中重型厚壁容器焊接中心、集装箱外壳组装焊接中心、箱型梁焊接生产线等。很多大型的焊接中心在占地面积上不亚于车间。

1.2智能化和数字化。要想在自动化焊接过程中实现智能化和数字化就显得十分困难，智能化和数字化合理的控制中要对焊接缝装配间隙存在的误差进行一定思考，在此基础上也要对焊接的形状、焊接期间产生的热变形的情况进行考量。因此，在焊接过程中对传感技术的要求非常高，需要现金的自适应控制系统的大力支持才能够更好的进行。面对复杂程度较高的焊接工作，就需要通过计算机软件的帮助来促进工作的有效完成。

1.3高质量和高精度。正常情况下，焊接机器人与焊接操作机在行走机构的定位精度是在0.1毫米左右，而焊接机器人同焊接机器人配套焊接变位机在定位精度上是在0.05毫米左右。由此可见，自动化焊接设备在大型的工程机械制造中作用还是有目共睹的。

1.4管控一体化。借助多种计算机软件，利用局域网就能够把生产、制造等在管理系统中实现自动化的控制，能够摆脱时间和空间的限制，实现远程监控和管理。若是期间出现问题和故障，也可以通过自动化管理来对问题做出准确的判断。

2、自动化焊接技术优势

自动化焊接技术可以说是近年来工程机械制造领域研究的热点与主流方向。自动化焊接技术应用于工程机械制造领域中，表现出了以下几个方面的性能优势。

2.1质量水平高。机械组是自动焊接中非常重要的构成部分，由数字电子系统对执行程序进行全自动控制。在机械制造中，自动化焊接设备所使用的电流高、热量集中，对提高电弧穿透性能以及增加焊接点额速度有重要意义，因此与传统意义上的手动焊接模式相比，自动化焊接设备的应用能够显著提高焊接制造的生产效率。同时，由于整个焊接过程以及焊接设备的运行均通过自动化控制系统实现，因此焊接速度、焊接范围的控制均非常理想，也可根据工程机械制造加工的实际需求自动调节焊接参数，得到质量水平高的焊接成果。

2.2技术水平高。在现阶段的工程机械制造领域中，各类非金属材料、薄壁材料、精密零部件材料在焊接加工的过程中均广泛应用自动化焊接设备。自动焊接设备通过应用激光焊接等前沿技术的方式，焊接加工中的接缝宽度小、深度高、加工部件变形可能性低，因此对技术要求较高的焊接加工作业有良好的适应性。除此以外，在自动化焊接设备加工过程中，电弧大量集中于焊剂层下方，热量散失风险小，因此还具有节约加工原料消耗以及节能环保的综合效益。

自动化焊接设备在工程机械制造中的具体应用

3.1控制系统的应用。随着自动化焊接技术的发展，在实际工程中机器人工作站的使用越来越多。在一个焊接机器人工作站中，控制器和机器人本体是其核心组成部分，本体一般采用6轴关节形式，具有较高的结构刚性和负载能力，所使用的材料不具有放射性和腐蚀性，使用年限一般在15年以上。关节轴一般采用交流伺服电动机提供驱动力，具备先进的数字化路径测量系统，能够提供绝对位置信息，使其具有较高的焊接精度，重复定位精度误差可以控制在0.1mm以内。此外，系统中还包含断电刹车装置，能够为使用安全提供保障。

整个系统以全数字化控制技术为基础，由数字总线连接各个部分，采用计算机进行统一控制，可以有效抵抗配电系统电磁场干扰，确保焊接的绝对在再现。其中央处理单元采用多处理器设计方案，稳定性强，具有可扩展功能，能够保证高速运行状态下的轨迹精度。系统中包含有示教器，具有友好的操作界面，能够方便操作者学习使用。在操作界面中显示焊接工艺的关键参数，能够实现可视化控制。此外，电控柜和操作系统等均有防尘处理措施，或设置有专门的控制室，能够保证系统的可靠运行。

3.2焊接电源的应用。焊接电源的应用要优先选用国际先进品牌，比如福尼斯牌全数字逆变脉冲焊接电源，一些具有自主知识产权的大型企业也可以使用本公司自主研发的焊接电源，提高工艺的配套性。在选择焊接电源时，要注意与控制系统接口的匹配性。一般较为先进的产品带有焊接专家参数系统，能够对焊接参数进行数字化显示。主要数据通过示教器输入，在焊接生产过程中，可以随时对其进行在线修正。先进的技术产品收弧成功率较高，可以确保焊接回收脉冲收弧能够填满弧坑，而且没有凸起。焊接中断点的覆盖与重熔、外观焊缝、焊滴脱离的准确度都较高。利用其平行摆动功能能够快速、有效的识别出焊缝并进行填充。使用的焊枪无漏电、漏油等现象。一般使用盘装或桶装焊丝，其送丝速度可以达到0～24m/min。由于焊接机器人的焊丝规格较大，在选择电源规格时，应确保其暂载率能够达到100%。

3.3龙门架的应用。龙门架即自动化焊接机器人的外部轴行走部分，该部分结构是扩大机器人工作范围的关键，目前在工程中应用的机器人工作站均为机器人本体配备的外部行走框架。该部分控制功能由控制系统统一负责，采取一体化控制方式，能够确保外部轴运动与本体运动协调一致。在系统中，机器人本体通常倒挂在龙门架上，使焊枪具有较高的可达性。为了确保在外部轴行走状态下的焊接精度，应采用国际先进品牌的导轨、轴承和齿轮等构件，并配合电动机和减速机，同时做好导轨的润滑、防尘和防飞溅保护措施。在外部轴运行状态下，机器人本体要保持平稳，避免发生较大幅度的摇晃和抖动，平均重复精度误差应控制在0.2mm以内。

3.4软件和传感系统应用。在软件和传感系统应用方面，自动化焊接机器人工作站使用的操作软件及弧焊软件包功能较为复杂，具体包括以下几个方面：（1）示教编程功能；（2）离线编程功能；（3）数据库存储功能；（4）数据处理和调用功能；（5）自诊断功能；（6）断点续焊功能；（7）多层多道焊接功能；（8）参数实时调整功能；（9）纵向与横向摆动功能；（10）机器人与外部轴的联动控制功能；（11）传感和跟踪功能。为使系统具有较高的可扩展性，系统中应包含多种功能接口，包括焊机串行控制接口、模拟接口、数字接口、打印机接口、局域网接口和域总线系统接口等。

结语:综上所述，在科学技术不断发展的背景下，自动化控制技术也得到了相应的发展。传统人工制造模式已经远远满足不了工程机械制造的实际需求。为此，有必要将自动化控制技术与焊接设备进行有效的整合，并将其应用在工程机械制造中，不仅仅是有效提升了焊接质量，还有助于提升工程机械制造效率。

参考文献：

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