焊接机械手对城铁车辆转向架焊接质量的影响研究

焊接机械手对城铁车辆转向架焊接质量的影响研究

郭立明 张晓峰 廖攀 李英俊

中车长春轨道客车股份有限公司

摘要：在日益增长的城市轨道交通网络建设环境下，转向架的使用变的越来越普遍化，但由于它是一个非常关键的部分，一旦出错就会对轨道的运行产生重大影响，甚至可能会引起重大的安全性问题，因此加快改进焊接技术现已迫在眉睫。相比传统焊接技术手段，焊接机械手能有效应对各种复杂环境，在保证产品优良品质的前提下，推动了交通运输业的可持续发展，为此本文立足转向架自动焊接技术的应用，就焊接机械手对城铁车辆转向架焊接质量的影响展开深入探讨。

关键词：焊接机械手；城铁车辆转向架；质量影响

引言：焊接机器人综合了多种技术，比如电子技术、计算机技术、智能技术、机器人技术等，最早可以追溯到60年代，经过三个主要的发展历程即焊接机器人技术摸索阶段，焊接机器人具备感应能力以及焊接机器人智能化，彻底改变了以人为主的生产方式，极大提高了焊接效率和质量，减轻了工人的负担。动焊接技术的应用逐步向设备规模化、排布集中化、作用主导化、生产节拍化、管理信息化方向发展，只要能够解决设计结构、工艺水平和操作水平方面的难题，自动焊接技术的应用和推广仍存在较大的空间。

一、转向架自动焊接技术的应用

1.工艺要求及特点

在城铁车辆转向架焊接过程中，使用自动焊接技术来改善转向架构的结构特征是更为合理的选择。采用多位置变换、多次起停弧以及完全自动化的焊接技术，可以大大提高工艺效率和质量。采用先进的自动焊接设备，可以满足与传统汽车相比的高精度、高效率和低成本的工艺要求，从而实现转向架构的高效化焊接。为了满足焊接过程的可控性和灵活性需求，自动焊接设备通常仅采用单焊枪进行焊接，以确保质量的稳定性和高效性；采用双焊枪作为焊接工具，而非传统的激光跟踪技术和导向方式，这种新型焊接技术可以有效地提高焊接质量；采用电弧跟踪技术，可以有效地提高杆机械的精度，并且可以实现更大的填充量，从而提升系统的性能和稳定性。焊接技术可以通过单丝或双丝来实现，但是使用双丝焊接的情况较少。由于转向架的结构相对复杂，因此需要采用平直的焊缝进行焊接处理。

2.应用水平

转向架的结构很复杂，由横梁、纵向梁和附件组成的结构经过焊接后形成了今天的完整体系。随着中国经济的发展，这种方式变得越来越重要。许多轨道车辆制造公司正在大力推广自动焊接技术，并且他们的应用水平正在不断提高。虽然各种转向架的焊接方式各异，但是外侧长焊缝的应用最为广泛，几乎所有的转向架都采用了这种技术。企业已经大规模地采用自动化焊接技术来生产侧梁内腔，这种技术可以有效地解决内腔结构带来的问题，焊接技术的进步以及操作人员的技能提高，都会显著改善横梁钢管对接结构内外侧圆周焊缝的质量和精度。

在化焊接过程中，钢管应该沿着轴线旋转，同时焊枪的姿态也应该保持稳定，以确保焊缝内部的完美连接。通过采用先进的技术，箱吊座、牵引梁等部件可以实现自动化焊接，从而提高工作效率。

二、焊接机械手对城铁车辆转向架焊接质量的影响

1.电气控制系统

通过PHG示教器、计算机以及控制柜的协调配合，使得整个系统的电气运行得以有效地实现，而且还可以通过各种功能传感器、焊接机器人的状态信息、示教器的操作指令来实现。以PHG示教器为核心，利用以太网与PC电脑的联动，使得操纵者能够轻松地掌握机器人的运行情况。此外，PHG示教器还具有自动化的操纵功能，只需要轻轻一点，就能够轻松操纵。一旦启用，就会发现示教仪的屏幕上会展现出机器人的图案。此外，控制箱的顶端配备了一个间盘，其中两端各自安装着一根电缆，而间盘的中央更是配备了一个驱动装置、一个代码显示器，它们共同构成了一个完整的系统。此外，该系统中还配备了多种操作模式的开关，各种形状的功能也都被安装好。电脑的核心部件包括CPU芯片组、FCIF插座以及其他相关元件。

2.机械传动机构

焊接机械手拥有6轴，其中4轴用于变位，而1轴用于横向滑轨，每个轴都有自己的旋转范围。编程时，需要注意，机器人的每个轴都应该具备独立的自由度，并且它们都配备了三个基础轴和三个手轴，以实现11轴的联动功能。对于机器人而言，为了进一步提高精确度，作业单位在各个主轴上都安装了红色的标记。经由人工智能的校准，它们可以作为人工智能的参考物使用。然而，2主轴上却没有指明灯，因此只能使用于人工智能发生时才能使用。第7轴由4个改变位置器组成，具备L型的形状，可达到±180°的自由，而第4个改变位置器的运行模式与第5个相反，即可达到±180°的精确调节。此外，第7轴还具备倾斜滑轨轴，可进行更广泛的运动，可达到更高的准确度。除此之外为提高工序效能，作业单位将4个变位器上的释放按钮全部更换，并且将连接技术换成更加先进的高新技术，它的出口频率可调整至550A，并且在每台连接机的顶部都配备一个操纵面板，可根据需要调整出口频率，从而实现自动化调节和控制工艺参数的操作。为确保安全操作，作业单位在面板上配备了高精度的水温监测器，并且安装了水位说明灯。

结束语

概括而言，对于机器人系统而言，对其进行应用，能够促使焊接变得更加稳定，焊接质量也得到提升，进一步提高工作效率。操作起来十分简单，而借助示教编程方式，能够制定出最佳焊接程序，促使焊角的尺寸和焊缝填充要求得到满足。借助焊接误差测量方式进行修整处理，能够充分满足焊接需要。对不同焊接缺陷所产生的原因进行分析，从中找到避免缺陷的措施。

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