淺談自動化焊接新技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用

姚德生 楊楠 李偉

摘 要：為了能進(jìn)一步促進(jìn)機械制造領(lǐng)域的發(fā)展，目前一些企業(yè)開始在機械制造之中使用自動化類型的焊接設(shè)備，而在這一過程中需要相關(guān)企業(yè)能了解自動化類型的焊接設(shè)備的特點，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合機械制造企業(yè)的實際情況，靈活地采取對策。本文就自動化類型的焊接設(shè)備在機械制造中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：機械制造;工業(yè)生產(chǎn);焊接技術(shù)

隨著焊接加工工藝和自動化控制技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，工程機械制造領(lǐng)域原有的工作模式已不能適應(yīng)本行業(yè)設(shè)備和工件焊接加工的實際需要。嚴(yán)重的滯后焊接技術(shù)使工程機械的生產(chǎn)效率大大降低，焊接質(zhì)量不能得到可靠的保證。焊接技術(shù)與自動化技術(shù)相結(jié)合的自動焊接設(shè)備自出現(xiàn)以來逐漸發(fā)展起。近年來，它在工程機械制造領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，取得了令人滿意的效果。在提高生產(chǎn)效率、取代傳統(tǒng)手工焊接方式、提高焊接質(zhì)量等方面具有突出的意義和價值。

一、自動化類型的焊接設(shè)備概述

在電子科技以及機械制造技術(shù)不斷發(fā)展的現(xiàn)階段，在機械制造領(lǐng)域之中，技術(shù)人員成功地將自動化以及智能化程度較高的控制系統(tǒng)和機械制造設(shè)備相結(jié)合到了一起，使得在實際的生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了裝夾定位系統(tǒng)、焊接胎夾具系統(tǒng)等先進(jìn)的自動化類型系統(tǒng)，通過在機械制造過程中使用這些新型的自動化生產(chǎn)技術(shù)，使得機械制造行業(yè)不僅在產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品生產(chǎn)效率方面有所提升，還因為機械化的生產(chǎn)模式，使得生產(chǎn)過程中的工人數(shù)量減少，進(jìn)而有效地降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，另外也正以為機械生產(chǎn)制造過程中自動化機械生產(chǎn)模式的使用，使得機械制造行業(yè)實現(xiàn)了大規(guī)模的生產(chǎn)制造，從而在批量生產(chǎn)的情況下實現(xiàn)了利潤上的提升。在目前機械制造企業(yè)之中，主要的自動化類型的焊接設(shè)備一般包括自動化類型的焊接專機或者是自動化類型的智能焊接機器人，將這些自動化類型的焊接設(shè)備和機械制造工人相結(jié)合，就能有效地降低工作人員的工作強度，同時在現(xiàn)代先進(jìn)的編程以及智能控制設(shè)備的使用下，還能實現(xiàn)機械制造設(shè)備的24小時不間斷運轉(zhuǎn)，進(jìn)一步提升企業(yè)的運行效率。自動化類型的生產(chǎn)設(shè)備在我國已經(jīng)出現(xiàn)了一段時間，并且已經(jīng)在工程機械制造領(lǐng)域、礦山機械施工領(lǐng)域、船舶制造領(lǐng)域之中有了全面的運用，并且對這些企業(yè)的生產(chǎn)效率以及發(fā)展有了顯著的提升。

二、自動化焊接技術(shù)在機械制造中的優(yōu)勢

工程機械焊接自動化的優(yōu)勢是針對傳統(tǒng)焊接方式來說的。傳統(tǒng)焊接方式生產(chǎn)效率低。由于工程機械自身的大型化和復(fù)雜化，傳統(tǒng)焊接方式有時無法滿足高精尖的作業(yè)要求。傳統(tǒng)焊接方式是一種勞動密集型任務(wù)，大量的勞動力需求也明顯的增加了企業(yè)的運營成本?？傊瑐鹘y(tǒng)焊接方式削弱了企業(yè)在市場中的競爭力，使得企業(yè)不能面向市場對內(nèi)進(jìn)行制造改革，影響企業(yè)發(fā)展。

1.低成本。焊接自動化帶了手工作業(yè)，減少了對大量勞動力的需求。雖然自動焊接技術(shù)和自動焊接設(shè)備需要一定量的資金投入，但從長遠(yuǎn)的角度看，焊接自動化大大提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，從而減少了企業(yè)的運營成本，為企業(yè)的擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模等規(guī)劃節(jié)約資金。

2.不限工作環(huán)境。工程機械焊接有時對人體有直接的傷害，例如弧焊。人體由于生理原因，不能夠在特殊的工作環(huán)境中長時間作業(yè)，這也成為企業(yè)生產(chǎn)過程中的障礙。相比于人工，自動化設(shè)備具有持續(xù)性工作的優(yōu)越性，且不會因為工作環(huán)境的惡劣而降低生產(chǎn)效率。

3.精準(zhǔn)度高。工程機械隨著市場的要求而不斷發(fā)展，逐漸走向大型化和復(fù)雜化，這要求整個制造過程的精準(zhǔn)。焊接自動化代替了傳統(tǒng)手工焊接，在生產(chǎn)中能夠使得焊接的精準(zhǔn)度滿足工程機械的生產(chǎn)要求。

三、自動化焊接設(shè)備在工程機械制造中的具體應(yīng)用

1.控制系統(tǒng)的應(yīng)用。隨著自動化焊接技術(shù)的發(fā)展，在實際工程中機器人工作站的使用越來越多。在一個焊接機器人工作站中，控制器和機器人本體是其核心組成部分，本體一般采用6軸關(guān)節(jié)形式，具有較高的結(jié)構(gòu)剛性和負(fù)載能力，所使用的材料不具有放射性和腐蝕性，使用年限一般在15年以上。關(guān)節(jié)軸一般采用交流伺服電動機提供驅(qū)動力，具備先進(jìn)的數(shù)字化路徑測量系統(tǒng)，能夠提供絕對位置信息，使其具有較高的焊接精度，重復(fù)定位精度誤差可以控制在0.1mm以內(nèi)。此外，系統(tǒng)中還包含斷電剎車裝置，能夠為使用安全提供保障。

整個系統(tǒng)以全數(shù)字化控制技術(shù)為基礎(chǔ)，由數(shù)字總線連接各個部分，采用計算機進(jìn)行統(tǒng)一控制，可以有效抵抗配電系統(tǒng)電磁場干擾，確保焊接的絕對在再現(xiàn)。其中央處理單元采用多處理器設(shè)計方案，穩(wěn)定性強，具有可擴(kuò)展功能，能夠保證高速運行狀態(tài)下的軌跡精度。系統(tǒng)中包含有示教器，具有友好的操作界面，能夠方便操作者學(xué)習(xí)使用。在操作界面中顯示焊接工藝的關(guān)鍵參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)可視化控制。此外，電控柜和操作系統(tǒng)等均有防塵處理措施，或設(shè)置有專門的控制室，能夠保證系統(tǒng)的可靠運行。

2.焊接電源的應(yīng)用。在選擇焊接電源時，要注意與控制系統(tǒng)接口的匹配性。一般較為先進(jìn)的產(chǎn)品帶有焊接專家參數(shù)系統(tǒng)，能夠?qū)附訁?shù)進(jìn)行數(shù)字化顯示。主要數(shù)據(jù)通過示教器輸入，在焊接生產(chǎn)過程中，可以隨時對其進(jìn)行在線修正。先進(jìn)的技術(shù)產(chǎn)品收弧成功率較高，可以確保焊接回收脈沖收弧能夠填滿弧坑，而且沒有凸起。焊接中斷點的覆蓋與重熔、外觀焊縫、焊滴脫離的準(zhǔn)確度都較高。利用其平行擺動功能能夠快速、有效的識別出焊縫并進(jìn)行填充。使用的焊槍無漏電、漏油等現(xiàn)象。一般使用盤裝或桶裝焊絲，其送絲速度可以達(dá)到0～24m/min。由于焊接機器人的焊絲規(guī)格較大，在選擇電源規(guī)格時，應(yīng)確保其暫載率能夠達(dá)到100%。

3.軟件和傳感系統(tǒng)應(yīng)用。在軟件和傳感系統(tǒng)應(yīng)用方面，自動化焊接機器人工作站使用的操作軟件及弧焊軟件包功能較為復(fù)雜，具體包括以下幾個方面：（1）示教編程功能;（2）離線編程功能;（3）數(shù)據(jù)庫存儲功能;（4）數(shù)據(jù)處理和調(diào)用功能;（5）自診斷功能;（6）斷點續(xù)焊功能;（7）多層多道焊接功能;（8）參數(shù)實時調(diào)整功能;（9）縱向與橫向擺動功能;（10）機器人與外部軸的聯(lián)動控制功能;（11）傳感和跟蹤功能。為使系統(tǒng)具有較高的可擴(kuò)展性，系統(tǒng)中應(yīng)包含多種功能接口，包括焊機串行控制接口、模擬接口、數(shù)字接口、打印機接口、局域網(wǎng)接口和域總線系統(tǒng)接口等。

其中，傳感系統(tǒng)的功能主要包括電弧跟蹤、焊絲接觸尋位和激光跟蹤等。在系統(tǒng)運行過程中，電弧跟蹤功能通過對焊接電壓和電流變化情況的檢測，自動修正焊縫編程位置與實際位置的偏差。焊絲接觸尋位功能可以找出焊縫起始點。激光跟蹤功能同時具備上述兩項功能，而且具有較高的抗干擾能力，但激光跟蹤器的成本較高，可以根據(jù)工程實際情況進(jìn)行合理選擇。

四、結(jié)語

總之，機械制造技術(shù)在促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過程中有著突出的作用，并且在現(xiàn)階段科技發(fā)展程度已經(jīng)成為了衡量一個國家綜合實力、經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度等方面的關(guān)鍵指標(biāo)，在這種情況下機械制造相關(guān)技術(shù)的發(fā)展成為企業(yè)發(fā)展、社會進(jìn)步的主要目標(biāo)，并且在技術(shù)人員不斷的努力之下，在目前階段機械制造領(lǐng)域之中出現(xiàn)了自動化程度較高的新型焊接技術(shù)，這一技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用對于機械制造行業(yè)發(fā)展有著較大影響，需要引起我們的重視，加強對其研究。

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