黃瑞濤 宋同凱

沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司 遼寧沈陽 110169

該公司生產(chǎn)的主要產(chǎn)品之一是岸橋。每年岸橋的產(chǎn)量是200多套，產(chǎn)量大，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜。岸橋的結(jié)構(gòu)主要包括前梁和后梁，立柱，相關(guān)梁以及上梁和下梁。前梁是岸橋產(chǎn)品的關(guān)鍵部件之一。在焊接的過程中會(huì)遇到內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的情況，并且出現(xiàn)的焊縫非常多，每個(gè)焊接位置的位置也不一樣。大梁小而深，使其難以制造。由于岸橋梁主要承受吊裝貨物，因此存在結(jié)構(gòu)力，因此產(chǎn)品內(nèi)部焊接質(zhì)量直接決定了產(chǎn)品是否可以使用。

1 大梁組成結(jié)構(gòu)

前梁是上海振華重工有限公司生產(chǎn)岸橋的重要組成部分之一。大梁內(nèi)部由結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成，例如隔板，腹板，翼，T形鋼和肋。這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件組裝并最終通過焊接連接以形成類似于盒子的塊。光束可以達(dá)到3米的深度，內(nèi)部寬度窄至0.75米，長度不相等。因此，為了將梁形成為三面成形，必須焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件的接頭。每個(gè)區(qū)塊中有13個(gè)焊縫必須焊接。梁的長度不同，焊縫數(shù)量大，制造難度系數(shù)相對來說比較大。

2 機(jī)器人自動(dòng)化焊接設(shè)備組成

焊接工作非常的復(fù)雜，所以焊接工作必須由多個(gè)系統(tǒng)組成，這些系統(tǒng)分別是機(jī)器人懸臂系統(tǒng)，軌道系統(tǒng)，焊接系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。機(jī)器人懸臂系統(tǒng)由移動(dòng)基座行進(jìn)機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)裝置，立柱，懸臂，升力臂等組成，懸臂系統(tǒng)可以在車間覆蓋兩個(gè)不同的站點(diǎn)，并允許機(jī)器人到達(dá)所有大梁內(nèi)可焊接的焊縫。機(jī)器人采用日本生產(chǎn)的FANUC機(jī)器人，配備弧焊傳感器和定位功能，可以進(jìn)行電弧跟蹤和焊接起始點(diǎn)查找，可以修正工件裝配的裝配誤差。軌道系統(tǒng)根據(jù)公司產(chǎn)品的長度設(shè)計(jì)，幾乎可以覆蓋所有光束長度。電氣控制系統(tǒng)主要是一種控制功能，主要跟蹤周圍操作設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，并對故障的發(fā)生進(jìn)行報(bào)警。整個(gè)機(jī)器人焊接站實(shí)現(xiàn)一鍵式啟動(dòng)，不用人工進(jìn)行操作，有效的提高了工作效率[1]。

3 大梁制造工藝以及焊接工藝

3.1 梁相關(guān)部件的預(yù)制機(jī)器人自動(dòng)焊接要求工件的每個(gè)部件具有高的裝配精度

為了確保工件裝配的準(zhǔn)確性，所有工件都通過CNC沖裁，長度，寬度和直角誤差進(jìn)行切割。全部控制在技術(shù)要求范圍內(nèi)，嚴(yán)格保證工件的裝配精度。

3.2 梁相關(guān)配件各配件的裝配和組裝過程如下

首先，底板吊起。當(dāng)?shù)装鍛覓煸谳喬ス羌苌蠒r(shí)，應(yīng)進(jìn)行足夠的整平工作，所有參考線都標(biāo)在底板上。測試線和裝配線。然后，橫向隔板由橫向隔板的中心線組裝和定位。不允許通過一條裝配線定位。裝配線僅用作參考。在組裝過程中調(diào)整隔板的垂直度，定位焊接固定，以確保隔板的開啟誤差d≤0.2%。另外，為了確保垂直度和施工安全性，對于隔板厚度> 10mm或高度> 2200mm或加強(qiáng)環(huán)加厚的隔板，在組裝后調(diào)整隔板的垂直支撐，雙方都需要技術(shù)支撐。并定位焊接固定。卷筒紙幅：卷筒紙應(yīng)與卷筒紙裝配線一起定位并垂直于底板。不允許滿足隔膜的尺寸偏差并靠近隔膜，導(dǎo)致幅材平整度的裝配偏差。垂直線控制在H / 500，最大垂直偏差<3mm，腹板直線度和底板底座≤2mm/ 2m，為保持形狀，可定位在橫向隔板內(nèi)一個(gè)卡瑪在完成三面成形組件之后，檢查整個(gè)梁的垂直度，隔板的垂直度以及底板和輪胎框架的一致性。在測試通過后，底板和輪胎框架由處理卡固定，以防止梁在焊接過程中扭曲和變形[2]。

3.3 梁式機(jī)器人的自動(dòng)焊接過程為了減少整個(gè)橋梁的焊接變形

兩個(gè)機(jī)器人同時(shí)工作可以先從中間開始焊接然后中間焊接完直接到兩端，這樣可以有效的避免整體變形現(xiàn)象的出現(xiàn)，但是一個(gè)機(jī)器人執(zhí)行單塊焊接的時(shí)候，就要注意擋板的每個(gè)焊縫的焊接都會(huì)產(chǎn)生熱量，受到熱量的影響，會(huì)使整個(gè)梁的變形，所以一定要認(rèn)真研究每個(gè)單個(gè)塊的焊接順序，減少變形現(xiàn)象的出現(xiàn)。一定要保整梁的單個(gè)的焊接變形幾率最小，因此要使用的焊接順序遵循對稱焊接和焊接順序。通過上述焊接順序，整個(gè)塊的整體變形在一定程度上減小[3]。

4 大梁模擬段測試驗(yàn)證

通過上述分析，對橋梁模擬截面的自動(dòng)焊接試驗(yàn)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，并對模擬截面焊接進(jìn)行了工藝評價(jià)，包括焊縫的金相試驗(yàn)，硬度試驗(yàn)和RT試驗(yàn)。網(wǎng)格焊縫的外觀通過觀察梁內(nèi)焊縫位置的焊縫外觀，垂直焊縫的外觀形成良好，沒有任何缺陷，外觀為魚鱗，焊腳尺寸合適符合標(biāo)準(zhǔn)要求。直立焊縫和平焊的外觀與垂直焊縫的外觀相同，沒有任何缺陷。垂直于焊接方向取樣。首先，用砂紙打磨樣品，并將焊縫的橫向平面平滑到明亮狀態(tài)，然后拋光。其次，使用10%硝酸溶液進(jìn)行腐蝕，并通過RT檢查焊接微結(jié)構(gòu)的磁性。

5 結(jié)語

對于橋梁產(chǎn)品，使用機(jī)器人自動(dòng)焊可以接代替手工焊接。這樣可以有利于工人的身體健康，并且減輕工人的工作壓力，提高工作效率。本文主要介紹了機(jī)器人自動(dòng)焊臺設(shè)備的組成，梁組裝過程和焊接過程，并通過梁模擬部分驗(yàn)證了機(jī)器人焊臺的合理性。經(jīng)過研究結(jié)果表明，機(jī)器人焊接站可應(yīng)用于深窄橋的特殊梁結(jié)構(gòu)。機(jī)器人裝配過程和焊接過程也是合理并且十分的專業(yè)。模擬截面焊縫外觀美觀，無缺陷，適用于焊腳。