徐志強，楊建華，郝 利，林 通，徐 斌，王 越，李政彬

（1.中車唐山機車車輛有限公司，河北 唐山 063000；2.機械科學研究總院集團有限公司，北京 100044）

0 引言

自動化技術在機械生產(chǎn)制造中的應用極大的提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，是推動經(jīng)濟社會發(fā)展的重要源動力。無論是從市場經(jīng)濟角度還是提升企業(yè)核心競爭力，都應積極引進先進的自動化設備或進行自動化改造，充分發(fā)揮自動化技術的應用優(yōu)勢，減少生產(chǎn)過程中對人的依賴性，從而降低人工成本和工作勞動強度?，F(xiàn)有的焊接工裝自動化程度低，對人的依賴性很強，換型的工作勞動強度較高，安全性較低。因此，應結合技術發(fā)展狀況和工程實際應用情況展開研究，對焊接工裝進行改造，通過提高自動化的程度來提高效率和安全性。

1 現(xiàn)有問題

改造前的焊接工裝，在換型的時候，滾筒部分需要逐個完成滾筒的旋轉和定位，逐個完成撓度的位置調(diào)整，導致轉型的效率很低，勞動強度也較高，并且現(xiàn)有的定位精度較低，定位后仍有擺動，導致調(diào)至位置的難度增加且存在著損傷工件的隱患。預制撓度工位，目前需要在20mm的小范圍內(nèi)記錄8個位置，精度不準確且容易混淆，換型需逐個調(diào)整，存在著效率低下的問題，誤差導致焊接后產(chǎn)品尺寸不達標的隱患。

2 改造方案

2.1 滾筒部分改造方案

如圖1所示，通過伺服電機，減速機，聯(lián)軸器與滾筒驅(qū)動軸連接到一起，用伺服電機的旋轉帶動滾筒旋轉，通過伺服電機控制旋轉的角度，從而實現(xiàn)換產(chǎn)過程中的滾筒旋轉。伺服電機保證了旋轉角度的精準性和速度角度的可控制性，角度精度可以達到0.0001°。選用較大減速比減速機提供滾筒旋轉所需要的大扭矩，保證了旋轉過程的穩(wěn)定。這套機構較改造前不但保證了滾筒旋轉速度可控，旋轉平穩(wěn)，且保證了旋轉角度可控且精準。

圖1 滾筒驅(qū)動軸改造方案Fig.1 Drum drive shaft renovation program

如圖2所示，滾筒共有八個工位，分別對應定位轉盤的八個定位銷孔，伺服電機帶動滾筒旋轉到需要的工作位置后，需要用定位銷定位，采用氣缸控制定位銷的插拔，到位后插入，拔出后按需旋轉到下一個工作位置。定位銷保證電機斷電之后，工件壓下對滾筒產(chǎn)生負載之后仍能維持精準的位置不晃動，保證支撐面與工件的面接觸，從而規(guī)避損傷工件的風險。同時控制系統(tǒng)中帶有安全保護，通過氣缸磁環(huán)開關檢測定位銷是插入還是拔出狀態(tài)，插入狀態(tài)滾筒不能旋轉，形成一個自鎖保護。

圖2 滾筒定位方案Fig.2 Roller positioning scheme

2.2 預制撓度部分改造方案

如圖3所示，定位塊共有八個位置，不同的車型需移動到不同的位置，原有裝置需人工逐個更改位置，效率低且不精準。經(jīng)過改造，用伺服電機和梯形絲杠來控制定位塊的水平位置，并且可以準確的定位小范圍內(nèi)多個位置，來適應不同的車型，可以做到八條梁同時工作，大大提高效率，并且由伺服控制位置，精準度較以前有很大的提升。

圖3 撓度部分改造方案Fig.3 Deflection partial reconstruction plan

2.3 壓臂改造方案

如圖4所示，帶壓緊裝置的懸臂要經(jīng)常實現(xiàn)拉伸和縮回，原有壓臂由于設計結構原因，滑動摩擦力較大，存在伸出不流暢甚至完全卡死不能伸出的情況，經(jīng)過研究改造，導致伸出困難的原因在于鋁屑的堆積導致滑動摩擦阻力增大，所以在伸出方管的前后各增加一個滾輪，前面的滾輪放置在下面，后面的滾輪放置在上面，由于將懸臂伸出的滑動摩擦改為滾動摩擦，大大減少了摩擦力，從而解決了懸臂伸出困難的問題。通過實際測試，拉伸力很小，大大減少了車間工人的勞動強度。

圖4 壓臂改造方案Fig.4 Pressure arm reconstruction plan

3 結論

經(jīng)改造的焊接工裝實現(xiàn)了自動化控制，較改造前的原有工裝，實現(xiàn)了多工位同時工作，且位置由伺服電機控制，不但工作效率有了顯著提升，精度也得到了很大的提升。改造結果論證了提高自動化程度是現(xiàn)代化企業(yè)發(fā)展與提高效率的根本途徑之一。