姚德生 楊楠 李偉

摘 要：為了能進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展，目前一些企業(yè)開始在機(jī)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(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合機(jī)械制造企業(yè)的實(shí)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(jī)械制造中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：機(jī)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(jī)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(shí)際需要。嚴(yán)重的滯后焊接技術(shù)使工程機(jī)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(jī)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(jī)械制造技術(shù)不斷發(fā)展的現(xiàn)階段，在機(jī)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(jī)械制造設(shè)備相結(jié)合到了一起，使得在實(shí)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(jī)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(jī)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?yàn)闄C(jī)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(jī)械生產(chǎn)制造過程中自動化機(jī)械生產(chǎn)模式的使用，使得機(jī)械制造行業(yè)實(shí)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(shí)現(xiàn)了利潤上的提升。在目前機(jī)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(jī)或者是自動化類型的智能焊接機(jī)器人，將這些自動化類型的焊接設(shè)備和機(jī)械制造工人相結(jié)合，就能有效地降低工作人員的工作強(qiáng)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(shí)現(xiàn)機(jī)械制造設(shè)備的24小時不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)一步提升企業(yè)的運(yùn)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(jī)械制造領(lǐng)域、礦山機(jī)械施工領(lǐng)域、船舶制造領(lǐng)域之中有了全面的運(yùn)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(jī)械制造中的優(yōu)勢

工程機(jī)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(jī)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(yùn)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(yùn)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(jī)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?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境的惡劣而降低生產(chǎn)效率。

3.精準(zhǔn)度高。工程機(jī)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(jī)械的生產(chǎn)要求。

三、自動化焊接設(shè)備在工程機(jī)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(shí)際工程中機(jī)器人工作站的使用越來越多。在一個焊接機(jī)器人工作站中，控制器和機(jī)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(jī)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?yàn)槭褂冒踩峁┍Ｕ稀?/p>

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(jì)算機(jī)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(jì)方案，穩(wěn)定性強(qiáng)，具有可擴(kuò)展功能，能夠保證高速運(yùn)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(yùn)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(diǎn)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(jī)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(jī)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(diǎn)續(xù)焊功能;（7）多層多道焊接功能;（8）參數(shù)實(shí)時調(diào)整功能;（9）縱向與橫向擺動功能;（10）機(jī)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(jī)串行控制接口、模擬接口、數(shù)字接口、打印機(jī)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(yùn)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(shí)際位置的偏差。焊絲接觸尋位功能可以找出焊縫起始點(diǎn)。激光跟蹤功能同時具備上述兩項(xiàng)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(shí)際情況進(jìn)行合理選擇。

四、結(jié)語

總之，機(jī)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(shí)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(jī)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(jī)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(jī)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(qiáng)對其研究。

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