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        智能制造與機(jī)器人焊接技術(shù)的集成與應(yīng)用

        2019-11-28 16:15:25田博學(xué)顧凱
        商品與質(zhì)量 2019年8期
        關(guān)鍵詞:堆焊轉(zhuǎn)輪曲面

        田博學(xué) 顧凱

        上海振華電氣集團(tuán)有限公司 上海 200125

        焊接制造是一個非常復(fù)雜的生產(chǎn)過程,具有非平衡的冶金特點(diǎn),焊接工藝參數(shù)決定了焊接接頭的產(chǎn)品質(zhì)量。為了保證焊接產(chǎn)品的質(zhì)量問題,需要對整個焊接的過程中做到有據(jù)可查,焊接設(shè)備生產(chǎn)廠家需要對整個焊接的生產(chǎn)工業(yè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控,對工藝參數(shù)進(jìn)行記錄,能夠方便快速地進(jìn)行查詢,對焊接生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管控,是整個焊接領(lǐng)域重要的發(fā)展趨勢。信息時代快速發(fā)展的大背景下,云計(jì)算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遍布世界的各個角落,這些技術(shù)作為新一代信息技術(shù)的升級,實(shí)現(xiàn)了人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器之間的互聯(lián)互通,真正實(shí)現(xiàn)了人際交互。本文介紹一種基于云智能下的焊接管控大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),對焊接的整個生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控,保證焊接的質(zhì)量,從而實(shí)現(xiàn)智能化管理。

        1 智能化機(jī)器人焊接技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢

        1.1 智能化機(jī)器人焊接技術(shù)的特點(diǎn)

        焊接機(jī)器人的智能技術(shù)結(jié)合了控制論,信息和傳感器技術(shù),人工智能,結(jié)構(gòu),仿生學(xué),焊接技術(shù)等,最終形成了一項(xiàng)新技術(shù)。在大型水電元件中,智能機(jī)器人焊接技術(shù)的應(yīng)用具有多層,多位置,多道次焊接的特點(diǎn)。機(jī)器人的智能焊接技術(shù)可以有效地解決空間復(fù)雜焊接,結(jié)構(gòu)元件復(fù)雜反轉(zhuǎn),超密集板多層焊接質(zhì)量,運(yùn)動干擾和窄空間機(jī)械手碰撞等問題。隨著多層多道次焊接技術(shù),焊接技術(shù),渦輪轉(zhuǎn)換仿真策略和機(jī)器人堆焊技術(shù)等領(lǐng)域的研究深入,電弧焊萬能機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于大型水電部件。

        1.2 智能化機(jī)器人焊接的優(yōu)勢

        焊接的質(zhì)量和效率更高:電力設(shè)備的大多數(shù)部件都是厚壁焊接結(jié)構(gòu),焊縫數(shù)量大,質(zhì)量要求高。智能機(jī)器人焊接的有效性比焊機(jī)高4倍,運(yùn)動的重復(fù)性和精度更高,焊縫規(guī)則相對穩(wěn)定。焊接質(zhì)量不影響焊工的工作環(huán)境和工作水平,波動性低,可有效提高產(chǎn)品質(zhì)量[1]。它具有良好的操作條件的優(yōu)點(diǎn)。焊接機(jī)器人用于焊接薄板。操作非常簡單,只需要對焊接機(jī)器人進(jìn)行組裝和調(diào)試,即可投入運(yùn)行,工作條件和性能更好。焊接機(jī)器人的生產(chǎn)力的優(yōu)勢。工人必須依靠焊接,焊接機(jī)器人可以連續(xù)生產(chǎn)24小時的板材,同時可以激活多個焊接機(jī)器人生產(chǎn)系列板材,大大提高了生產(chǎn)效率。操作更安全:在新時代,電力設(shè)備的功率不斷增加,高強(qiáng)度鋼在水電部件中的份額增加,因此焊接所需的預(yù)熱溫度也會增加。目前,許多需要焊接的工作條件具有約150攝氏度的溫度。在這種條件下工作會嚴(yán)重影響焊工的健康,并在一定程度上影響焊接質(zhì)量。智能焊接機(jī)器人可以在高溫下運(yùn)行,有效地提高了焊機(jī)的質(zhì)量和狀態(tài),使焊接質(zhì)量更加穩(wěn)定。

        2 智能焊接技術(shù)的集成應(yīng)用

        2.1 控制系統(tǒng)軟件單元的組成

        控制系統(tǒng)使用PLC,人機(jī)界面(HMI),工具定位軸,機(jī)器人的移動外軸,ABB弧焊機(jī)器人系統(tǒng),電焊機(jī)系統(tǒng)和氣缸連桿閥組件連接。控制電路目前用于工業(yè)通信工程。穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)架構(gòu)。作為主控制器,PLC負(fù)責(zé)移動伺服軸,控制安裝缸和協(xié)調(diào)焊接機(jī)器人的工作。HMI觸摸屏用于選擇產(chǎn)品過程,監(jiān)控生產(chǎn)數(shù)據(jù)并實(shí)時將設(shè)備狀態(tài)傳送到主機(jī)。控制系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)的創(chuàng)建,公司的生產(chǎn)部門進(jìn)行了現(xiàn)代化改造,成為自動化,智能化,計(jì)算機(jī)化和各種先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合的亮點(diǎn)項(xiàng)目。

        2.2 復(fù)雜曲面焊接成型技術(shù)

        復(fù)雜曲面焊接成型技術(shù)主要是把離線編程和冷弧焊新技術(shù)進(jìn)行結(jié)合,其在沖擊式轉(zhuǎn)輪焊接中的應(yīng)用較為廣泛。沖擊式轉(zhuǎn)輪的幾何型線較為復(fù)雜。目前,國際上最為先進(jìn)的沖擊式轉(zhuǎn)輪制造技術(shù)是瑞士蘇爾壽公司,并且我國大部分沖擊式轉(zhuǎn)輪水斗都是依靠進(jìn)口。把高橋電站水斗制造作為契機(jī),通過新型的制造工藝,主要有自動焊接水斗技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù),從而提升水斗制造的效率和質(zhì)量,減少制造的成本。在制作沖擊式轉(zhuǎn)輪時,可以通過復(fù)雜曲面焊接成型技術(shù),制作過程為:通過數(shù)控加工技術(shù),把轉(zhuǎn)輪的輪盤和水斗的根部,運(yùn)用整塊不銹鋼全段件進(jìn)行制作,然后通過焊接機(jī)器人全自動逐層堆焊水斗的前端,最后經(jīng)過數(shù)控加工進(jìn)行鏟磨和拋光,使水斗形成最終翼型[2-3]。

        2.3 異行曲面定量堆焊技術(shù)

        異形曲面定量堆焊技術(shù),可以在保證產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)上減少焊接的成本。因?yàn)樗姰a(chǎn)品中部分部件由于特殊的服役工況,一般情況下都需要具有表面耐磨耐蝕的特征,需要在普通材料的集體表面上,堆焊具有一定厚度的高性能材料。并且,需要在指定的區(qū)域內(nèi),大部分都為異形曲面進(jìn)行定量堆焊。目前,異形曲面定量堆焊技術(shù)在轉(zhuǎn)輪體和貫流式機(jī)組導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)中得到了廣泛的應(yīng)用。結(jié)合各個類型的機(jī)器人工作站與曲面的適應(yīng)性與焊接、加工需求,把離線編程和示教編程以及快速成型技術(shù)、不銹鋼堆焊工藝進(jìn)行結(jié)合。轉(zhuǎn)輪體是由法蘭和球面組成的,轉(zhuǎn)輪體的表面堆焊主要是為了耐磨,在堆焊時,要保證全表面不銹鋼厚度為15毫米,球面由于有5個開孔,而形成了異形曲面,其堆焊量超過50%。

        3 結(jié)語

        控制系統(tǒng)使用PLC,人機(jī)界面(HMI),工具定位軸,機(jī)器人的移動外軸,ABB弧焊機(jī)器人系統(tǒng),電焊機(jī)系統(tǒng)和氣缸連桿閥組件連接??刂齐娐纺壳坝糜诠I(yè)通信工程。作為主控制器,PLC負(fù)責(zé)移動伺服軸,控制安裝缸和協(xié)調(diào)焊接機(jī)器人的工作.HMI觸摸屏用于選擇產(chǎn)品過程,監(jiān)控生產(chǎn)數(shù)據(jù)并實(shí)時將設(shè)備狀態(tài)傳送到主機(jī)。控制系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)的創(chuàng)建,公司的生產(chǎn)部門進(jìn)行了現(xiàn)代化改造,成為自動化,智能化,計(jì)算機(jī)化和各種先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合的亮點(diǎn)項(xiàng)目。

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