利用三维柔性焊接平台提升ZL26C机组转动臂的焊接质量

娄燕鸣

【摘要】ZL26C机组转动臂在工序加工过程中由于转动臂长度过长，缺少焊接工装，焊接、加热过程中容易产生尺寸改变，焊接不平行等问题，通过分析ZL26C机组转动臂的结构及其工艺设计要求，设计出了三维柔性焊接工装装夹工艺草图，利用图文并茂的直观方式作为加工操作指导，设计制作工艺样板快速定位；同时，为规范加工，制定了《三维焊接成型通用工艺守则》，让工人严格按照规范加工，减少错误操作，提高效率。

【关键词】三维柔性焊接工装；工艺草图；提高效率

ZL26C型纤维滤棒成型机组改进型是许昌烟机公司在ZL26B型基础上借鉴国外高速纤维滤棒成型机组先进技术并综合考虑纤维滤棒成型机组，对国内滤棒质量要求的适应性后自主研发、研制的新一代纤维滤棒成型机组，达到了国内先进高速纤维滤棒成型机组的技术性能。该机由YL16C型纤维开松上胶机和YL26C纤维滤棒成型机组成。它具有生产速度高、产品质量好、使用维护方便、结构先进、原-辅材料消耗低等几大优点。“转动臂”又是ZL26C型纤维滤棒成型机中的核心零件。本文主要论述ZL26C机组转动臂的制作方法，并且具体分析各种焊接变形以及焊接变形产生的原因，针对各种不同的焊接变形可以采用相应的措施，有效预防和控制焊接变形，确保ZL26C机组转动臂的精度和承载能力不受影响.

1、ZL26C机组转动臂焊接时出现的问题

ZL26C机组转动臂的加工工序一般包括：领取各子件、焊接、修整，加工设备主要是三维柔性焊接平台。现场询问、调查发现，三维柔性焊接平台是新引进设备，设备使用技术还是一项空白，特别是如何拼接装夹，对操作工人和技术人员来说都很陌生。尤其是在焊接ZL26C机组转动臂的过程中，由于转动臂长度过长，缺少焊接工装，焊接零件时处于无法控制状态，焊接、加热过程中容易产生尺寸偏差，焊接不平行等问题。其中尺寸偏差是因为在焊接过程中产生的焊接应力不均匀造成的，焊接时材料内部受到不均匀的加热和冷却，在温度高的地方，焊接膨胀度大，在温度低的地方焊接件膨胀度小，经常发现在焊接完成后，焊接件的尺寸比较焊接前发生了变化，从而产生了焊接尺寸偏差。焊接不平行是由于焊接件的长度较长，制作时焊接工装选用不合理、工装装夹方式不当，没有对称布置焊缝的位置以及焊缝方向不是均匀分布时，焊缝的收缩会导致焊接不平行。焊接工艺是很复杂的，焊接件也是有很多样式，所以很难形成一个完整的焊接体系。

2、制定工装

为了探索和总结ZL26C机组转动臂在三维柔性焊接平台使用，提高组焊成型的精度，减少尺寸偏差，焊接不平行等问题，制定出ZL26C机组转动臂合理的焊接方法，按照规范及规定方法实施焊接工装， 尽可能减少焊缝，减小焊接变形，提高外观质量，保证其行位为工差和尺寸要求工件装卡过程，用尺子和焊接工作台刻度两方面保证尺寸要求装卡好，用刚性固定该工件，减少焊接变形刚性固定下焊接。

具体内容为：

按照成型后的ZL26C机组转动臂形状，出样板图，样板尺寸可大于外形尺寸0.2mm。

在使用ProE制作三维柔性焊接工装模型，构建焊接组合图如图（1）如图（2），按照样板图使用激光切割机割出2mm厚的不锈钢样板。

在按照工艺要求，制作时组合三维柔性焊接工装，

首先，铆工以样板定位，组合平面定位工装如图（3），然后取下样板，放上罩壳，定位斜面或空间部分后，限制各尺寸要素，最后压紧工件。

焊工配合铆工，按照通用焊接工艺，点焊罩壳。

其中，对于影响变形的长焊缝，要求在装夹状态下采用对称焊、跳焊等方法焊接；待罩壳完全冷却后，再将罩壳松开，焊接剩余部分，并执行工艺其它内容。

待验证工装使用效果后，完善部分三维柔性焊接工装模型，然后将使用三维柔性焊接工装内容完善工艺。

3、对策实施

对使用三维柔性焊接工装焊接ZL26C机组转动臂的使用方法进行试验、总结，具体方法为：

使用三维柔性焊接工装，然后使用定位销等位，在焊接过程中应用焊接工装来保证工件中的垂直度和两个子件的角度偏差，焊接好后，待工件完全冷却后再拆卸工件，确保热变型最。保证零件的总体尺寸长度符合设计要求；为了焊接瞬间聚集的热量迅速散开，采用边焊边用湿布冷却工件

为了减少焊接变形，我们采用逆向分段焊接，逆向分段焊，将整个焊缝分成几小段，每一小段的焊接方向与焊接总方向相反，尽可能采用对称的逆向焊接。

一定会减少变形，对此总结出了以下原则是：保证外形尺寸和设计强度，采用“工装固定”的方法，减少焊缝，减少焊接引起的变形。加强焊件的刚性，将焊件强行固定，这样就可以防止焊后变形。

ZL26C机组转动臂原本采用的焊接方法焊后变形严重，垂直度和子件角度容易偏差，且根本无法修服，这个零件直接影响外观零件，另外零件用量小，大批量买又太浪费成本，这就要求我们自己部门制作压模然后焊接，加工劳动强度很大，且生产周期很长，很难如期完成任务。改进后，焊接时采用固定工装分段焊接，尽量避免焊接时聚集的热量过高而造成零件发生变形。采用冷却降温的方法减小焊接变形，在焊接时使用湿毛巾或吸水海绵擦拭零件，把焊接产生的热量短时间释放出去，避免温度过高使零件发生变形现象。从而适合大批量处理，效率高，焊缝纹路一致性好，表面进行易焊接、修整，操作工容易操作，劳动强度小.

4、应用效果

由于解决了焊接方法和零件焊接工装使用不当的问题，2014-2015年度对2套ZL26C机组转动臂进行了调查，质量由原来的43.3%上升到90%.我公司ZL26B、ZL22D产品上也大量应用焊接零件，我们把加工ZL26C机组转动臂的技术同样应用在这些产品上，ZL26B、ZL22D上的焊接零件的质量在2015年得到明显提高，

使用三维柔性焊接工装，首先得到了员工初步的认可和兴趣。

在开始使用三维柔性焊接工装，结构件分厂员工并不认可，他们认为使用三维焊接工装，费时费力，效率低，通过引导，部分员工尝试着应用此工装，他们发现尺寸稳定了，返修率低了，大部分员工都开始应用了。而且员工反映两套焊接平台太少了，不够用，于是结构件分厂又打报告购置两套焊接平台，这反映了焊接工装得到员工的认可，并有兴趣应用。

总之，在三维柔性焊接平台的推广使用上我们仅仅是迈出了第一步，在深入使用上还有许多的经验需要总结提高，还有很多的技术准备和技术优化工作要做，生产技术部的技术人员与结构件分厂的员工为推广使用三维柔性焊接工装，为提高产品质量，也做了大量卓有成效的工作，同時也要得到了各位领导的大力支持，我们在此一并对他们表示感谢！

参考文献

[1]王长忠.高级焊工技能训练[M].北京：中国劳动社会保障出版社.2006

[2]安珣，钱在中.焊接技术手册[M].山西太原：山西科技技术出版社，2000

[3]李亚江，焊接缺陷分析及对策[M]. 北京：化学工业出版社.2011