自动化焊接设备在工程机械制造中的应用探讨

刘兵华

摘 要：随着经济和科技的不断发展，我国的工程机械制造行业也迎来了新的发展机遇，其中自动化焊接设备的应用克服了生产中存在的诸多不利因素，大大提升了机械设备的生产和维护管理效率。本文对自动化焊接设备概述，简要分析焊接专机与焊接机器人的特点，并分析如何在工程机械制造中实现自动化焊接设备的应用，希望本文的分析研究具有借鉴意义。

关键词：自动化焊接设备;工程机械制造;应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.034

0 引言

自动化技术应用于机械生产制造领域大大提升了生产效率，产品质量也得到进一步提升，为社会经济的发展提供了强大的动力。对于工程制造行业来说，要想提升企业自身的市场竞争力就要减少对人的依赖性，进而降低人工成本，让自动化技术的优势得到充分发挥，这对工程机械制造企业长远发展有着重要的意义。

1 自动化焊接设备概述

对于工程机械制造领域来说，自动化焊接设备通常指焊接专机与焊接机器人，利用自动化焊接设备不仅可以提升焊接质量，同时也提升了生产效率。此外，操作环境也得到了极大的改善，工人受到烟尘和弧光危害的危害进一步降低;企业的资金得到节省，有效降低了生产成本。在科技不断创新的背景下，自动化焊接设备的性能也不断提高，使得产品的质量得到保障[1]。

2 焊接专机与焊接机器人的特点

2.1 焊接专机

焊接专机具有产品价格低和性价比高的特点，在以下焊接生产中得到广泛的应用：a长直焊缝、b圆环焊缝，可以进行大批量的生产。使用较多的焊接专机包括：a耳铰与弦杆自动焊专机;b自动化管件切割机。焊接专机在自动化控制技术上容易实现，因此在机械工程制造中应用广泛，但是刚性过强，所以操作柔性化组合铆焊工艺时需要与焊接机器人工作站共同完成[2]。

2.2 焊接机器人

相较于焊接专机，焊接机器人可以达到更高的控制精度，其智能化和自动化程度也更高。借助模块化编程技术，机器人工作站可以满足多种生产工况和生产要求。焊接机器人工作站具有更新速度快和造价高的特点，同时对操作技术也提出了更高的要求。在当前的大型工程中，应用较多的机器人工作站包括：ABB机器人工作站;CLOOS机器人工作站;REIS机器人工作站[3]。

3 自动化焊接设备在工程机械制造中的具体应用

3.1 控制系统的应用

随着我国自动化焊接技术不断发展，在实际工程机械制造中广泛的使用机器人工作站。对焊接机器人工作站来说，其组成部分主要包括：a控制器;b机器人本体，本体以6轴关节形式居多，具有结构刚性高和负载能力强的特点，同时材料本身不会产生腐蚀性和放射性，使用年限通常会多于15年。关节轴的驱动动力来自交流伺服电动机，该设备的数字化路径测量系统可以精准定位位置信息，确保了焊接的精度，重复定位精度效果极佳，误差可控制到0.1mm。此外，该系统中还有断电刹车装置，为控制系统的安全运营保驾护航。整个系统由全数字化控制技术打造，在计算机的统一控制下使数字总线连接和操控各个部分，最大程度的减轻电磁场干扰，确保精准焊。在控制系统中，中央处理单元利用处理器对设计方案控制，可以在稳定、高速的环境下操控轨迹。此外系统中的示教器具有人性化的操作界面，便于操作人员学习使用，操作界面会显示出焊接工艺的核心参数，便于能实现对设备的可视化控制。另外操作系统和电控柜均有防尘措施，或设置有专门的控制室，可以让系统在良好的环境下运营[4]。

3.2 焊接电源的应用

焊接电源必须选用如福尼斯牌全数字逆变脉冲焊接电源等先进品牌，对于部分具有自主知识产权的企业也可以利用自主研发的焊接电源，进而提升产品的配套性，但是都需要注意和控制系统接口的匹配。焊接电源需要有专家参数系统，这样便于以数字化的形式体现出焊接参数，通过示教器输入主要数据可以在焊接过程中随时对其在线修正。同时，先進的产品具有较高的收弧成功率，可以确保焊接表面没有凸起，并填满弧坑。焊接中断点可以有效覆盖，借助平行摆动功能可以快速识别出焊缝，并及时进行填充，同时焊枪不存在漏电、漏油现象。对于焊丝的选用来说，常用盘装或者桶装焊丝，这样送丝速度的可以得到保证，速度范围在0-24m/min，在电源规格选择时要确保暂载率达到100%。

3.3 龙门架的应用

龙门架作为自动化焊接机器人的行走部分可以扩大操作范围，因此在机器人工作中都会给机器人本体配备行走框架。对于龙门架的控制也由控制系统统一完成，这样本体运动就与外部轴运动协调一致。在操作系统中，机器人本体需要倒挂在龙门架上，从而便于焊枪具达到需要焊接的位置。为了提升在行进状态下的焊接精确度，需要利用质量好的轴承、导轨、和齿轮等构件，减速机电动机也要确保其服务性能，对于龙门架的导轨来说，需要做好润滑和防尘的保护措施，避免本体出现大幅度的抖动，确保平均重复误差在0.2mm以内[5]。

3.4 其他机具应用

其他机具主要是指焊接变位机和夹具，这样就可以确保机器人的焊接作业时可以处于指定的位置，为机器人工作站提供焊接变位机，并使整体协调运动。从装卸工件的需要考虑，变位机的高度设置要便于操作，同时夹具需要满足刚性要求，但是也需要防止装卸过程中工件变形的情况发生。因此，在设计参数时要尽可能缩短夹具上工件的时间。其他机具在选择使用上也要尽量选用知名的技术品牌的伺服电动机和减速机。

3.5 软件和传感系统应用

对于软件和传感系统来说，其功能较为复杂，主要包括以下功能：a示教编程;b离线编程;c数据库存储;d数据处理和调用;e自诊断;f断点续焊;g多层多道焊接功能。为了使系统发挥出更大的性能，需要在系统中设置多种功能接口，包括：a模拟接口;b焊机串行控制接口;c数字接口、d局域网接口、e打印机接口、f域总线系统接口。

3.6 自动化焊接设备的应用发展趋势

纵观工程机械制造行业的发展，影响自动化焊接设备的因素主要包括：a机器人本体;b控制器;c传感系统;d焊接电源;e外部机具。鉴于工程机械制造在工件制作中对精度要求极高，因此需要在利用自动化设备过程中确保设备可以在工艺的支持下实现二者的匹配，根据工件的生产要求设置焊接参数，同时还要借助诊断功能对参数进行调整和修复。自动化焊接设备在未来的发展中有着良好的提升空间，需要解决如下问题，包括：a寻位效率低、b焊缝实时跟踪、c焊缝间隙大、d自动化焊接后补焊，从而提升设备的性能[6]。

4 小结

综上所述，在我国机械制造行业良好的发展背景下，自动化焊接设备也在广泛使用，体现出其应用价值。合理利用自动化焊接机器人工作站可以显著提升焊接质量和工作效率。在实际生产中，需要对焊接设备合理选择，及时对运行参数调整，方可保证系统的稳定运行。

参考文献：

[1]陈明凯.自动化焊接设备在工程机械制造中的应用探讨[J].科技创新与应用，2018（07）：153-154.

[2]田丽萍.自动化焊接设备在工程机械制造中的应用[J].工业c：00092-00093.

[3]耿长轩.自动化焊接设备在工程机械制造中的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2015（19）.

[4]杨瑞.自动化焊接设备在工程机械制造中的应用[J].建筑工程技术与设计，2016（15）.

[5]田鹏，廖秋琴.自动化焊接设备在工程机械制造中的应用研究[J]. 中国高新技术企业，2016（14）：45-46.

[6]李涛，王庆涛，邹方政等.自动化焊接设备在工程机械制造中的应用[J].居舍，2017（33）.