工程装备机器人焊接解决方案工艺布局分析

2021-11-29刘星株洲华信精密工业股份有限责任公司

钣金与制作 2021年4期

文／刘星·株洲华信精密工业股份有限责任公司

导语

在传统小批量的工程装备零部件生产中，加工设备单机布置、产品精度和生产效率较低。而近年来，随着智能化装备技术的发展，加工机器人焊接设备逐渐普及，伴随着人们生活水平不断提升，年轻人员不愿意从事焊接工种，焊工从业人员断层局面越发加大，机器人取代人工已经形成了一种趋势。基于此，本文从企业自动化管理角度出发，分析了我司在机器人焊接中的工艺布局，并针对设计难点提供了系统的诠释，旨在为企业机器人焊接解决方案提供一定的参考。

近年来，随着“工业4.0”、“中国制造2025”和智能制造发展观念的普及，要求在传统制造行业推广数字化技术和智能制造装备已是大势所趋。而随着国家产业结构的调整和十三五计划的执行落实，淘汰落后产能，实质就是需要我们做转型升级的思考。因此，推行和引入机器人焊接，取代人工操作的不足，是一项实现公司效率提升，降低生产成本行之有效的方式。

机器人焊接方案主要内容

双立柱可调变位机

双立柱可调变位机的翻转和回转分别由两根轴驱动，而夹持工件的工作台除能绕自身轴线回转外，还能绕另一根轴做倾斜或翻转，它可以将焊件上各种位置的焊缝调整到水平的或“船型”的易焊位置施焊，适用于框架型、箱型、盘型和其他非长型工件的焊接，如减速器的箱体、机座、齿轮、法兰、封头等，并拥有高度调节的装置系统。

法国萨福焊接电源

DIGI@PULS320 数字式逆变双脉冲MIG 焊机在工业生产中，几乎可以用来焊接所有可焊金属，焊接各种板厚材料操作简单，一元化控制，参数调节一键完成，并拥有多项专利技术和超过120 条的专家程序，还可储存10 条用于手工焊、自动焊的焊接程序，可连接机器人2T、4T、点焊、四阶模式、双脉冲等多种焊接循环，而且还可以配调电流推拉丝焊枪、遥控器、内置摇控器的液晶数显焊枪检测，显示焊接参数、错误信息、锁定焊接参数，并可远程下载专家程序，随时得到新的焊接科技发展成果。

库卡软件系统

库卡中空第六轴结构（Hollow Wrist）机器人，负载能力达16kg，工作范围可达2016mm，能够到达传统焊接设备也难以触及的焊缝位置。第六根轴可连续不断地旋转，因此不需再花费大量时间将轴转回起始位置，进而缩短加工时间。

氩弧连续焊接技术

氩弧焊连续焊接技术是在普通电弧焊的原理的基础上，利用氩气对金属焊材的保护，通过高电流使焊材在被焊基材上熔化成液态形成熔池，加以连续推送熔池，使被焊金属和焊材达到设计形状的冶金结合的一种焊接技术，由于在高温熔融焊接中不断送上氩气，使焊材不能和空气中的氧气接触，从而防止了焊材的氧化，可以焊接不锈钢、铝合金等有色金属。

液压调平装备

框架式油压机采用全钢性结构，经振动时效处理使机械变形量小，机架设计具有高刚性、高精度。

车间生产线规划设计

工艺布局

技术部根据现有车间，结合配件产品特点，对配件区域进行工艺布局规划，对人员、设备、产地、环境和物料运转进行整体规划，并出具工艺布局图，结合工艺布局图与员工作业特点，定制设计了专用作业平台，平台考虑人性化的设计，让员工能坐着作业，以及内置于作业平台内的焊机和具体的焊接体系要求，并在作业平台旁考虑气瓶的固定方案。

场地规划

根据布局图，将厂房外配件作业区搬至车间内，并按照布局图的区域进行调整，配件区域不设置打磨区，打磨考虑在车间外打磨，而墙面则定制化设计碳钢班组管理看板以及文化宣传看板，最大设计范围为5m×2.5m。根据工艺布局图，设置一个半成品仓库，仓库为开放式，用于成品打包，并将外协仓库移于此，另外也作为车间物料过多无法流转时，物料暂存场所，保证生产现场物料的正常流转。此外，根据工艺布置图，将配件区域标识弄好，地面的区域线按照图纸要求划线，主线宽为100mm，其他线宽为50mm，而不良品区则按照图纸标注区域刷一层红色地面漆，并结合布局图工位上的待转区需要配置专用的转运车与物料架，双组合工位可采用物料架与转运车配合使用，单工位则采用工装转运车，并结合布局图安排生产制作。

设备设施

焊接平台需要配置3 块黑色形迹看板，而焊工作业工具处需要放置作业平台，形迹看板需借用不锈钢车间使用的黑色形迹看板，而焊接操作台需采用10 件且背靠背放置，中间用1.5mm 钢板并开设10mm×10mm 的方形孔用于工具的形迹管理，同时用于遮挡焊接弧光，如果直接采购操作台成本低得话也可以直接采购。由于车间布局调整，作业台区域使用的电气设备必须通电通气，包括半成品区办公桌下方，所有的线路与气路采用地下预埋的方式，新增2 个3000mm×1500mm 三维焊接柔性平台，为后期开发精密钣金做新产品提供基础，此外还有1 个2000mm×1000mm 的焊接检验平台，5 台双臂式的除尘设备。

环境设施

工位采用移动式双臂自动焊烟除尘设备吸烟，打磨区设置车间外，将墙体打通后制作卷闸门与打磨区相通，既保证了打磨区和车间作业区的相隔，又保证了两区域的物流相通，提高车间的施工环境。对配件焊接区域重新刷一层灰色地面漆，而安全物流通道一般采用绿色，将安全通道的箭头统一采用绿色箭头；至于车间光线问题，根据操作台需要配置灯光，并结合公司车间内的灯光，做好开工前线路的布局。