新疆农机智能焊接制造业现状

葛 勇，王旭峰，任 瑜，郭文松※

（1.塔里木大学机械电气化工程学院，新疆阿拉尔 843300；2.新疆维吾尔自治区现代农业工程重点实验室）

0 引言

新疆是农业大省，也是农业机械制造大省。目前农机焊接制造行业依然是靠传统的手工作业，新疆农机企业生产出的农机具普遍存在外观粗糙、可靠性差、装配精度低、作业不稳定和生产效率低等问题。

高产能、高质量、高效率、低成本的生产方式是现代企业追求的目标，在当今用工荒、高技能焊接工少且用人成本高的现状下，智能焊接的优势越发显著。江西铜业加工事业部[1]建立了关于SCR铜杆的智能化工厂；中化泉州石化有限公司的大数据监测系统[2]在智能化工厂生产中受到了用户的认可；奇瑞汽车股份有限公司的宋亮[3]阐述了智能焊装对汽车生产线的重要性和智能化焊接的优势。

本文重点介绍新疆棉花生产相关农业机械智能焊接制造业的发展现状、存在的问题以及发展展望，为新疆农业机械智能焊接制造提出建议。

棉花是新疆的主要经济作物，因此与棉花产业相关的农业机械占新疆农业机械的比重较大，对比东部沿海省份，新疆的智能焊接制造业起步时间晚，并且由于地理位置的限制，发展进程更为缓慢[4-5]。

经调研，目前新疆关于棉花机械的智能焊接设备主要有穴播器鸭嘴焊接、纵梁焊接、牵引架焊接、镇压辊焊接和喷料等，以此为例对新疆农机智能焊接制造业进行分析。

1 智能焊接现状

1.1 穴播器鸭嘴焊接现状

穴播器鸭嘴是穴播器的核心部件，新疆每年需要焊接的鸭嘴数量较多，约为400万个。根据调研，穴播器鸭嘴焊接智能化程度低，新疆穴播器制造公司在鸭嘴的焊接上普遍依靠人工，部分公司如阿拉尔金准机械制造公司采用的是自主研发的半自动化焊接，如图1。该公司的鸭嘴半自动焊接机器人工作时鸭嘴的腰带、静鸭嘴和铰接挡片的定位、固定、夹紧和卸料均由人工完成，变位机的定位和焊接由机器人完成。焊接平台分为两个部分，一个是焊接静鸭嘴和铰接挡片，另一个是焊接腰带和静鸭嘴。该半自动焊接机器人的作业效率约为人工的2倍。半自动鸭嘴焊接存在的缺点包括需人工上料、夹紧、固定和卸料。

塔里木大学机械电气化学院农机装备智能制造团队设计了一套全自动鸭嘴焊接机器人，如图2。该机器人可以实现穴播器鸭嘴的腰带、铰接挡片和静鸭嘴三个部件的自动上料、定位、夹紧、固定、焊接和一体化卸料，目前正在研究调试当中。

1.2 纵梁和牵引架焊接现状

传统覆膜播种机纵梁的加工采用的方式主要为机加工与焊接相结合，根据农作物实际的行距加工出所需的型材，各个型材之间的连接方式采用焊接，整个过程主要依靠人工完成。人力作业生产效率低且不能保证加工精度，导致废品率上升，大大增加了生产成本。

新疆天诚农机具制造有限公司研发的纵梁焊接设备性能良好，焊接效果稳定，能够很好的进行焊接横焊缝和立焊缝，其纵梁焊接效果图如图3。

阿拉尔金准机械制造公司的纵梁焊接设备与天诚农机具制造有限公司相比存在一些问题，初步考虑是由工件被切割的平整度和工件自身的结构如圆弧度等影响配合所致。

牵引架也是农业机械的重要部件，其焊接质量的好坏会直接影响机具的工作性能。新疆天诚农机具制造有限公司正在研制纵梁半自动化焊接装备如图4。在验证此半自动化焊接设备的焊接效果时，发现由于焊接时产生的热量会使工件受热，出现工件无法取下和机器手移动会碰到工件的问题，解决思路是更换模具和规划焊枪路径。

1.3 镇压辊焊接现状

镇压辊是棉花播种机的重要部件，目前新疆每年焊接的镇压辊数量约2万个，普遍依赖人工焊接，焊接工作条件十分恶劣，焊接自动化已成为必然趋势。

塔里木大学机械电气化工程学院农机装备智能制造团队的郭文松设计了半自动镇压辊焊接机器人，该机器人采用直角坐标系运动控制方法控制焊枪的运枪轨迹，如图5。该机器人的焊接质量远高于人工，而且降低了人工劳动强度。目前该半自动化焊接设备工作可靠，每年完成焊接镇压辊10000个以上（图6）。

此款半自动镇压辊焊接机器人焊接时，由于工件焊缝的问题，需要人工辅助调整焊缝位置。因此可以在此基础上研发完成具备焊缝追踪功能的镇压辊焊接机器人，在焊接时自动检测焊缝位置变化，并自动调整焊枪的位置，使焊枪始终沿着焊缝位置进行焊接，同时始终保持焊枪与工件之间的距离恒定不变，保证最佳焊接条件，其三维图如图7。

3 结论与展望

依据实地调研情况分析，新疆地区的农机焊接制造业的智能化水平偏低，基本都是传统手工作坊式制造，离全面智能焊接制造还存在较大差距。穴播器鸭嘴焊接、纵梁焊接和镇压辊焊接应用了半自动焊接设备，但都存在一些需要解决的问题，牵引架式半自动焊接设备还在研制当中。穴播器鸭嘴焊接和镇压辊焊接的全自动焊接设备在研制中，穴播器鸭嘴焊接应改进为上料、定位、固定和下料一体化作业；镇压辊焊接应加强焊缝追踪方面的研究。纵梁和牵引架焊接设备的焊接工装夹具和焊枪的运动路径亟需得到优化。

为了加快新疆农业机械智能焊接的步伐，新疆各高校和企业应加强合作或成立智能焊接制造业研究所[6-7]，互相弥补不足以解决高校缺乏实践能力，而企业缺乏科研人才的问题。同时，也应积极与东部和国外高校合作，依托国内高校平台吸引国内外大学生去新疆发展，提高焊接制造业人员的整体素质[8-9]。有效利用新疆地区优势优化产业结构，解决缺少核心技术的难题。