姚德生 楊楠 李偉
摘 要:為了能進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展,目前一些企業(yè)開始在機(jī)械制造之中使用自動(dòng)化類型的焊接設(shè)備,而在這一過程中需要相關(guān)企業(yè)能了解自動(dòng)化類型的焊接設(shè)備的特點(diǎn),并在此基礎(chǔ)上結(jié)合機(jī)械制造企業(yè)的實(shí)際情況,靈活地采取對(duì)策。本文就自動(dòng)化類型的焊接設(shè)備在機(jī)械制造中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。
關(guān)鍵詞:機(jī)械制造;工業(yè)生產(chǎn);焊接技術(shù)
隨著焊接加工工藝和自動(dòng)化控制技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,工程機(jī)械制造領(lǐng)域原有的工作模式已不能適應(yīng)本行業(yè)設(shè)備和工件焊接加工的實(shí)際需要。嚴(yán)重的滯后焊接技術(shù)使工程機(jī)械的生產(chǎn)效率大大降低,焊接質(zhì)量不能得到可靠的保證。焊接技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合的自動(dòng)焊接設(shè)備自出現(xiàn)以來逐漸發(fā)展起。近年來,它在工程機(jī)械制造領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,取得了令人滿意的效果。在提高生產(chǎn)效率、取代傳統(tǒng)手工焊接方式、提高焊接質(zhì)量等方面具有突出的意義和價(jià)值。
一、自動(dòng)化類型的焊接設(shè)備概述
在電子科技以及機(jī)械制造技術(shù)不斷發(fā)展的現(xiàn)階段,在機(jī)械制造領(lǐng)域之中,技術(shù)人員成功地將自動(dòng)化以及智能化程度較高的控制系統(tǒng)和機(jī)械制造設(shè)備相結(jié)合到了一起,使得在實(shí)際的生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了裝夾定位系統(tǒng)、焊接胎夾具系統(tǒng)等先進(jìn)的自動(dòng)化類型系統(tǒng),通過在機(jī)械制造過程中使用這些新型的自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù),使得機(jī)械制造行業(yè)不僅在產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品生產(chǎn)效率方面有所提升,還因?yàn)闄C(jī)械化的生產(chǎn)模式,使得生產(chǎn)過程中的工人數(shù)量減少,進(jìn)而有效地降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本,另外也正以為機(jī)械生產(chǎn)制造過程中自動(dòng)化機(jī)械生產(chǎn)模式的使用,使得機(jī)械制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的生產(chǎn)制造,從而在批量生產(chǎn)的情況下實(shí)現(xiàn)了利潤上的提升。在目前機(jī)械制造企業(yè)之中,主要的自動(dòng)化類型的焊接設(shè)備一般包括自動(dòng)化類型的焊接專機(jī)或者是自動(dòng)化類型的智能焊接機(jī)器人,將這些自動(dòng)化類型的焊接設(shè)備和機(jī)械制造工人相結(jié)合,就能有效地降低工作人員的工作強(qiáng)度,同時(shí)在現(xiàn)代先進(jìn)的編程以及智能控制設(shè)備的使用下,還能實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造設(shè)備的24小時(shí)不間斷運(yùn)轉(zhuǎn),進(jìn)一步提升企業(yè)的運(yùn)行效率。自動(dòng)化類型的生產(chǎn)設(shè)備在我國已經(jīng)出現(xiàn)了一段時(shí)間,并且已經(jīng)在工程機(jī)械制造領(lǐng)域、礦山機(jī)械施工領(lǐng)域、船舶制造領(lǐng)域之中有了全面的運(yùn)用,并且對(duì)這些企業(yè)的生產(chǎn)效率以及發(fā)展有了顯著的提升。
二、自動(dòng)化焊接技術(shù)在機(jī)械制造中的優(yōu)勢
工程機(jī)械焊接自動(dòng)化的優(yōu)勢是針對(duì)傳統(tǒng)焊接方式來說的。傳統(tǒng)焊接方式生產(chǎn)效率低。由于工程機(jī)械自身的大型化和復(fù)雜化,傳統(tǒng)焊接方式有時(shí)無法滿足高精尖的作業(yè)要求。傳統(tǒng)焊接方式是一種勞動(dòng)密集型任務(wù),大量的勞動(dòng)力需求也明顯的增加了企業(yè)的運(yùn)營成本??傊瑐鹘y(tǒng)焊接方式削弱了企業(yè)在市場中的競爭力,使得企業(yè)不能面向市場對(duì)內(nèi)進(jìn)行制造改革,影響企業(yè)發(fā)展。
1.低成本。焊接自動(dòng)化帶了手工作業(yè),減少了對(duì)大量勞動(dòng)力的需求。雖然自動(dòng)焊接技術(shù)和自動(dòng)焊接設(shè)備需要一定量的資金投入,但從長遠(yuǎn)的角度看,焊接自動(dòng)化大大提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率,從而減少了企業(yè)的運(yùn)營成本,為企業(yè)的擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模等規(guī)劃節(jié)約資金。
2.不限工作環(huán)境。工程機(jī)械焊接有時(shí)對(duì)人體有直接的傷害,例如弧焊。人體由于生理原因,不能夠在特殊的工作環(huán)境中長時(shí)間作業(yè),這也成為企業(yè)生產(chǎn)過程中的障礙。相比于人工,自動(dòng)化設(shè)備具有持續(xù)性工作的優(yōu)越性,且不會(huì)因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境的惡劣而降低生產(chǎn)效率。
3.精準(zhǔn)度高。工程機(jī)械隨著市場的要求而不斷發(fā)展,逐漸走向大型化和復(fù)雜化,這要求整個(gè)制造過程的精準(zhǔn)。焊接自動(dòng)化代替了傳統(tǒng)手工焊接,在生產(chǎn)中能夠使得焊接的精準(zhǔn)度滿足工程機(jī)械的生產(chǎn)要求。
三、自動(dòng)化焊接設(shè)備在工程機(jī)械制造中的具體應(yīng)用
1.控制系統(tǒng)的應(yīng)用。隨著自動(dòng)化焊接技術(shù)的發(fā)展,在實(shí)際工程中機(jī)器人工作站的使用越來越多。在一個(gè)焊接機(jī)器人工作站中,控制器和機(jī)器人本體是其核心組成部分,本體一般采用6軸關(guān)節(jié)形式,具有較高的結(jié)構(gòu)剛性和負(fù)載能力,所使用的材料不具有放射性和腐蝕性,使用年限一般在15年以上。關(guān)節(jié)軸一般采用交流伺服電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力,具備先進(jìn)的數(shù)字化路徑測量系統(tǒng),能夠提供絕對(duì)位置信息,使其具有較高的焊接精度,重復(fù)定位精度誤差可以控制在0.1mm以內(nèi)。此外,系統(tǒng)中還包含斷電剎車裝置,能夠?yàn)槭褂冒踩峁┍U稀?/p>
整個(gè)系統(tǒng)以全數(shù)字化控制技術(shù)為基礎(chǔ),由數(shù)字總線連接各個(gè)部分,采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一控制,可以有效抵抗配電系統(tǒng)電磁場干擾,確保焊接的絕對(duì)在再現(xiàn)。其中央處理單元采用多處理器設(shè)計(jì)方案,穩(wěn)定性強(qiáng),具有可擴(kuò)展功能,能夠保證高速運(yùn)行狀態(tài)下的軌跡精度。系統(tǒng)中包含有示教器,具有友好的操作界面,能夠方便操作者學(xué)習(xí)使用。在操作界面中顯示焊接工藝的關(guān)鍵參數(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)可視化控制。此外,電控柜和操作系統(tǒng)等均有防塵處理措施,或設(shè)置有專門的控制室,能夠保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。
2.焊接電源的應(yīng)用。在選擇焊接電源時(shí),要注意與控制系統(tǒng)接口的匹配性。一般較為先進(jìn)的產(chǎn)品帶有焊接專家參數(shù)系統(tǒng),能夠?qū)附訁?shù)進(jìn)行數(shù)字化顯示。主要數(shù)據(jù)通過示教器輸入,在焊接生產(chǎn)過程中,可以隨時(shí)對(duì)其進(jìn)行在線修正。先進(jìn)的技術(shù)產(chǎn)品收弧成功率較高,可以確保焊接回收脈沖收弧能夠填滿弧坑,而且沒有凸起。焊接中斷點(diǎn)的覆蓋與重熔、外觀焊縫、焊滴脫離的準(zhǔn)確度都較高。利用其平行擺動(dòng)功能能夠快速、有效的識(shí)別出焊縫并進(jìn)行填充。使用的焊槍無漏電、漏油等現(xiàn)象。一般使用盤裝或桶裝焊絲,其送絲速度可以達(dá)到0~24m/min。由于焊接機(jī)器人的焊絲規(guī)格較大,在選擇電源規(guī)格時(shí),應(yīng)確保其暫載率能夠達(dá)到100%。
3.軟件和傳感系統(tǒng)應(yīng)用。在軟件和傳感系統(tǒng)應(yīng)用方面,自動(dòng)化焊接機(jī)器人工作站使用的操作軟件及弧焊軟件包功能較為復(fù)雜,具體包括以下幾個(gè)方面:(1)示教編程功能;(2)離線編程功能;(3)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)功能;(4)數(shù)據(jù)處理和調(diào)用功能;(5)自診斷功能;(6)斷點(diǎn)續(xù)焊功能;(7)多層多道焊接功能;(8)參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整功能;(9)縱向與橫向擺動(dòng)功能;(10)機(jī)器人與外部軸的聯(lián)動(dòng)控制功能;(11)傳感和跟蹤功能。為使系統(tǒng)具有較高的可擴(kuò)展性,系統(tǒng)中應(yīng)包含多種功能接口,包括焊機(jī)串行控制接口、模擬接口、數(shù)字接口、打印機(jī)接口、局域網(wǎng)接口和域總線系統(tǒng)接口等。
其中,傳感系統(tǒng)的功能主要包括電弧跟蹤、焊絲接觸尋位和激光跟蹤等。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中,電弧跟蹤功能通過對(duì)焊接電壓和電流變化情況的檢測,自動(dòng)修正焊縫編程位置與實(shí)際位置的偏差。焊絲接觸尋位功能可以找出焊縫起始點(diǎn)。激光跟蹤功能同時(shí)具備上述兩項(xiàng)功能,而且具有較高的抗干擾能力,但激光跟蹤器的成本較高,可以根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇。
四、結(jié)語
總之,機(jī)械制造技術(shù)在促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過程中有著突出的作用,并且在現(xiàn)階段科技發(fā)展程度已經(jīng)成為了衡量一個(gè)國家綜合實(shí)力、經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度等方面的關(guān)鍵指標(biāo),在這種情況下機(jī)械制造相關(guān)技術(shù)的發(fā)展成為企業(yè)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步的主要目標(biāo),并且在技術(shù)人員不斷的努力之下,在目前階段機(jī)械制造領(lǐng)域之中出現(xiàn)了自動(dòng)化程度較高的新型焊接技術(shù),這一技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用對(duì)于機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展有著較大影響,需要引起我們的重視,加強(qiáng)對(duì)其研究。
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