數(shù)控切割與埋弧焊一體化作業(yè)工藝研究

董自強(qiáng)， 趙紅艷

（中國南車集團(tuán)戚墅堰機(jī)車有限公司，江蘇常州213011）

1 引言

某廠隨著生產(chǎn)訂單的增加，產(chǎn)量逐年提高，場地使用率得到充分發(fā)揮，設(shè)備產(chǎn)能基本達(dá)到飽和，生產(chǎn)更趨精益。為進(jìn)一步釋放產(chǎn)能，對現(xiàn)有工藝進(jìn)行再優(yōu)化，于是決定將數(shù)控切割工位與埋弧焊工位進(jìn)行合并。

2 工藝合并的可行性分析

車間現(xiàn)有一臺數(shù)控切割機(jī)和一臺埋弧焊機(jī)，分別屬于數(shù)控切割工位和埋弧焊工位。工藝流程為：將兩塊10mm厚的鋼板吊至數(shù)控切割工位，啟動數(shù)控切割機(jī)，對兩塊鋼板分別進(jìn)行四邊切割。然后將切割好的鋼板通過行車輸送到埋弧焊工位。見圖1。

圖1 數(shù)控切割機(jī)

埋弧焊工位負(fù)責(zé)將此兩塊鋼板拼接點(diǎn)焊后進(jìn)行埋弧焊作業(yè)，作業(yè)完成后清理打磨，然后流轉(zhuǎn)至下一道工序。如圖2、圖3所示。

最初在做方案設(shè)想時，希望把埋弧焊的焊槍裝到數(shù)控切割機(jī)上實現(xiàn)切割與焊接同步，則可將埋弧焊的場地節(jié)約出來。以10mm的Q235A鋼板為例，數(shù)控切割機(jī)切割時的速度為500mm/min，而埋弧焊焊接的速度為700mm/min。

合并后，每去除一個埋弧焊工位，即可節(jié)約32m2場地。

兩種工藝在行走速度上相差200mm/min，如果能將兩者的速度統(tǒng)一，便有實現(xiàn)的可能。

圖2 工序流轉(zhuǎn)圖

圖3 埋弧焊工序

經(jīng)過分析，數(shù)控切割的速度不宜加快，否則會導(dǎo)致切割不良，出現(xiàn)切割斷面粗糙、下邊緣掛渣、斜邊等缺陷。

對埋弧焊而言，電流、電壓和焊接速度三者匹配來保證質(zhì)量。將速度由700mm/min降至500mm/min，同步變更電流和電壓。經(jīng)過多次試驗，取得了合理的參數(shù)，重新進(jìn)行工藝評定和疲勞試驗后，均取得令人滿意的效果。

在此基礎(chǔ)上，著手對數(shù)控切割機(jī)和埋弧焊機(jī)進(jìn)行一體化改造。將埋弧焊槍與數(shù)控割刀分置龍門架兩側(cè)。龍門架前方正中央設(shè)置送絲小車和跟蹤滾輪。如圖4所示。

圖4 設(shè)計方案圖

3 工藝流程與工時節(jié)拍

工藝流程：數(shù)控切割→人工組對并點(diǎn)焊，點(diǎn)焊引弧板→埋弧焊和數(shù)控切割同步進(jìn)行→數(shù)控切割端頭→數(shù)控切割另一端→打磨，行車吊離，見圖5。

圖5 新工藝工序作業(yè)圖

工時節(jié)拍如表1所示。

表1 工時節(jié)拍

4 工藝改造

結(jié)構(gòu)形式：在橫梁后架上安裝雙絲焊槍，可以采用類似車床上的大小拖板形式，目的是焊槍能左右上下可調(diào)，左右調(diào)整距離200mm、上下距離150mm即可，具體根據(jù)廠商設(shè)計的閉合高度進(jìn)行。另外垂直方向需要跟蹤，采用自動焊的跟蹤形式即可。

雙絲埋弧焊槍與直條割刀同步作業(yè)，焊槍中心與割刀中心在同一直線。

焊槍帶滾輪，采用氣缸將滾輪壓在面板上，從而保證焊槍始終與面板保持一定距離。該距離應(yīng)人工可調(diào)，調(diào)整后即可保證不變。焊接完畢，將焊槍升起。

焊絲盤應(yīng)固定在龍門架上，方便更換焊絲。操作面板增加焊接的操作按鈕。焊接電纜沿軌道邊線槽移動。

鋼板切割完成后輸送滾輪升起（比切割臺面高出15mm，升起行程40mm），此時焊接輸送滾輪也升起，四平臺同步電動傳送，將板輸送至焊接平臺端部，輸送自動停止，橫向滾輪及氣動定位板升起，輸送滾輪落下，人工將需焊接板邊與氣動定位板靠齊，氣動定位板與已定位側(cè)鋼板橫向滾輪同時落下，將已定位鋼板用卡蘭夾緊在工作臺上，人工推動另一側(cè)鋼板與已定位鋼板焊接面靠緊，橫向滾輪落下。龍門行至焊接起始處開始焊接，焊接完成后行車將工件吊走，如此往復(fù)進(jìn)行焊接。

圖6 數(shù)控切割埋弧焊一體化作業(yè)試驗圖

圖7 新工藝流轉(zhuǎn)圖

拼板焊接機(jī)及輸送裝置是用于切割機(jī)下料后傳送至焊接平臺后進(jìn)行橫稱體蓋板拼焊裝置。焊接平臺、切割平臺采用電動輸送，滾輪可自動升降，在切割和焊接時不影響割槍及焊槍工作。使用該設(shè)備可避免鋼板切割完成后至拼板工位的吊車轉(zhuǎn)運(yùn)，減小吊運(yùn)風(fēng)險提高工作效率。

5 結(jié)語

實施新工藝后，總工時由132min降至82min，下降38%。人員由3人降至2人，下降33%。節(jié)約場地32m2。

減少行車吊運(yùn)次數(shù)，增加了安全性。提高了效率，生產(chǎn)更精益。

將埋弧焊工位去除，減少作業(yè)面積54.4m2，增加安全通道寬度（1800m2→2400m2），提高了作業(yè)安全性。減少了生產(chǎn)中頻繁吊運(yùn)焊接小車軌道的工時和不安全因素。

［1］ 中國機(jī)械工程學(xué)會焊接學(xué)會.焊接手冊（第3卷）焊接結(jié)構(gòu)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.