自動化焊接設備在工程機械制造中的應用

俞海峰

摘要：在工程機械制造中，焊接是最為常用的制造工藝，隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，以及焊接技術(shù)的不斷優(yōu)化，自動化焊接設備開始被廣泛地運用于工程機械制造中，使得設備和工件的焊接加工效率更高，加工質(zhì)量更好。本文對自動化焊接設備的優(yōu)點和結(jié)構(gòu)進行分析，希望能進一步提高工程機械制造的效率。

關(guān)鍵詞：自動化；焊接設備；工程機械制造

隨著焊接加工工藝以及自動化控制技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，工程機械制造領(lǐng)域中原有的工作模式已經(jīng)無法適應本行業(yè)設備、工件焊接加工的實際需求。嚴重滯后的焊接技術(shù)導致工程機械制造效率大打折扣，焊接質(zhì)量無從得到可靠保障。而將焊接技術(shù)與自動化技術(shù)相結(jié)合的自動化焊接設備自出現(xiàn)以來逐步發(fā)展，近年來被廣泛應用于工程機械制造領(lǐng)域，取得了滿意的效果，在提高生產(chǎn)效率、替代傳統(tǒng)人工焊接模式、提高焊縫質(zhì)量等方面均有突出意義與價值。

在焊接技術(shù)與自動化技術(shù)相結(jié)合以后，自動化焊接設備便被用于工程機械的生產(chǎn)中。與傳統(tǒng)的人工焊接相比，自動化焊接的效率有顯著的提高，且能降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，為企業(yè)獲取更多的利益。因此，許多企業(yè)都在致力于開發(fā)新的自動化焊接設備。

一、優(yōu)點分祈

（一）技術(shù)方面

在工程機械制造行業(yè)的加工中，在對各類材料進行焊接加工時，普遍都是通過自動化焊接設備來完成的。自動化焊接設備在對薄壁材料、非金屬材料等進行加工時，利用激光焊接技術(shù)，可縮小其中的接縫寬度，提高加工深度，并確保所加工的部件不會出現(xiàn)變形的情況。因此，一些對技術(shù)要求較高的零部件，就可利用自動化焊接設備來加工。此外，利用這類設備對工程機械制造中的零部件進行加工時，由于電弧基本是聚集在焊劑層以下的，所以加工過程中散失的熱量比較少。由此可見，自動化焊接設備的環(huán)保性能比較好，且能夠減少原料的用量，節(jié)約成本。

（二）質(zhì)量方面

在自動焊接設備中，最重要的組成部分是機械組，是利用數(shù)字化的電子系統(tǒng)，對其中預設的執(zhí)行程序進行全自動化的控制。在工程機械制造的過程中，由于焊接設備需要用到較大的電流，熱量相對比較集中，所以能夠有效提高電弧的穿透性能，且在點額的過程中，還能增加點額的速度。因此，與手工焊接的方式相比，自動化焊接設備能大幅度地提高工程機械制造的效率。此外，工程機械的生產(chǎn)的過程以及焊接設備都是利用自動化的控制系統(tǒng)來控制的，所以能夠?qū)附铀俣群头秶M行有效的控制。而在實際的生產(chǎn)中，可根據(jù)生產(chǎn)需要調(diào)整焊接參數(shù)，以提高焊接的質(zhì)量。

二、結(jié)構(gòu)分析

（一）焊接電源

利用自動化焊接設備對機械零件進行焊接加工時，最重要的是要確保加工的安全性，所以在選擇焊接電源時，應選擇逆變脈沖電源，并保證其擁有全數(shù)字式的特點。并且，電源在與控制系統(tǒng)進行連接時，應確保接口能夠支持兩者的連接，并能將相關(guān)的焊接參數(shù)顯示出來。在輸入焊接參數(shù)時，可利用示教器來完成，在調(diào)整參數(shù)時，應根據(jù)實際的焊接要求在線調(diào)整。此外，與手工焊接不同的是，在利用自動化焊接設備對零部件進行焊接時，所選擇的焊絲和電流的規(guī)格，應該要高一個等級。所以，在選擇焊接電源的過程中，電流的下暫載率必須達到100%。

（二）主體與控制器

在自動化焊接設備的主體結(jié)構(gòu)與控制器是最為關(guān)鍵的部分，主體結(jié)構(gòu)的類型一般為6軸關(guān)節(jié)型，其需要滿足的條件包括以下方面：首先，其工作壽命不低于巧a；其次，所使用的采材料要具備較高的抗腐蝕能力，且不能有放射性。最后，其結(jié)構(gòu)形式是剛性堅固式的。自動化焊接主體的驅(qū)動力主要來源于交流伺服機，并通過位置信息搭載路徑測量系統(tǒng)來保持其動態(tài)的特性，使焊接的精度能夠滿足實際的生產(chǎn)需要。并且，通過現(xiàn)場總線對整個系統(tǒng)進行數(shù)字化的控制，并利用數(shù)字化控制器來實現(xiàn)設備系統(tǒng)的所有控制功能。由于配電系統(tǒng)基本不會對設備控制系統(tǒng)進行電磁干擾，所以焊接設備能表現(xiàn)出很好的再現(xiàn)性。此外，為避免控制器中的其他設備被灰塵污染而引發(fā)故障，應對這些設備采取防塵措施，以確保整個設備系統(tǒng)運行的可靠性。

（三）傳感系統(tǒng)

自動化焊接設備的傳感系統(tǒng)主要具備以下功能：首先，電弧跟蹤功能。是利用電弧跟蹤傳感器來實現(xiàn)的，在對機械零件進行焊接加工的過程中，需要預設一個范圍，使焊槍能夠在此范圍內(nèi)擺動。根據(jù)檢測到的電壓值和電流值，能夠?qū)缚p進行調(diào)整，也能自動對編程位置中出現(xiàn)的偏差進行修整。其次，激光跟蹤功能。由于在利用自動化焊接設備對機械零件進行加工的過程中，可能會受到灰塵、煙霧、電磁等的干擾，因此需要對這些因素進行控制。最后，焊絲接觸尋位功能。在加工過程中需要確定出每條焊接接縫的起點，在尋找起點的過程中，需要將工件表面上的油漆處理掉，以保證所確定的起點位置具有較高的可靠性。

（四）焊接變位機及夾具

為了最大限度的確保工程機械制造中應用自動化焊接設備可使焊接接縫處于平焊或船形焊位置，在當前的自動化焊接設備中大多帶有焊接變位機裝置，變位機所配置的各個回轉(zhuǎn)軸作為自動化焊接設備的外部軸系統(tǒng)，能夠在焊接加工的過程中實現(xiàn)與自動化焊接設備的協(xié)調(diào)交互式運動，同時所設置變位機的高度也應當綜合考慮工件裝卸是否方便與有效。同時，夾具應當具有充分的剛性水平，建議在自動化焊接中盡量選用具有快速夾緊功能的機構(gòu)，確保工件在夾持焊接的過程中不出現(xiàn)變形問題，且夾具上的裝卸時間應當盡量短。

（五）操作軟件及弧焊軟件包

自動化焊接設備中所配備的操作軟件以及弧焊軟件包應當具備以下幾個方面的功能，以確保焊接設備自動化性能的良好實現(xiàn)：

其一，操作軟件及弧焊軟件包外部軸能夠與自動化焊接設備實現(xiàn)聯(lián)動控制；

其二，能夠支持動態(tài)傳感與跟蹤功能的實現(xiàn)；

其三，能夠?qū)崿F(xiàn)對焊接參數(shù)的動態(tài)實時調(diào)整功能；

其四，能夠支持多種焊接工藝技術(shù)的實現(xiàn)與靈活切換，包括斷點續(xù)焊工藝、多層焊接工藝、以及多道焊接工藝等在內(nèi)；

其五，能夠支持整個焊接設備的自診斷與保護功能實現(xiàn)；

其六，配置有充足的多功能接口，能夠?qū)崿F(xiàn)與相關(guān)外部設備的可靠連接。

三、總結(jié)

在機械制造產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展與升級的背景下，焊接設備的革新與發(fā)展也取得了非常顯著的成效、進步。通過將自動化技術(shù)與焊接設備的結(jié)合，能夠使焊接工藝精度更高，焊接過程更加可控，焊接效果更為理想。同時，加大自動化焊接設備的應用與推廣力度還能夠使整個機械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更具前景，發(fā)展方向更加明確。

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