自動(dòng)化焊接設(shè)備在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用

俞海峰

摘要：在工程機(jī)械制造中，焊接是最為常用的制造工藝，隨著自動(dòng)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(dòng)化焊接設(shè)備開始被廣泛地運(yùn)用于工程機(jī)械制造中，使得設(shè)備和工件的焊接加工效率更高，加工質(zhì)量更好。本文對(duì)自動(dòng)化焊接設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，希望能進(jìn)一步提高工程機(jī)械制造的效率。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；焊接設(shè)備；工程機(jī)械制造

隨著焊接加工工藝以及自動(dòng)化控制技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，工程機(jī)械制造領(lǐng)域中原有的工作模式已經(jīng)無法適應(yīng)本行業(yè)設(shè)備、工件焊接加工的實(shí)際需求。嚴(yán)重滯后的焊接技術(shù)導(dǎo)致工程機(jī)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(dòng)化技術(shù)相結(jié)合的自動(dòng)化焊接設(shè)備自出現(xiàn)以來逐步發(fā)展，近年來被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)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(jià)值。

在焊接技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合以后，自動(dòng)化焊接設(shè)備便被用于工程機(jī)械的生產(chǎn)中。與傳統(tǒng)的人工焊接相比，自動(dòng)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(dòng)化焊接設(shè)備。

一、優(yōu)點(diǎn)分祈

（一）技術(shù)方面

在工程機(jī)械制造行業(yè)的加工中，在對(duì)各類材料進(jìn)行焊接加工時(shí)，普遍都是通過自動(dòng)化焊接設(shè)備來完成的。自動(dòng)化焊接設(shè)備在對(duì)薄壁材料、非金屬材料等進(jìn)行加工時(shí)，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(huì)出現(xiàn)變形的情況。因此，一些對(duì)技術(shù)要求較高的零部件，就可利用自動(dòng)化焊接設(shè)備來加工。此外，利用這類設(shè)備對(duì)工程機(jī)械制造中的零部件進(jìn)行加工時(shí)，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(dòng)化焊接設(shè)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(dòng)焊接設(shè)備中，最重要的組成部分是機(jī)械組，是利用數(shù)字化的電子系統(tǒng)，對(duì)其中預(yù)設(shè)的執(zhí)行程序進(jìn)行全自動(dòng)化的控制。在工程機(jī)械制造的過程中，由于焊接設(shè)備需要用到較大的電流，熱量相對(duì)比較集中，所以能夠有效提高電弧的穿透性能，且在點(diǎn)額的過程中，還能增加點(diǎn)額的速度。因此，與手工焊接的方式相比，自動(dòng)化焊接設(shè)備能大幅度地提高工程機(jī)械制造的效率。此外，工程機(jī)械的生產(chǎn)的過程以及焊接設(shè)備都是利用自動(dòng)化的控制系統(tǒng)來控制的，所以能夠?qū)附铀俣群头秶M(jìn)行有效的控制。而在實(shí)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(dòng)化焊接設(shè)備對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行焊接加工時(shí)，最重要的是要確保加工的安全性，所以在選擇焊接電源時(shí)，應(yīng)選擇逆變脈沖電源，并保證其擁有全數(shù)字式的特點(diǎn)。并且，電源在與控制系統(tǒng)進(jìn)行連接時(shí)，應(yīng)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(shí)，可利用示教器來完成，在調(diào)整參數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)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(dòng)化焊接設(shè)備對(duì)零部件進(jìn)行焊接時(shí)，所選擇的焊絲和電流的規(guī)格，應(yīng)該要高一個(gè)等級(jí)。所以，在選擇焊接電源的過程中，電流的下暫載率必須達(dá)到100%。

（二）主體與控制器

在自動(dòng)化焊接設(shè)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(jiān)固式的。自動(dòng)化焊接主體的驅(qū)動(dòng)力主要來源于交流伺服機(jī)，并通過位置信息搭載路徑測(cè)量系統(tǒng)來保持其動(dòng)態(tài)的特性，使焊接的精度能夠滿足實(shí)際的生產(chǎn)需要。并且，通過現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化的控制，并利用數(shù)字化控制器來實(shí)現(xiàn)設(shè)備系統(tǒng)的所有控制功能。由于配電系統(tǒng)基本不會(huì)對(duì)設(shè)備控制系統(tǒng)進(jìn)行電磁干擾，所以焊接設(shè)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(shè)備被灰塵污染而引發(fā)故障，應(yīng)對(duì)這些設(shè)備采取防塵措施，以確保整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

（三）傳感系統(tǒng)

自動(dòng)化焊接設(shè)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(shí)現(xiàn)的，在對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行焊接加工的過程中，需要預(yù)設(shè)一個(gè)范圍，使焊槍能夠在此范圍內(nèi)擺動(dòng)。根據(jù)檢測(cè)到的電壓值和電流值，能夠?qū)缚p進(jìn)行調(diào)整，也能自動(dòng)對(duì)編程位置中出現(xiàn)的偏差進(jìn)行修整。其次，激光跟蹤功能。由于在利用自動(dòng)化焊接設(shè)備對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行加工的過程中，可能會(huì)受到灰塵、煙霧、電磁等的干擾，因此需要對(duì)這些因素進(jìn)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(diǎn)，在尋找起點(diǎn)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(diǎn)位置具有較高的可靠性。

（四）焊接變位機(jī)及夾具

為了最大限度的確保工程機(jī)械制造中應(yīng)用自動(dòng)化焊接設(shè)備可使焊接接縫處于平焊或船形焊位置，在當(dāng)前的自動(dòng)化焊接設(shè)備中大多帶有焊接變位機(jī)裝置，變位機(jī)所配置的各個(gè)回轉(zhuǎn)軸作為自動(dòng)化焊接設(shè)備的外部軸系統(tǒng)，能夠在焊接加工的過程中實(shí)現(xiàn)與自動(dòng)化焊接設(shè)備的協(xié)調(diào)交互式運(yùn)動(dòng)，同時(shí)所設(shè)置變位機(jī)的高度也應(yīng)當(dāng)綜合考慮工件裝卸是否方便與有效。同時(shí)，夾具應(yīng)當(dāng)具有充分的剛性水平，建議在自動(dòng)化焊接中盡量選用具有快速夾緊功能的機(jī)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(shí)間應(yīng)當(dāng)盡量短。

（五）操作軟件及弧焊軟件包

自動(dòng)化焊接設(shè)備中所配備的操作軟件以及弧焊軟件包應(yīng)當(dāng)具備以下幾個(gè)方面的功能，以確保焊接設(shè)備自動(dòng)化性能的良好實(shí)現(xiàn)：

其一，操作軟件及弧焊軟件包外部軸能夠與自動(dòng)化焊接設(shè)備實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制；

其二，能夠支持動(dòng)態(tài)傳感與跟蹤功能的實(shí)現(xiàn)；

其三，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)焊接參數(shù)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整功能；

其四，能夠支持多種焊接工藝技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與靈活切換，包括斷點(diǎn)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(gè)焊接設(shè)備的自診斷與保護(hù)功能實(shí)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(shè)備的可靠連接。

三、總結(jié)

在機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展與升級(jí)的背景下，焊接設(shè)備的革新與發(fā)展也取得了非常顯著的成效、進(jìn)步。通過將自動(dòng)化技術(shù)與焊接設(shè)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(shí)，加大自動(dòng)化焊接設(shè)備的應(yīng)用與推廣力度還能夠使整個(gè)機(jī)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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