基于壓路機(jī)主機(jī)架自動(dòng)化焊接工藝研究

李俊濤

摘要：壓路機(jī)主機(jī)架焊接中自動(dòng)化焊接工藝的實(shí)現(xiàn)，可有效提高整體焊接效率，在信息化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的支持下，可有效避免人工所產(chǎn)生焊接誤差?；诖耍恼乱詨郝窓C(jī)主機(jī)架設(shè)備為切入點(diǎn)，對(duì)壓路機(jī)主機(jī)架結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行論述，分析焊接變形工藝防控的新舊措施，對(duì)焊接設(shè)備選擇、系統(tǒng)設(shè)定、參數(shù)設(shè)定以及實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：壓路機(jī);主機(jī)架;自動(dòng)化;焊接工藝

0? 引言

在智能化、信息化技術(shù)與焊接技術(shù)的結(jié)合下，令傳統(tǒng)焊接工藝實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行，其對(duì)于我國(guó)現(xiàn)有的焊接行業(yè)發(fā)展來(lái)講，起到一定的促進(jìn)作用。對(duì)于壓路機(jī)主機(jī)架焊接工作來(lái)講，通過(guò)機(jī)器人自動(dòng)化焊接，可依據(jù)內(nèi)部程序的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)全方位的焊接，極大降低人工的投入，且在精密化算法的支持下，可有效降低實(shí)際加工所產(chǎn)生的誤差。同時(shí)以自動(dòng)化焊接工藝為施行載體，可最大限度的降低主機(jī)架構(gòu)件焊接時(shí)所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，以提高主機(jī)架焊接后的質(zhì)量特性，提高基礎(chǔ)設(shè)施的使用壽命。

1? 壓路機(jī)主機(jī)架結(jié)構(gòu)特性

壓路機(jī)是道路工程施工中常用的機(jī)械設(shè)備，起到填方壓實(shí)的作用，特別是針對(duì)瀝青、粘性類(lèi)土壤，通過(guò)壓路機(jī)自身的重力，可令地基層產(chǎn)生永久性的密實(shí)形變，進(jìn)而提高道路的質(zhì)量性能。壓路機(jī)主機(jī)架主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、后橋保護(hù)體等組成，然后通過(guò)鋼架、鋼板等設(shè)施，將各類(lèi)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件進(jìn)行連接，其從組成形式來(lái)看，可以將其界定為一個(gè)鋼制框架結(jié)構(gòu)，如圖1所示，為壓路機(jī)主機(jī)架的結(jié)構(gòu)。主機(jī)架重量約為2500kg，鋼質(zhì)板材厚度為5～55mm，鋼材焊接為搭接、對(duì)接與角接。

2? 焊接變形工藝防控的新舊措施比對(duì)

2.1 傳統(tǒng)變形防控手段

在主機(jī)架焊接過(guò)程中，由于鋼材部件本身銜接性以及工藝參數(shù)的問(wèn)題，實(shí)際焊接將產(chǎn)生一定形變誤差。傳統(tǒng)的焊接工藝是針對(duì)焊接位置，來(lái)設(shè)定獨(dú)立的固定支撐點(diǎn)，以降低焊接過(guò)程的形變量的產(chǎn)生。通常情況下，利用千斤頂設(shè)備將待焊接的主機(jī)架支撐起來(lái)，然后利用一定口徑的方鋼對(duì)主機(jī)架進(jìn)行配重處理，令主機(jī)架在支撐起來(lái)后形成一個(gè)空間穩(wěn)定狀態(tài)。然而在實(shí)際焊接施工時(shí)，主機(jī)架因焊接所產(chǎn)生的余溫將令鋼材設(shè)備形成一定的內(nèi)縮式應(yīng)力，進(jìn)而令主機(jī)架內(nèi)檔結(jié)構(gòu)減小。傳統(tǒng)焊接的防變形工藝，是將主機(jī)架的焊接部位與工藝支撐設(shè)備相連，以防止產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)焊接完成后，需將工藝支撐設(shè)備進(jìn)行拆除，此過(guò)程將極大消耗人力資源、物力資源的投入。此外，受壓路機(jī)主機(jī)架型號(hào)的不同，每對(duì)一個(gè)新型號(hào)的設(shè)定進(jìn)行工藝焊接時(shí)，都需對(duì)工藝支撐系統(tǒng)進(jìn)行重新界定，其將加大焊接成本。

2.2 新型變形防控手段

新型變形防控手段省略了傳統(tǒng)工藝支撐焊接的步驟，通過(guò)螺紋桿、支撐桿的安裝，來(lái)對(duì)主機(jī)架設(shè)備起到支撐作用，然后通過(guò)對(duì)螺紋桿方向調(diào)節(jié)、支撐桿高度調(diào)節(jié)，來(lái)正確界定出與焊接中期、后期相對(duì)等的參數(shù)，以此來(lái)滿足主機(jī)架內(nèi)檔的焊接需求。

3? 焊接設(shè)備選擇及系統(tǒng)設(shè)定

自動(dòng)化焊接工藝是指利用設(shè)備的自動(dòng)化操控工藝，令機(jī)械設(shè)備執(zhí)行固定的程序指令，滿足設(shè)備的聯(lián)動(dòng)操控需求。在對(duì)焊接變位機(jī)設(shè)備進(jìn)行擇定時(shí)，考慮到工件的呈現(xiàn)出應(yīng)用特性，應(yīng)采用雙回轉(zhuǎn)焊接工藝對(duì)鋼材部件進(jìn)行焊接處理，此類(lèi)焊接工藝可有效將兩個(gè)鋼材進(jìn)行契合，然后通過(guò)內(nèi)部程序指令的設(shè)定，分析出焊接機(jī)器人在工藝施行過(guò)程中的相應(yīng)軌跡，并依據(jù)軌跡行蹤來(lái)正確界定出系統(tǒng)與部件之間存在的聯(lián)動(dòng)關(guān)系。焊接機(jī)器人變位機(jī)上的裝夾工具，應(yīng)發(fā)揮出中心定位的功能，在主機(jī)架鋼板焊接轉(zhuǎn)折點(diǎn)的側(cè)板處進(jìn)行加固處理。最后，依據(jù)待焊接部件的質(zhì)量來(lái)調(diào)整伺服電動(dòng)機(jī)的工作參數(shù)，目前，多數(shù)焊接變位機(jī)采用的減速機(jī)系統(tǒng)，都具備無(wú)間隙的傳動(dòng)工藝，內(nèi)部齒輪在傳動(dòng)與嚙合過(guò)程中，可精準(zhǔn)的反應(yīng)在變位機(jī)設(shè)備之上，即齒輪嚙合的回轉(zhuǎn)形式控制著變位機(jī)設(shè)備的各類(lèi)工作狀態(tài)，例如，翻轉(zhuǎn)、側(cè)旋等，以保證將各個(gè)焊接點(diǎn)正面呈現(xiàn)給焊接人員，進(jìn)而使焊接人員及時(shí)觀測(cè)到焊接部位存在的不足，以進(jìn)行補(bǔ)焊處理。此類(lèi)焊接工藝對(duì)于部件焊接中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力來(lái)講，可有效均衡內(nèi)應(yīng)力，通過(guò)裝夾設(shè)備來(lái)抵消焊接過(guò)程中內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)而提高焊接后鋼材的結(jié)構(gòu)力。

焊接系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到焊接工藝的可實(shí)施性，以傳統(tǒng)的側(cè)掛六軸系統(tǒng)為基礎(chǔ)，增加三個(gè)方向軸，且每一個(gè)機(jī)械軸都應(yīng)具備獨(dú)立的保護(hù)系統(tǒng)。通過(guò)將機(jī)械軸在空間中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行獨(dú)立編碼的設(shè)定，使機(jī)械軸可實(shí)現(xiàn)有序化的運(yùn)行。此外，每一個(gè)機(jī)械軸在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)配備獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)以及制動(dòng)系統(tǒng)，確保機(jī)械軸與機(jī)械軸在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，更為精準(zhǔn)的作用到系統(tǒng)操作中，進(jìn)而提高系統(tǒng)的主驅(qū)動(dòng)操控能力，為各類(lèi)復(fù)雜工藝的操作奠定基礎(chǔ)。

完整的焊接系統(tǒng)是由電源模塊、水循環(huán)模塊、接口模塊、驅(qū)動(dòng)模塊等組成，在整體設(shè)定過(guò)程中，為保證在長(zhǎng)時(shí)間的工作狀態(tài)下，各類(lèi)工作組件可實(shí)現(xiàn)最大技術(shù)契合，應(yīng)考慮到設(shè)備本身的應(yīng)用特性以及不同主機(jī)架型號(hào)、各類(lèi)部件之間的焊接工藝等，確保系統(tǒng)在實(shí)際工作中，系統(tǒng)的指令與實(shí)際操作可形成精準(zhǔn)契合。

4? 焊接系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定

焊接系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定決定著機(jī)器人自動(dòng)化操控行為，通過(guò)系統(tǒng)與外部承接載體呈現(xiàn)出聯(lián)動(dòng)關(guān)系，可以正確控制機(jī)器人的擺動(dòng)位置、焊接角度、送絲速度等，以保證系統(tǒng)在具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，通過(guò)精準(zhǔn)的執(zhí)行某一類(lèi)參數(shù)指令，實(shí)現(xiàn)多功能操作。

機(jī)器人焊接工藝流程如下，第一，焊接槍在進(jìn)行空間定位時(shí)，是以內(nèi)部各類(lèi)參數(shù)的設(shè)定來(lái)對(duì)擺動(dòng)距離、頻率以及停留時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行確定，然后通過(guò)對(duì)各類(lèi)運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，得出與之對(duì)應(yīng)的焊接參數(shù)，保證焊接槍在空間運(yùn)動(dòng)中，可精準(zhǔn)的作用到部件焊接位置中。第二，焊接參數(shù)的相關(guān)控制主要是以內(nèi)部弧焊點(diǎn)為主，通過(guò)對(duì)電壓、電流之間對(duì)接度的確定，來(lái)正確測(cè)定出參數(shù)在實(shí)際操作過(guò)程中存在的各類(lèi)行為，例如，焊接電流、電壓、速度等，每一類(lèi)參數(shù)之間的聯(lián)動(dòng)性必須遵循一定的邏輯性，確保工藝驗(yàn)證可符合實(shí)際焊接需求，進(jìn)而避免在材料表面形成咬肉、焊熘的現(xiàn)象，降低材料內(nèi)應(yīng)力，提高實(shí)際焊接質(zhì)量。在利用機(jī)器人進(jìn)行焊接時(shí)，考慮到系統(tǒng)本身的屬于一體化操作模式，各類(lèi)操作行為是按照系統(tǒng)既定的參數(shù)來(lái)執(zhí)行的，為保證焊接工序在材料表面可精準(zhǔn)的發(fā)揮出性能，應(yīng)加大各類(lèi)焊接工藝在材料表面的焊接機(jī)理，進(jìn)而正確界定出材料與焊接之間的上下位關(guān)系。此外，在對(duì)壓路機(jī)主機(jī)架進(jìn)行焊接前，由于主體材料已經(jīng)經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間的損耗，要想保證焊接參數(shù)可精準(zhǔn)的作用到材料本體上，這樣就需要對(duì)已經(jīng)存在耗損度的材料進(jìn)行預(yù)處理。首先查驗(yàn)主機(jī)架材料的組成結(jié)構(gòu)，是契合件上的損傷，還是單一材質(zhì)上的損傷，然后依據(jù)材料契合形式，進(jìn)行坡口處理，以此來(lái)提高實(shí)際焊接質(zhì)量。各類(lèi)焊接參數(shù)在實(shí)際界定過(guò)程中，應(yīng)合理的確定出焊接速度與焊接角度之間的關(guān)系。同時(shí)，考慮到主機(jī)架的焊接過(guò)程中，整個(gè)焊接腳的呈現(xiàn)出位置差較大，從實(shí)際焊接實(shí)踐來(lái)看，多數(shù)主機(jī)架所形成的焊接角一般以在13～16mm之間，為盡量縮短實(shí)際工作中產(chǎn)生誤差值，應(yīng)依據(jù)焊接槍在不同空間位置呈現(xiàn)出的間距值來(lái)設(shè)定出多道操作工序，通過(guò)指令之間的聯(lián)動(dòng)度，令焊槍在空間中的工作位置進(jìn)行有效轉(zhuǎn)變，以此來(lái)滿足不同的焊接需求。

5? 自動(dòng)化工藝焊接應(yīng)用

自動(dòng)化工藝焊接是以整個(gè)系統(tǒng)為操控核心，通過(guò)相關(guān)指令的下達(dá)，來(lái)正確分析出整個(gè)過(guò)程參數(shù)實(shí)行的各項(xiàng)行為，然后通過(guò)外部傳感器對(duì)焊槍工作路徑以及實(shí)際加工環(huán)境，正確分析出焊槍在實(shí)際工作中存在的工序問(wèn)題，當(dāng)傳感器所采集的信息與主系統(tǒng)工作參數(shù)存在誤差時(shí)，則系統(tǒng)將依據(jù)既定的參數(shù)，來(lái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，然后通過(guò)下達(dá)指令，令接下來(lái)的操作工序可符合實(shí)際加工需求，進(jìn)而對(duì)壓路機(jī)主機(jī)架進(jìn)行規(guī)范、有序的焊接。

自動(dòng)化焊接工藝在運(yùn)行過(guò)程中，屬于一體化工作形式，其對(duì)于主機(jī)架焊接材料來(lái)講，要想保證整個(gè)工序操作的連續(xù)性，則應(yīng)針對(duì)系統(tǒng)本身的行為來(lái)正確界定出某一項(xiàng)參數(shù)所產(chǎn)生工作行為的異常性以及精準(zhǔn)性。由于主機(jī)架材料每個(gè)位置的厚度存在不均勻性，焊接機(jī)器人要想實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化的操控，是以系統(tǒng)內(nèi)部智能化模塊為實(shí)際操控平臺(tái)，對(duì)每一類(lèi)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行正確核對(duì)，然后依據(jù)系統(tǒng)參數(shù)之間存在的差值，來(lái)對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，此過(guò)程是以信息反饋機(jī)制為平臺(tái)，通過(guò)建設(shè)多維度的操控機(jī)制，保證系統(tǒng)指令在具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，可更為精準(zhǔn)的某一項(xiàng)操控指令，以此來(lái)對(duì)焊接細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化?？紤]到機(jī)器固定參數(shù)的焊接形式在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，焊接差值較大的情況，智能系統(tǒng)內(nèi)部的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、模糊控制算法等，可針對(duì)系統(tǒng)操作行為來(lái)正確界定出當(dāng)前操控行為所存在的誤差值，然后依據(jù)系統(tǒng)的線程操控，來(lái)提高焊接的穩(wěn)定性與精度性。例如，在對(duì)主機(jī)架的兩個(gè)構(gòu)件的聯(lián)動(dòng)處進(jìn)行焊接時(shí)，在實(shí)際焊接過(guò)程中，應(yīng)考慮到后續(xù)部件的開(kāi)焊問(wèn)題以及內(nèi)應(yīng)力與荷載力的對(duì)等問(wèn)題，以智能系統(tǒng)為核心的操控平臺(tái)，則可依據(jù)傳感器及時(shí)將對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的操控信息進(jìn)行采集，進(jìn)而保證系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生因操作誤差所帶來(lái)的焊接精度問(wèn)題。

6? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，從我國(guó)現(xiàn)階段的焊接工藝發(fā)展來(lái)看，在高新技術(shù)、理念的支持下，我國(guó)焊接工藝已經(jīng)由傳統(tǒng)的人工焊接逐漸向智能化焊接方向所轉(zhuǎn)變，其極大提高現(xiàn)有的焊接效率與精準(zhǔn)性，且在內(nèi)部參數(shù)的核定下，可有效降低焊接部件內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。本文則是以壓路機(jī)主機(jī)架的焊接為例，進(jìn)行相關(guān)分析與探討。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇亞賓，張瑞臣，李賀德，王應(yīng)品，鄭洪濤.壓路機(jī)主機(jī)架自動(dòng)化焊接工藝研究與應(yīng)用[J].金屬加工（熱加工），2020（06）：39-41.

[2]吳洪生.一種壓路機(jī)保護(hù)罩用可調(diào)節(jié)拼裝焊接固定工裝[P].江蘇?。篊N210306418U，2020-04-14.

[3]牛春亮，林棟冰，苑濤，李韻瑋，黃析.振動(dòng)軸承冷卻潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)及振動(dòng)壓路機(jī)[P].江蘇?。篊N210085993U，2020-02-18.

[4]李渭河，韓剛杰.一種沖擊式壓路機(jī)施工用外圍防護(hù)架[P]. 西藏自治區(qū)：CN210031570U，2020-02-07.

[5]郭亮，郭超，張瑞臣，付衍法.壓路機(jī)主機(jī)架焊接變形工藝改進(jìn)[J].金屬加工（熱加工），2016（18）：13-14.