自動(dòng)化焊接技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用策略

王勁鋒

（江蘇省揚(yáng)州技師學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225003）

1 焊接機(jī)器人

焊接機(jī)器人具有智能化、柔性化特點(diǎn)，同時(shí)在實(shí)踐應(yīng)用中能夠有效提升焊接精度和焊接質(zhì)量。在機(jī)械制造過程中，采用焊接機(jī)器人，能夠有效提升企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)綜合實(shí)力，使其在市場(chǎng)發(fā)展中占據(jù)決定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在機(jī)械制造生產(chǎn)中，相關(guān)工作人員采用焊接機(jī)器人進(jìn)行相關(guān)繁雜性焊件的焊接，這既能夠充分凸顯出焊接機(jī)器人的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，也符合現(xiàn)代化大多數(shù)比較復(fù)雜的焊件高難度、高質(zhì)量、高精度的焊接需求。但是，焊接機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用過程中，企業(yè)需要承擔(dān)較高的應(yīng)用成本，在機(jī)械制造生產(chǎn)中難以有效實(shí)現(xiàn)。

機(jī)械制造應(yīng)用焊接機(jī)器人進(jìn)行焊接工作之前，相關(guān)工作人員需要結(jié)合具體要求做好相關(guān)的組裝、打底焊等準(zhǔn)備工作，同時(shí)保證人工操作的有效性。工作人員在焊接工作開展的全過程中，需要注意焊接機(jī)器人在自動(dòng)跟蹤焊縫的功能上存在一定的缺陷，需要科研人員進(jìn)一步研究焊接機(jī)器人結(jié)構(gòu)和功能，全面改進(jìn)和完善該技術(shù)，為機(jī)械制造生產(chǎn)提供有力的技術(shù)支撐。

（1）自動(dòng)化焊接系統(tǒng)選擇。我國(guó)江蘇哈工智能機(jī)器人股份有限公司旗下蘇州哈工易科機(jī)器人有限公司研發(fā)設(shè)計(jì)的不銹鋼焊接，一級(jí)焊縫系統(tǒng)解決方案，充分發(fā)揮多項(xiàng)現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)的重要優(yōu)勢(shì)和作用，成為自動(dòng)化焊接技術(shù)市場(chǎng)上熱門產(chǎn)品，該系統(tǒng)主要包含：HRG12K六軸機(jī)器人、HRG50KG 六軸機(jī)器人、福尼斯氬弧焊機(jī)、賓采爾氬弧填絲焊槍、激光跟蹤系統(tǒng)、柔性搬運(yùn)夾爪、自動(dòng)流水上下料平臺(tái)組成采用新興焊接工藝——鎢極氬弧焊TIG。另外，該系統(tǒng)的不銹鋼主要挑選的是TIG，具有較強(qiáng)的保護(hù)作用，能夠?qū)⒀跖懦?，同時(shí)對(duì)氮、氫等相關(guān)氣體進(jìn)行優(yōu)化，避免對(duì)焊接金屬零件產(chǎn)生損傷，在實(shí)踐應(yīng)用中具有良好的安全可靠性，同時(shí)保證焊接施工過程的安全穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的焊接、焊縫成效。例如，烘干箱、洗滌箱機(jī)器人滿焊工藝。

（2）工程應(yīng)用方面：買方三河科達(dá)實(shí)業(yè)有限公司，賣方瑞德佑有限公司，買方委托賣方設(shè)計(jì)、制作、集成、安裝、調(diào)試、培訓(xùn)到驗(yàn)收合格、售后服務(wù)。設(shè)計(jì)依據(jù)：主要結(jié)合產(chǎn)品數(shù)模和產(chǎn)品焊接圖、其他設(shè)計(jì)輸入。設(shè)計(jì)目的，賣方根據(jù)設(shè)計(jì)輸入文件要求，設(shè)計(jì)工作站、夾具、機(jī)器人符合洗滌箱上箱體、下箱體、和烘干箱體的焊接工作。工作站部分柔性生產(chǎn)，滿足產(chǎn)品生產(chǎn)實(shí)際需求。生產(chǎn)線主要應(yīng)用人工下料、機(jī)器人自動(dòng)焊接結(jié)合的方式，保證生產(chǎn)安全。機(jī)器人焊接工藝條件，焊絲直徑選擇φ1.0 mm、φ1.2 mm，MIG 焊接平均焊接速度在11 ～11.5 mm/mim，每個(gè)焊縫的機(jī)器人焊接輔助時(shí)間，主要及時(shí)機(jī)器人平均移動(dòng)時(shí)間包含機(jī)器人變換姿態(tài)、加減速、焊接起弧和收弧時(shí)間控制在6 ～10 s，做好上箱體總成焊縫編號(hào)和長(zhǎng)度控制工作（表1）。烘干箱、洗滌箱機(jī)器人滿焊工藝流程，主要是焊接夾具以二字型二工位布置，弧焊機(jī)器人在中間位置，弧焊夾具能夠滿足人工快換定位，有利于后續(xù)整改保險(xiǎn)桿種類。人工在一工位完成上件，焊接機(jī)器人完成焊接，上件有光幕需要做好相應(yīng)的安全保護(hù)，人工在二工位完成上件之后退出，焊接機(jī)器人工作完成自動(dòng)化焊接工作。

表1 上箱體總成焊縫編號(hào)和長(zhǎng)度

焊接機(jī)器人在機(jī)械制造的焊接生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，取得良好的應(yīng)用效果，行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模逐漸增加（圖1）。機(jī)械制造過程中，焊接加工作業(yè)存在較差的生產(chǎn)環(huán)境，危險(xiǎn)性較高，同時(shí)對(duì)焊接技術(shù)水平具有較高的要求，需要焊接工作人員具有熟練的實(shí)踐操作技術(shù)水平，豐富的工作經(jīng)驗(yàn)。焊接機(jī)器人具有直角、柱面、球面、多關(guān)節(jié)等坐標(biāo)式、同時(shí)包含伸縮式和爬行式的多種結(jié)構(gòu)形式。機(jī)械制造中對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用的過程中，可以結(jié)合不同場(chǎng)合，選擇針對(duì)性有效的焊接機(jī)器人結(jié)構(gòu)形式，高效完成相關(guān)工作任務(wù)。如：多關(guān)節(jié)焊接機(jī)器人，具有模仿人手臂功能，能夠在一定空間內(nèi)自由任意動(dòng)作，具有較大靈活性，促進(jìn)焊槍的空間位置和姿態(tài)調(diào)節(jié)到隨意狀態(tài)，更加滿足焊接的實(shí)際需求，是當(dāng)前機(jī)械制造中應(yīng)用最廣泛的一種自動(dòng)化焊接技術(shù)。

圖1 2017-2020 中國(guó)焊接機(jī)器人行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模

焊接機(jī)器人技術(shù)不斷進(jìn)步和發(fā)展，廣泛應(yīng)用電弧傳感器技術(shù)，能夠有效解決機(jī)器人電弧焊的焊縫軌跡跟蹤和管控問題。例如：汽車制造過程中，對(duì)焊接機(jī)器人的應(yīng)用，能夠轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)單一的汽車裝配點(diǎn)焊，發(fā)展成汽車零部件和裝配過程中的電弧焊。焊接機(jī)器人電弧焊能夠憑借程序，對(duì)焊接軌跡和順序進(jìn)行隨時(shí)轉(zhuǎn)變，在工件品種變化大、焊縫短且多、形狀繁雜的機(jī)械產(chǎn)品加工制造中進(jìn)行廣泛應(yīng)用，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。因此，汽車車體上出現(xiàn)較多該種機(jī)械產(chǎn)品，更加滿足汽車制造業(yè)的特點(diǎn)和需求。新時(shí)代發(fā)展背景下，汽車出現(xiàn)越來越多的款式，具有較快的更新速度，應(yīng)用帶有機(jī)器人裝備的汽車生產(chǎn)線，更加符合新時(shí)期社會(huì)汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展的需求。

2 自動(dòng)化焊接技術(shù)在精密零件制造中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，我國(guó)經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)出迅速發(fā)展的趨勢(shì)，在很大程度上推進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的健康快速發(fā)展。同時(shí)，市場(chǎng)環(huán)境發(fā)生較大轉(zhuǎn)變的背景下，行業(yè)發(fā)展在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈。工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)需要不斷革新和完善機(jī)械設(shè)備，保證具有良好的多功能，為機(jī)械制造提供有力的支持和保障，同時(shí)不斷研發(fā)動(dòng)化焊接技術(shù)，解決機(jī)械制造整個(gè)生產(chǎn)中面臨的困難，進(jìn)而增強(qiáng)自身的綜合實(shí)力和市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)健康長(zhǎng)久的發(fā)展。機(jī)械制造進(jìn)行焊接的過程中，普遍依靠人工，人工在焊接實(shí)踐操作過程中受到多種相關(guān)因素的影響，容易出現(xiàn)不同程度的錯(cuò)誤和失誤，造成焊接缺乏較高的精確度，不能對(duì)部分精密零件開展生產(chǎn)加工工作，難以符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和要求，對(duì)其正常使用產(chǎn)生不良影響[1，2]。因此，精密零件制造中采用自動(dòng)化焊接技術(shù)，能夠有效提升焊接成效。精密零件焊接的過程中，采用該技術(shù)避免發(fā)生形變的現(xiàn)象，能最大限度地保證精密零件的精密度。該技術(shù)在應(yīng)用的過程中，工作人員需要在自動(dòng)化焊接設(shè)備的基礎(chǔ)上，采用激光技術(shù)，有效降低焊接點(diǎn)的范圍，進(jìn)一步保證焊接精確度，全面發(fā)揮新技術(shù)的最大應(yīng)用效果。

例如：自動(dòng)化焊接技術(shù)在汽車機(jī)械精密零件制造中的應(yīng)用，能夠有效提高機(jī)床加工技術(shù)，保證精密零件的精度，同時(shí)在高溫條件下，不會(huì)出現(xiàn)變形等問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化焊接加工、汽車零部件生產(chǎn)。我們以汽車組裝和生產(chǎn)為例，工作人員需要嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)規(guī)定和要求進(jìn)行組裝和生產(chǎn)，采用自動(dòng)化焊接技術(shù)，選擇合理的生產(chǎn)路線，遵守低能耗、高質(zhì)量的應(yīng)用原則，實(shí)現(xiàn)理想的加工效果。另外，汽車精密零件生產(chǎn)制造中，采用自動(dòng)化焊接技術(shù)，通過機(jī)械制造的方式送入焊絲，采用助焊劑實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接，能夠有效節(jié)約焊接材料，避免各項(xiàng)資源的浪費(fèi)現(xiàn)象，同時(shí)提升汽車精密零部件的焊接成效。我國(guó)市場(chǎng)上出現(xiàn)產(chǎn)生的較多現(xiàn)代化先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，如智能化、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字化等多種先進(jìn)技術(shù)，在各個(gè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，得到顯著的應(yīng)用成效。先進(jìn)技術(shù)對(duì)自動(dòng)化焊接技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用，提供有力的支持和保證，提升動(dòng)化焊接技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果。相關(guān)工作人員對(duì)自動(dòng)化焊接技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過程中，需要組合大量設(shè)備，創(chuàng)建符合機(jī)械制造生產(chǎn)作業(yè)要求的自動(dòng)化系統(tǒng)，充分發(fā)揮該系統(tǒng)的重要優(yōu)勢(shì)和作用，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化目的。工作人員對(duì)該技術(shù)正式應(yīng)用之前，需要做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，可結(jié)合詳細(xì)的應(yīng)用要求，實(shí)際規(guī)范有效的焊接方案，對(duì)焊接作業(yè)中可能存在的相關(guān)問題進(jìn)行全面綜合性的考慮，如焊接過程中，機(jī)械產(chǎn)品受到溫度增高的影響出現(xiàn)形變問題等[3]。因此，工作人員在應(yīng)用自動(dòng)化焊接技術(shù)的過程中，要選擇最佳的傳感器，保證其具有良好的性能。在進(jìn)行安裝時(shí)，增強(qiáng)對(duì)焊接作業(yè)中具體信息的收集，便于工作人員全面分析焊接信息，從而獲得精準(zhǔn)有效的結(jié)論，進(jìn)而有效了解和掌握焊接實(shí)際情況。同時(shí)，結(jié)合實(shí)際需求，科學(xué)合理地操控自動(dòng)化焊接設(shè)備，避免各種焊接問題的產(chǎn)生。例如：中亞機(jī)床結(jié)合當(dāng)前焊接生產(chǎn)實(shí)際情況對(duì)T 型材角焊縫焊接進(jìn)行改造，采用自動(dòng)化焊接技術(shù)。實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化焊接，操作簡(jiǎn)單、精度和效率高。同時(shí)，借鑒前期項(xiàng)目積累，優(yōu)化角焊縫自動(dòng)焊接工藝，保證焊接參數(shù)符合符合對(duì)角焊縫成形的實(shí)際要求（表2），保證焊接熔合比，一次溶深6 mm 之上，一次焊接成形，改善焊縫表面成形質(zhì)量。

表2 焊接參數(shù)對(duì)角焊縫成形系數(shù)的影響

3 結(jié)束語

自動(dòng)焊接技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用，能夠有效提升焊接質(zhì)量和效率，提高零部件的精密度，保證機(jī)械產(chǎn)品符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，為企業(yè)創(chuàng)造更多的綜合效益，實(shí)現(xiàn)其不斷發(fā)展壯大的目標(biāo)。