工程裝備機(jī)器人焊接解決方案工藝布局分析

文／劉星·株洲華信精密工業(yè)股份有限責(zé)任公司

導(dǎo) 語

在傳統(tǒng)小批量的工程裝備零部件生產(chǎn)中，加工設(shè)備單機(jī)布置、產(chǎn)品精度和生產(chǎn)效率較低。而近年來，隨著智能化裝備技術(shù)的發(fā)展，加工機(jī)器人焊接設(shè)備逐漸普及，伴隨著人們生活水平不斷提升，年輕人員不愿意從事焊接工種，焊工從業(yè)人員斷層局面越發(fā)加大，機(jī)器人取代人工已經(jīng)形成了一種趨勢(shì)?；诖?，本文從企業(yè)自動(dòng)化管理角度出發(fā)，分析了我司在機(jī)器人焊接中的工藝布局，并針對(duì)設(shè)計(jì)難點(diǎn)提供了系統(tǒng)的詮釋，旨在為企業(yè)機(jī)器人焊接解決方案提供一定的參考。

近年來，隨著“工業(yè)4.0”、“中國制造2025”和智能制造發(fā)展觀念的普及，要求在傳統(tǒng)制造行業(yè)推廣數(shù)字化技術(shù)和智能制造裝備已是大勢(shì)所趨。而隨著國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和十三五計(jì)劃的執(zhí)行落實(shí)，淘汰落后產(chǎn)能，實(shí)質(zhì)就是需要我們做轉(zhuǎn)型升級(jí)的思考。因此，推行和引入機(jī)器人焊接，取代人工操作的不足，是一項(xiàng)實(shí)現(xiàn)公司效率提升，降低生產(chǎn)成本行之有效的方式。

機(jī)器人焊接方案主要內(nèi)容

雙立柱可調(diào)變位機(jī)

雙立柱可調(diào)變位機(jī)的翻轉(zhuǎn)和回轉(zhuǎn)分別由兩根軸驅(qū)動(dòng)，而夾持工件的工作臺(tái)除能繞自身軸線回轉(zhuǎn)外，還能繞另一根軸做傾斜或翻轉(zhuǎn)，它可以將焊件上各種位置的焊縫調(diào)整到水平的或“船型”的易焊位置施焊，適用于框架型、箱型、盤型和其他非長(zhǎng)型工件的焊接，如減速器的箱體、機(jī)座、齒輪、法蘭、封頭等，并擁有高度調(diào)節(jié)的裝置系統(tǒng)。

法國薩福焊接電源

DIGI@PULS320 數(shù)字式逆變雙脈沖MIG 焊機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中，幾乎可以用來焊接所有可焊金屬，焊接各種板厚材料操作簡(jiǎn)單，一元化控制，參數(shù)調(diào)節(jié)一鍵完成，并擁有多項(xiàng)專利技術(shù)和超過120 條的專家程序，還可儲(chǔ)存10 條用于手工焊、自動(dòng)焊的焊接程序，可連接機(jī)器人2T、4T、點(diǎn)焊、四階模式、雙脈沖等多種焊接循環(huán)，而且還可以配調(diào)電流推拉絲焊槍、遙控器、內(nèi)置搖控器的液晶數(shù)顯焊槍檢測(cè)，顯示焊接參數(shù)、錯(cuò)誤信息、鎖定焊接參數(shù)，并可遠(yuǎn)程下載專家程序，隨時(shí)得到新的焊接科技發(fā)展成果。

庫卡軟件系統(tǒng)

庫卡中空第六軸結(jié)構(gòu)（Hollow Wrist）機(jī)器人，負(fù)載能力達(dá)16kg，工作范圍可達(dá)2016mm，能夠到達(dá)傳統(tǒng)焊接設(shè)備也難以觸及的焊縫位置。第六根軸可連續(xù)不斷地旋轉(zhuǎn)，因此不需再花費(fèi)大量時(shí)間將軸轉(zhuǎn)回起始位置，進(jìn)而縮短加工時(shí)間。

氬弧連續(xù)焊接技術(shù)

氬弧焊連續(xù)焊接技術(shù)是在普通電弧焊的原理的基礎(chǔ)上，利用氬氣對(duì)金屬焊材的保護(hù)，通過高電流使焊材在被焊基材上熔化成液態(tài)形成熔池，加以連續(xù)推送熔池，使被焊金屬和焊材達(dá)到設(shè)計(jì)形狀的冶金結(jié)合的一種焊接技術(shù)，由于在高溫熔融焊接中不斷送上氬氣，使焊材不能和空氣中的氧氣接觸，從而防止了焊材的氧化，可以焊接不銹鋼、鋁合金等有色金屬。

液壓調(diào)平裝備

框架式油壓機(jī)采用全鋼性結(jié)構(gòu)，經(jīng)振動(dòng)時(shí)效處理使機(jī)械變形量小，機(jī)架設(shè)計(jì)具有高剛性、高精度。

車間生產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計(jì)

工藝布局

技術(shù)部根據(jù)現(xiàn)有車間，結(jié)合配件產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)配件區(qū)域進(jìn)行工藝布局規(guī)劃，對(duì)人員、設(shè)備、產(chǎn)地、環(huán)境和物料運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行整體規(guī)劃，并出具工藝布局圖，結(jié)合工藝布局圖與員工作業(yè)特點(diǎn)，定制設(shè)計(jì)了專用作業(yè)平臺(tái)，平臺(tái)考慮人性化的設(shè)計(jì)，讓員工能坐著作業(yè)，以及內(nèi)置于作業(yè)平臺(tái)內(nèi)的焊機(jī)和具體的焊接體系要求，并在作業(yè)平臺(tái)旁考慮氣瓶的固定方案。

場(chǎng)地規(guī)劃

根據(jù)布局圖，將廠房外配件作業(yè)區(qū)搬至車間內(nèi)，并按照布局圖的區(qū)域進(jìn)行調(diào)整，配件區(qū)域不設(shè)置打磨區(qū)，打磨考慮在車間外打磨，而墻面則定制化設(shè)計(jì)碳鋼班組管理看板以及文化宣傳看板，最大設(shè)計(jì)范圍為5m×2.5m。根據(jù)工藝布局圖，設(shè)置一個(gè)半成品倉庫，倉庫為開放式，用于成品打包，并將外協(xié)倉庫移于此，另外也作為車間物料過多無法流轉(zhuǎn)時(shí)，物料暫存場(chǎng)所，保證生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)物料的正常流轉(zhuǎn)。此外，根據(jù)工藝布置圖，將配件區(qū)域標(biāo)識(shí)弄好，地面的區(qū)域線按照?qǐng)D紙要求劃線，主線寬為100mm，其他線寬為50mm，而不良品區(qū)則按照?qǐng)D紙標(biāo)注區(qū)域刷一層紅色地面漆，并結(jié)合布局圖工位上的待轉(zhuǎn)區(qū)需要配置專用的轉(zhuǎn)運(yùn)車與物料架，雙組合工位可采用物料架與轉(zhuǎn)運(yùn)車配合使用，單工位則采用工裝轉(zhuǎn)運(yùn)車，并結(jié)合布局圖安排生產(chǎn)制作。

設(shè)備設(shè)施

焊接平臺(tái)需要配置3 塊黑色形跡看板，而焊工作業(yè)工具處需要放置作業(yè)平臺(tái)，形跡看板需借用不銹鋼車間使用的黑色形跡看板，而焊接操作臺(tái)需采用10 件且背靠背放置，中間用1.5mm 鋼板并開設(shè)10mm×10mm 的方形孔用于工具的形跡管理，同時(shí)用于遮擋焊接弧光，如果直接采購操作臺(tái)成本低得話也可以直接采購。由于車間布局調(diào)整，作業(yè)臺(tái)區(qū)域使用的電氣設(shè)備必須通電通氣，包括半成品區(qū)辦公桌下方，所有的線路與氣路采用地下預(yù)埋的方式，新增2 個(gè)3000mm×1500mm 三維焊接柔性平臺(tái)，為后期開發(fā)精密鈑金做新產(chǎn)品提供基礎(chǔ)，此外還有1 個(gè)2000mm×1000mm 的焊接檢驗(yàn)平臺(tái)，5 臺(tái)雙臂式的除塵設(shè)備。

環(huán)境設(shè)施

工位采用移動(dòng)式雙臂自動(dòng)焊煙除塵設(shè)備吸煙，打磨區(qū)設(shè)置車間外，將墻體打通后制作卷閘門與打磨區(qū)相通，既保證了打磨區(qū)和車間作業(yè)區(qū)的相隔，又保證了兩區(qū)域的物流相通，提高車間的施工環(huán)境。對(duì)配件焊接區(qū)域重新刷一層灰色地面漆，而安全物流通道一般采用綠色，將安全通道的箭頭統(tǒng)一采用綠色箭頭；至于車間光線問題，根據(jù)操作臺(tái)需要配置燈光，并結(jié)合公司車間內(nèi)的燈光，做好開工前線路的布局。

結(jié)束語

綜上所述，工程裝備采用科學(xué)合理的機(jī)器人焊接布局，可大幅度提高制造過程的自動(dòng)化控制水平，為智能化打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的信息化水平，不僅提高了生產(chǎn)效率、產(chǎn)品精度和質(zhì)量，還可大幅降低生產(chǎn)成本，從而促進(jìn)企業(yè)邁向自動(dòng)化管理的征程。