自动焊接技术在机械加工中的应用

2022-03-21版权声明我要投稿

  摘要:近年来,随着科学技术的创新和改革,工程机械焊接自动化这个名词被越来越多的人了解且广泛关注着,这也给我国的工程机械制造行业的转变带来了新的机遇和挑战,企业的生产能力与核心竞争力是以自动化焊接设备为载体而进行的,由此可见,自动化焊接设备对于企业的发展重要性不言而喻。本篇文章以自动焊接技术在机械加工中的应用为框架,笔者分别从自动化焊接设备、自动化焊接专机与焊接机器人的比较分析、自动化焊接设备的应用现状及发展趋势三个方面对其实际应用进行深入研究。

  关键词:自动化焊接设备;工程机械制造;自动化焊接专机;

  对机械制造行业来说,推动企业的发展和运行,焊接技术的应用是必不可少的。除此之外,不仅仅是从市场经济这个微观角度来看工程机械制造企业的发展是非常重要的,工程机械制造企业的发展更是有利于国家战略这个宏观角度。在汽车行业中,车身是汽车的基本骨架,是汽车上所有零部件的安装基础,车身制造质量的好坏对汽车的装配质量及整车性能起决定性作用,而车身冲压零件及其焊接装配的质量是影响车身质量的重要因素。本文以自动焊接技术为关键词,对其结构和特点进行深入分析,在此基础上对自动焊接技术的应用现状和发展方向做以简要说明。

1 自动化焊接设备

  1.1 自动化焊接设备概述

  焊接自动化是指将自动智能化的系统和焊接工具结合在一起作用于作业之中,比如说焊接胎夹具等工具的应用,这样的方式主要用于大规模的生产上,能够在实现工作效率的同时降低人工成本实现机械制造企业的经营利润,自动化焊接设备又被细分为自动化焊机专机和焊接机器人等应用。通过使用自动化电焊设备一是能够通过机械代替人工生产力,减轻工人的工作劳动量,二是为了能够实现二十四小时连轴转的稳定连续工作,提升产生效率和生产质量。众所周知,焊接技术被广泛的应用于工程机械等各个制造行业,因此,焊接设备的自动化改革是目前最重要的科学技术改革方面之一,这能够有效的提升生产企业的生产水平,从而为企业的可持续发展夯实基础。

  1.2 自动化焊接设备的主要特点

  笔者将自动化焊接设备分为了大型化、组合化;数字化、智能化;高精准、高质量;管理控制一体化这四个特点,下面将对这四个应用特点做以深入说明[2]。

  1.2.1 大型化、组合化

  通过对于已经研制成功的自动化焊接设备调查发现,大部分的自动化焊接设备都被广泛的应用于大型的制造生产之中,比如集装箱的外壳整体组装焊机中心等等设备。甚至于少部分的大型焊机中心占地面积相当于一整个车间之大。

  1.2.2 数字化、智能化

  在自动焊接技术的应用中数字化和智能化是最复杂的部分,这是因为想要实现数字化和智能化一方面需要考虑到焊接过程中发生的形变等现象,另一方面还需要以先进的自控信息系统作为支撑。想要控制焊接过程中发生的形变,相关工作人员需要严格的掌控工作中对于传感技术的控制。除此之外,对于难度较高且作业过程较为复杂的工作,需要以计算机信息技术作为辅助。

  1.2.3 高精度、高质量

  通常来讲,在进行自动化焊接中的焊接机器人和焊接操作过程中,定位的精准密度需要控制在1毫米到0.05毫米之内。这就是自动化焊接设备的高精准和高质量的体现,也是深受机械制造企业喜爱的重要原因。

  1.2.4 管控一体化

  管控一体化在自动化焊接技术中主要是体现在以计算机软件为基础,通过局域网将生产、制造等环节实现作业中的自动化控制,比如说远程监控等,而在设备出现故障时,也无需担忧,计算机能够及时的检测出问题所在之地,之后通过自动化的管理控制实现对机械设备的维修。由此观之,管理控制一体化的重要性不言而喻,管控一体化在自动化焊接中的应用不仅仅是针对于日常的管理工作,更是针对于工作过程中所出现的诸多问题,在保证机械设备的有效运转的基础上,为机械制造企业的发展打好基础。

  据统计一辆车上有几千个焊点,沃尔沃S90整车有5789个焊点、凯迪拉克ATS-L整车有6000多个焊点。自动焊钳就是一种应用于现代轿车车身焊装线上的新型点焊设备,它是由机械装置驱动实现各个位置的焊接,与固定式点焊机和悬挂式点焊机相比,它使用方便,机械化和自动化程度高,焊接质量稳定;与点焊机器人相比,它具有成本低、投资少、结构尺寸小、焊接接近性好的特点。因此,自动焊钳是适应我国车身焊接发展的技术它将会在现代大批量汽车车身的焊装生产线上得到越来越广泛的应用。

2 自动化焊接专机与焊接机器人的比较分析

  2.1 自动化焊接专机的结构及应用

  2.1.1 自动化焊接专机结构

  焊接系统、机械系统和电气控制系统是自动化焊接专机结构的主要组成元素。焊接系统包括焊接电源和焊接枪这两个部分,机械系统是由床身机构、工装夹具、工件辅助支撑机构等部分组成的。电气系统主要是通过夹具、焊机、焊枪等完成的。

  2.1.2 自动化焊接专机的应用

  自动化焊接专机是通过双丝焊接完成的,比如汽车车身是由百余种、甚至数百种薄板冲压件经焊接、铆接、机械连接等方法联接而成的复杂壳体结构件,其中焊接是最主要的联接方式。

  在机械制造企业中使用焊接专机技术能够很大程度上的提升生产和工作的效率,和人工焊接相比较,首先自动化焊接专机是人工焊接工作量的两倍,其实使用自动化焊接专机能够有效地避免在作业过程中出现的断弧的现象,除此之外,双丝焊接的熔深也是能够更好地作用于焊缝的力学性能上。

  2.2 焊接机器人的结构及应用

  焊接机器人除采用传统的位置传感器、速度传感器、加速度传感器等传感器外,装配、焊接机器人还应用了激光传感器、视觉传感器和力传感器,并实现了焊缝自动跟踪和自动化生产线上物体的自动定位以及精密装配作业等,提高了机器人的作业性能和对环境的适应性。

  2.2.1 焊接机器人的结构

  焊接机器人的结构主要是机器人、控制、焊接电流供应、机器人外波形结构、焊接适配器、设备、操作软件、电弧焊接软件包、传感器系统、工作场所的辅助和除尘系统。在焊接机器人的众多结构中,机器人的自身和控制器是最为重要的,它决定着机器人的使用年限,如果其负载能力稳定那么一个焊接机器人能使用十年以上。通过数字化控制技术实现机器人系统的整体控制,这需要相关技术人员能够通过有效的手段使机器人远离磁场的干扰。多处理器的中央处理系统是机器人控制系统的实现因素,其具有充分的扩展性和稳定性,这也是焊接作业的精度和质量保障的基础。笔者认为在焊接机器人的构造中,最应该注意的就是焊接电源的选择方面,这是因为在工作过程中,需要大量且标准规格的焊丝和电流,所以影响将其电流的下暂载率达到100左右。

  2.2.2 焊接机器人的应用

  目前在自动化焊接技术的应用中,焊接机器人仍旧是占有焊接技术的主要地位,这是因为焊接机器人柔化性、高效性和稳定性等等的特点被企业青睐,对焊接产品的质量起着重要性作用,能够让制造企业在竞争激烈的行业市场中稳步发展。例如,汽车车身焊接中的自动焊接技术自动焊钳通过安装板连接在运动机构上,利用机械装置驱动实现“原位-到位-焊接-移位-再焊接-回位”的动作循环,完成各个位置的焊接,它可视为三自由度的简易机器人,不仅能对工件进行准确定位而且点焊效率高,可降低工人的劳动强度。

  除此以外,焊接机器人能够自动进行调试工作,对于不同的焊件起到积极地调整作用,由此观之,焊接机器人非常适合工程机械制造中品种多、批量小、更新速度快的产品。

3 自动化焊接设备的应用现状及发展趋势

  3.1 自动化焊接设备应用现状

  由于工程机械制造企业之间生产水平和综合能力存在着一定的差异性,导致了电动化焊接设备的使用上也存着在一定的差异性。笔者通过调查发现,将我国的太原重工股份有限公司等知名企业和小中型制造企业对于自动电焊设备的使用情况对比发现,在工程机械制造行业之中我国自动化装备使用率非常不可观。

  在工业水平的大力发展和提升过程中,在我国的制造企业中使用自动电焊技术的比例也在逐步上升,这一点在大型工程机械制造企业中更是体现的淋漓尽致,同时这类的企业也是使用的关键群体,由此,落后的中小型制造企业应该树立正确的工作意识,提升自动化焊接设备的使用量。

  3.2 自动化焊接设备的发展趋势

  近些年来,自动化焊接设备无论是从种类上而言还是从应用效果上都有着很大程度的发展,技术的增长为企业的发展奠定基础。从传统操作模式下的电焊技术到新时期的系统信息智能化的焊接专机、焊接生产线和焊接机器人,都是焊接结构的又一大提升。再从焊接操作机技术来说,传统的操作机比如横梁式操作机等,已逐渐被多种结合的龙门式、门框式等类型所取代。笔者从这可以发现,焊接机的规格随着焊接机的种类呈现着正比例的上升趋势。自动焊接技术的应用能够不断地满足于人们的生活和生产所需是因为自动焊接技术能够在提升工作效率的同时降低工作的成本,有效的减少了传统手工劳作所带来的工作隐患,比如说传统电焊技术非常容易受到辐射,所以不适合长时间的进行工作,而自动焊接技术就可以实现24小时连续不间断的高效工作。除此之外,自动焊接技术能够满足于当代对于生活质量和工作质量的高标准要求,对企业树立形象和未来发展都是起到关键作用的。所以笔者相信,自动化焊接技术在未来的生产应用中一定是不可估量的,所以相关专业人员需要做好探索和创新,在实践工作中使得技术不断更新和完善,为自动化焊接技术成为机械制造发展的必然趋势夯实基础。

4 结束语

  工业机械行业的大力发展和改革,使人们对于产品的质量和工作效率要求越来越高,而自动焊机技术的广泛应用满足了人们对于品质和效率的超高要求,这也是越来越多的机械制造企业喜欢和推广的重要原因之一,因此,自动化焊接技术的推广和普及是工业社会发展的必然趋势。

参考文献

  [1] 李伟,姚德生,杨楠.浅谈自动焊接技术在机械加工中的应用[J].农家科技(下旬刊),2019(2).

  [2] 陈志虎.浅谈自动焊接技术在机械焊接中的应用[J].工程技术(引文版),2017(2):00261.

  [3] 杜岩,于瑞玢,张晓宇.浅谈自动化焊接在机械焊接中的应用[J].中国科技投资,2016(6).

  [4] 姚德生,杨楠,李伟.浅谈自动化焊接新技术在机械制造中的应用[J].农家科技(下旬刊),2019(2).

  [5] 李伟,姚德生,杨楠.浅谈自动焊接技术在机械加工中的应用[J].农家科技(下旬刊),2019(2):287.

  [6] 刘清亮.浅谈自动焊接在机械焊接中的应用[J].卷宗,2021(8):338.

  [7]于伦.浅谈自动焊接技术在机械焊接中的应用[J].科学中国人,2016(Z).

  [8] 王梦菲.浅谈自动焊接在机械焊接中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2015(29):3184.

  [9] 李长河.浅谈自动焊接在机械焊接中的应用[J].建筑工程技术与设计,2016(28):128.

  [10] 杜岩,于瑞玢,张晓宇.浅谈自动化焊接在机械焊接中的应用[J].中国科技投资,2016(6):150,167.

作者:宋娟 单位:江苏省徐州技师学院机械工程学院

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