自动化焊接设备在工程机械制造中的应用探讨

师宁宁 王海林 王利军

摘 要：我国的工程机械制造业是伴随着科学技术的发展迎来了巨大的发展的。自动化焊接设备是该产业中进步最为明显的。本文对自动化焊接设备在工程机械制造业中的具体应用进行探讨，意在促进自动化焊接快速且精细化的发展，为实际工作带来帮助。

关键词：自动化焊接设备;工程机械制造;应用

机械制造业的发展得益于自动化技术的发展，自动化技术的发展又离不开焊接设备的支撑。因此，要想真正提升工程机械制造业的水平，必须对自动化焊接设备进行研究和技术开发。

一、自动化焊接设备概述

在工程机械制造领域，自动化焊接设备是指焊接专机与焊接机器人。它们不仅可以提升焊接质量，还能降低人工成本，改善工人的作业环境，使工程机械制造企业得到长足的发展。

（一）焊接专机

焊接专机是工程机械制造业最常见也是应用最广泛的设备。它主要运用在长直焊缝、圆环焊缝、耳铰与弦杆自动焊专机、自动化管件切割机等。它的控制技术比较容易实现，但是价格并不高，属于性价比最高的自动化焊接设备。缺点则是刚性过强、柔性不足，在操作铆焊工艺时，需要与焊接机器人共同完成。

（二）焊接机器人

焊接机器人相较于焊接专机，控制程度和精细程度更高，更新程度快，在智能化与自动化程度上也随之升高。它借助计算机编程技术可以应用在大型的工程中，也可以满足各种各样的生产环境与生产要求，如ABB 机器人工作站、CLOOS 机器人工作站、REIS 机器人工作站等，总体来看，它的性价比是比较高的。

二、自动化焊接设备在工程机械制造中的具体应用

（一）控制系统的应用

在实际的工程机械制造中，焊接机器人的使用愈加广泛，为此建立了许多机器人工作站。它们包括了机器人本体与控制器两部分。机器人本体主要是以关节轴的驱动来运行。6轴关节的机器人本体比较多见，它的刚性高、负载能力强，如果是使用抗辐射、抗放射的材料，使用年限能超过15年。关节轴的驱动依靠的是交流电动机。近几年因为科学技术的发展，电动机运用数字化技术规划路径，其定位与测量更加精准，已经可以把误差控制在0.1mm的范围内，确保了焊接的精度，还降低了焊接的成本。其次，关节轴中带有的断电刹车装置又为系统的安全运行多加了一层保障，减少了电磁场的干扰，确保了精准焊接。

在控制系统中，中央处理单元利用数字处理器对预先设定的方案实施控制。系统中有一个人机操作界面，它的可视化系统被称为示教器，方便操作人员的学习与使用。而且示教器还会显示出焊接工艺的核心参数，极大地提高了工作人员的操控性。除此之外，操作系统和电控柜都安置了防尘设施，提高了控制系统对外部环境的适应能力。

（二）焊接电源的应用

焊接电源的品牌较多，一般会选用福尼斯牌全数字逆变脉冲焊接电源这样比较知名的品牌。随着国内技术的发展，我国的自主品牌也有了较好的质量，在自动化焊接设备中，产品的配套性得到了提升，但是需要注意电源与系统接口的匹配。所以现在的焊接电源都需要有专家参数系统，便于以数字化的形式操控和反映焊接参数，随时修正焊接过程中的参数。所有参数的修正都必须确保电源规格的暂载率达到100%。

先进的产品需要具备较高的收弧成功率，这是确保焊接表面光滑，没有凹凸，且弧坑饱满的方法。还有电源需要对焊接的中断点实施覆盖功能，这是由平行摆动的功能完成的，它能快速的识别出焊接的缝隙，及时进行填充。

与电源配套的焊丝在选用上也有一定的要求，常用的焊丝有盘装与桶装两种，它们的导电速度快，大致在0-24m/min，这也在一定程度上决定了焊接的质量。

（三）龙门架的应用

焊接机器人与龙门架的结合使用，扩大了焊接的操作范围。这是所有焊接机器人都会配备行走框架的重要原因。龙门架隶属于机器人的控制系统控制，这样一来，机器人本体就能够与关节轴的运动协调一致了。机器人本体倒挂在龙门架上，更方便焊枪找到它需要焊接的位置，提升了焊接的精确度。除此之外，還需要确保轴承、导轨、和齿轮等构件的质量，让它们一起与减速电动机配合，完成焊接工作。龙门架的导轨保养是一个重要的内容，润滑和防尘又是其中的关键环节。为了避免在保养的过程中因为抖动带来误差，需要将本体的晃动幅度控制在0.2mm之内。

（四）其余机具的应用

焊接工作的完成需要极为严密的系统，除了机器人、电源、龙门架等大型机具，一些如焊接变位机、夹具等机具的应用也有着严格的要求。首先，机具的一定要在指定的位置，确保机器人工作站的运动协调一致。其次，机具的高度、刚性等也要符合操作的便利性，在装卸的过程中不能出现变形的情况。因此，参数的设计要尽可能地缩短夹具对工件的加工时间，选择的机具也最好是知名的品牌。

（五）软件和传感系统的应用

机具、器具属于可见的硬件设备，它们不能离开软件系统的支持。软件系统几乎完成了自动化焊接的所有程序设计和控制，如示教器的展示、离线编程的设计、数据的存储、数据的处理、数据的调用、断点续焊接等，这些程序的设计与控制需要在软件和传感系统上安置如下功能：模拟接口、焊机串行控制接口、数字接口、局域网接口、打印机接口、域总线系统接口等。因为自动化设备需要的是机械与工艺二者完美的配合，机械的根本核心在当代已经完全由数字技术所控制，因此，数字技术所提供和设置的参数是非常重要的。有的时候，数字技术还需要承担一些诊断、调整与修复的功能。从目前使用的情况来看，数字设备需要改进的功能有提高寻位效率、提供焊缝的实时跟踪参数、对自动化焊接的补焊工作提升性能。总体来看，数字传感技术需要提升的空间还很大，而且在自动化焊接工作中，这项技术也会越来越成为“主力军”，因此，与当下使用的机具性能做一个对接，在此基础上设计数字传感系统，可以最大程度的降低技术成本和时间成本。

结 语

综上所言，在我国机械制造行业整体向好的背景下，自动化焊接设备的应用会越来越广泛，其技术内核会被不断的开发出来，显现出越来越高的价值。在实际的生产中，科学合理的使用焊接设备，及时关注参数的变化，调整并保证系统稳定的运行，是应用者应该持续关注的内容。

参考文献

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[2] 王金磊.工程机械制造中自动化焊接设备的应用分析[J].南方农机. 2017（17）.122+125

[3] 杨鸿强.探讨自动化焊接设备在工程机械制造中的运用[J].企业技术开发. 2016（20）.67-68

作者简介：师宁宁（1976.11-）男，汉族，山西省永济市人，大专，职称：焊接高级技师，方向：机电制造焊接类。