液压支架生产线.docx

浅析焊接生产线 液压支架材料多为热轧钢，常用为 Q235、Q345、Q460等型号钢材，出厂为正火状态。这类板材焊接时热影响区内易产生脆性粗晶区，会导致焊接接头处产生裂纹危险区，降低焊接区的冲击韧性。由于焊接过程是一个复杂的加热相变过程，必须通过焊接电流、电弧电压、焊接速度等诸因素的合理匹配，才能保证焊缝质量，减少脆化现象。此外，液压支架结构较复杂，各个型号之间结构差异也比较大，并且焊接构件尺寸大，板材厚，焊接工艺复杂，焊接过程难度较大。依靠传统的手工操作，焊接质量不易保证，直接影响焊接结构强度及使用性能。研制综采液压支架焊接自动化装备，不仅能大大降低工人的劳动强度，实现生产集约化，提高焊接生产效率，更重要的是能够保证焊接过程的稳定性和焊接件质量。 在国外，德国DBT公司和美国JOY公司已广泛地使用焊接机器人代替或部分代替人工焊接。焊接机器人的应用，不但减轻了工人的劳动强度、提高了生产效率，更重要的是保证了焊接过程的稳定性和焊接质量的可靠性。在国内，20世纪80年代随着半自动CO2气体保护焊的研制成功，在液压支架焊接中也得到了应用 ，有效地提高了焊接效率。同时，国内通过对传统设备进行改造，提高焊接设备自动化程度。譬如，由于液压支架顶梁是箱体结构，焊接工艺复杂，手工焊接一直是主要的生产方式。为了提高焊接质量和效率，少数企业引进了国外焊接机器人。某液压制造企业引进的焊接机器人系统采用龙门式双立柱三轴运动控制，利用德国CLOOS双丝双枪 TANDEM焊接系统，控制2个双丝焊枪动作，在个工位上实现对大型厚钢板的自动焊接 ，大大地提高了焊接效率和焊接质量。 从总体情况看，在液压支架 自动化焊接方面，我国与发达国家存在一定差距，主要体现在以下几个方面 ： a) 由于资金匮乏，设备更新换代较慢，致使焊接设备相对落后。 b) 针对液压支架焊接自动化技术的研究不够，有些关键技术未能很好解 决，国内基本上不存在整条焊接自动化生产线。 c) 在液压支架焊接工艺方面的研究不够，未能做到工艺最优化，大型焊接 仿真模拟软件认识及应用严重不足。 d) 自动化焊接设备的发展，需要电焊机技术焊丝和焊剂等技术的同步发 河北天择重型机械有限公司 焊接自动化 2 - 展，在此方面仍需要深入研究。 1 关于焊接连续流水线 一条完整的焊接生产线是把焊接生产所需的各种加工设备（包括备料、装配、焊接、校形、质量检测和热处理等）和辅助机械以及上料、卸料、焊件传输装置等，按产品加工工艺程序进行有机地排列组合而形成一条作业线。除焊接过程外，包括焊前准备，焊后的一系列处理等，这些都与车间布置有关，即尽一切可能地保证焊接生产有序地进行，工序尽可能的少、焊接过程中加工件尽量不出现往返运输和中途停滞积存，运行路线尽可能短和直线化。 焊接生产线应根据产品的生产类型（批量大小）、结构特点和工艺特点采取不同的生产线形式。一般地焊接生产线，主要可分为两种形式，可称之为刚性生产线和柔性生产线。 焊接刚性生产线，即生产线比较简单的是把多台焊接机器人工作站（单元）用工件输送线连接起来组成一条生产线。这种生产线仍然保持单站的特点，即每个站只能用选定的工件夹具及焊接机器人的程序来焊接预定的工件，在更改夹具及程序之前的一段时间内，这条线是不能焊其他工件的。 焊接柔性生产线也是由多个站组成，不同的是被焊工件都装卡在统一形式的托盘上，而托盘可以与线上任何一个站的变位机相配合并被自动卡紧。焊接机器人系统首先对托盘的编号或工件进行识别，自动调出焊接这种工件的程序进行焊接。这样每一个站无需作任何调整就可以焊接不同的工件。焊接柔性线一般有一个轨道子母车，子母车可以自动将点固好的工件从存放工位取出，再送到有空位的焊接机器人工作站的变位机上。也可以从工作站上把焊好的工件取下，送到成品件流出位置。整个柔性焊接生产线由一台调度计算机控制。因此，只要白天装配好足够多的工件，并放到存放工位上，夜间就可以实现无人或少人生产了。 企业选用哪种自动化焊接生产形式，根据企业的实际情况及需要而定。焊接刚性生产线适合批量大，改型慢的产品，而且工件的焊缝数量较少、较长，形状规矩（直线、圆形）的情况；柔性生产线系统一般适合中、小批量生产，被焊工件的焊缝可以短而多，形状较复杂。柔性焊接线特别适合产品品种多，每批数量又很少的情况，目前国外企业正在大力推广无（少）库存，按订单生产的管理方式，在这种情况下采用柔性焊接线是比较合适的。 河北天择重型机械有限公司 焊接自动化 3 - 2 关于液压支架焊接生产线工人焊接机器人 (1) 机器人本体结构 针对液压支架是大型厚钢板结构复杂的工件焊接，设计合理的机械结构，才能有效地完成焊接。点焊机器人较多采用平行四边形机器人，弧焊机器人采用侧置式移动机器人。随着机器人技术的发展，焊接机器人机构向着模块化、可重构方向发展。新的高强度轻质材料的发现，机器人高负载自重比提高，关节结构更加灵巧，控制系统愈来愈小，正朝着一体化方向发展。 (2) 焊缝自动跟踪技术 为保证焊接的质量，智能型焊接机器人需具备焊缝自动跟踪功能。即要求机器人能够实时检测出焊缝的偏差，并调整焊接路径和焊接参数，保证焊接质量的可靠性。焊缝跟踪技术的研究以传感器技术与控制理论方法为主，其中焊缝跟踪的传感器有力觉传感器，触觉传感器，电磁传感器等，但在焊接领域应用较多的是电弧传感器和视觉传感器。主动视觉典型的结构就是激光扫描和CCD器件组成的系统，由于光源可控，系统获取信息量大、精度高，可自动检测和选定焊接起点和终点，实时性能好，适用于焊缝跟踪和参数适应控制，因而在自动化焊接领域，已成为获取信息的重要手段，也是研究的热点。 (3) 机器人遥感控制技术 由于液压支架焊接结构的复杂性，以及焊接技术智能化程度水平的限制，完全依靠自身感知和推理能力的自主焊接的机器人不仅研发难度加大，而且成本增加。液压支架焊接机器人采用遥控焊接控制，就是在焊接过程中，人参与焊接。将示教再现技术应用于焊接机器人，事先引导操作器，记忆跟踪轨迹，以实现再现方式焊接。利用操作器的远距离操作能力，可提高在高温环境下的焊接操作效率，发挥和利用人的焊接经验和技术，使机器人柔性增强，而不需要研究特殊的专用设备。 工业现场应用的弧焊机器人主要是示教再现型，就液压支架产品的结构特点和生产特征来说，存在许多不适应之处：弧焊机器人对环境、工件对象变化的自主适应能力较差；示教过程中机器人必须停止生产，这占用了生产时间；编程效率低，尤其是对形状复杂的空间曲线焊缝；焊枪的运行受结构空间的限制。 河北天择重型机械有限公司 焊接自动化 4 - 3 液压支架焊接机器人发展趋势 随着焊接技术、机器人技术、传感技术、计算机技术的发展，以及对液压支架焊接机器人的需求，国内外在液压支架焊接机器人研究方面取得了重要进展，其发展趋势主要集中在以下方面： (1) 应用多传感器信息融合技术，实现液压支架焊接过程的实时跟踪 焊接机器人技术是机器人技术、焊接技术和系统工程技术的融合，焊接机器人能否在实际生产中得到应用，发挥其优越性，取决于人们对上述技术的融合程度。随着机器人智能化程度的提升，单一传感器采集的信号难以保证输入信息的准确性和可靠性，不能满足智能机器人系统获取环境信息和系统决策能力的要求。因而，多传感器信息融合技术成为机器人发展的关键技术。 (2) 应用人工智能技术，实现焊接过程的智能检测和控制 将人工智能技术应用于焊接机器人的控制，可以提高焊接的稳定性和准确性。当前有代表性的人工智能方法有模糊控制和人工神经网络技术。由于神经网络和模糊控制单独使用时，都存在一定的缺点，将神经网络和模糊逻辑技术结合起来，利用神经网络较强的自学习、自适应、大规模并行运算和精确计算的能力结合模糊逻辑在进行模糊量运算上的优势，使控制系统综合性能大大提高。 (3) 应用虚拟焊接技术，实现焊接过程的仿真 虚拟焊接技术是利用三维计算机图形学技术、显示技术和多功能传感器技术对事件的现实性从时间和空间上进行分解后重新组合的技术。对焊接过程进行模拟与仿真，可深入研究焊接过程的物理化学本质与规律，使焊接从技艺走向科学。虚拟焊接技术模拟实际焊接，利用所编焊接工艺对焊接工件进行焊接，可以模拟焊接过程。通过建立生产加工的仿真模型，进行焊接仿真加工，实现对生产系统性能的有效预测评价。在仿真环境下的试运行，有利于焊接工艺的选取与优化。 (4) 应用柔性制造技术，构建柔性焊接系统，提高焊接机器人的适应性 焊接柔性制造系统由多台焊接机器人工作站组成系统，可以方便地实现多种不同种类型工件的高效焊接加工，特别是在变换工件的适应性方面和生产过程的自动化方面充分显示其优越性。 4 结语 提高液压支架焊接装备自动化水平，是煤炭行业发展的客观要求；焊接机器 河北天择重型机械有限公司 焊接自动化 5 - 人在实际生产中的应用，是市场发展的必然趋势。由于液压支架结构的复杂性，公司更适宜采用焊接柔性生产线，这样可以增加不同型号液压支架生产中的互换性，减少成本。若是企业有了长期极大市场需求的定型液压支架产品，或者实现以产定销，也可以建设焊接刚性生产线。 当前我国液压支架制造装备的整体水平与发达国家相比尚有较大的差距，因而，提高我