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现代工业机器人在箱型结构件焊接领域的工艺研究 摘要：顶梁、掩护梁和底座结构复杂，焊接量大，对焊缝的质量要求高。文章介绍了液压支架的三大箱型结构件之一座箱在利用焊接机器人对其施焊过程中的工艺方面研究及其应用。 下载 关键词：焊接；焊接机器人；箱型结构件 中图分类号：TG409 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）20-0029-02 1 焊接机器人在箱型结构件生产中的应用 顶梁、掩护梁和底座是液压支架的3大主体构件，其结构复杂，焊接量大，对焊缝的质量要求高。此外，由于采煤工作面的不同，即使相同类型的液压支架在工件重量、外形尺寸和结构形式上也都有较大差别，这就要求焊接设备必须具备较好的柔性。为了提高焊接质量和生产效率、减轻工人劳动强度，且兼顾多种型号，开发了支架焊接结构件柔性焊接机器人系统。KZF38S.15底座组点焊接工序： 1.1 组件组点与焊接 （1）先将图号：KZF38S.1501-1（主筋板），置于组点平台上，将KZF38S.1501-2（圆环贴板），KZF38S.1501-3（贴板）置于各对应位置上，分别以中心外圆为基准找齐对正且压紧压实并点固。次后翻转180度，把KZF38S.1501-4（贴板），KZF38S.1501-5（垫圈）方法同前点固自检无误后，转焊接。 （2）其他组件KZF38S.1502（加强筋），KZF38S.1503（主筋板），KZF38S.1504（过桥），KZF38S.1505（主筋板），KZF38S.1506（加强筋），KZF38S.1507（主筋板）其组点方法同KZF38S.1501（主筋板），均以中心或外圆周边为基准对齐找正且压紧压实并固。 （3）焊接方法顺序，层次、执行结构件焊接工艺守则和KZF38S.13000/25/38支架质量控制专题会议 纪要。 （4）焊后自检无漏焊后转下道工序。 （5）组件焊接完成后，若出现大的变形必须进行整型，校平校直后，转机加工预镗孔。 1.2 二道组点 （1）将图号KZF38S.15-3（底板）零件置于组点平胎上然后，按尺寸位置分别画出KZF38S.1501（主筋板），KZF38S.1502（加强筋），KZF38S.1503（主筋板），KZF38S.1504（过桥），KZF38S.1505（主筋板），KZF38S.1506（加强筋），KZF38S.1507（主筋板），KZF38S.15-20（筋板）零件的位置线和中心线9101450+1，400，445，150， （2）依次将KZF38S.1501（主筋板），KZF38S.1502（加强筋），KZF38S.1503（主筋板），KZF38S.1504（过桥），KZF38S.1505（主筋板），KZF38S.1506（加强筋），KZF38S.1507（主筋板）置于KZF38S.15-3（底板）之上与所画线条对齐并用角尺找垂直并点固，次后将KZF38S.1504（过桥）置于4条主筋之上找垂直并点固，然后把KZF38S.15-3（底板），KZF38S.15-20（筋板），KZF38S.15-25（盖板），KZF38S.15-24（盖板），KZF38S.15-27（筋板），KZF38S.15-28（弯板），KZF38S.15-1（筋板）零件点固在相应位置上。各部尺寸自检无误后，加固点焊并加撑挡定位保证尺寸450，400，撑挡为3040450（400）6根。 （3）交验合格后并进行预热。 1.3 二道焊接 （1）对道组点后所有焊接缝先进45mm一层打底焊，焊后交专检检验，并做出标记后接着进行填充焊。 （2）填充焊按34mm一层进行分层多道施焊焊至图纸要求焊角高差23mm后转盖面焊。 （3）焊接完成后进行焊后热处理用以消除焊接应力，预热温度550600度，保温2小时，随炉降至常温，组点其他零件。 1.4 三道组点 （1）在头道焊接后的基础上将图号KZF38S.15-6和KZF38S.15-4四柱窝按图示组点在各自位置上保证尺寸1170mm、910mm并点固，次后KZF38S.15-10，KZF38S.15-9，KZF38S.15-3KZF38S.15-15，KZF38S.15-18零件组点在各自相应位置上并点固再后将KZF38S.15-7，KZF38S.15-19，KZF38S.15-26零件按图示位置尺寸组点到位并点固，保证尺寸200mm、155mm。 （2）自检无误后，交验转预热工序进行预热150200。 1.5 三道焊接 （1）预热后，接着把道组点的零件所形成焊缝依次焊到图纸要求。其工艺参数顺序方法同前。 （2）焊接完成后，自检无漏焊后交验合格后转机加工镗孔 2 工件描述及分析 顶梁、掩护梁和底座是典型的中厚板结构件，工件尺寸及重量见表1，以底座为例进行工件分析。 底座一次焊接为典型的格子间结构焊接。整块底板上通常安放4块主筋板，主筋板两侧贴有补强板。主筋板之间采用若干隔板连接，焊接完成后形成牢固的格子间结构。目前，高端液压支架材质均为低合金高强钢，焊前有预热要求，焊接过程中有层间温度控制要求。焊接工艺采用单丝熔化极气体保护焊，多层多道对称间断施焊。 主要焊缝有： （1）主筋板和底板形成的长直焊缝，被隔板和外侧筋板分割成若干条，K型坡口。 （2）隔板和底板形成的短直焊缝，不开坡口。 （3）隔板和主筋板形成的短直焊缝，不开坡口。 （4）补强板贴上主筋板两端形成的短直焊缝及圆弧焊缝，补强板单边V型坡口。 2.1 底座二次焊接 底座二次焊接是在一次焊接结构上覆上若干平盖面和圆弧盖板再进行施焊。焊接工艺采用双丝熔化极气体保护焊（混合气体80%Ar20%CO2），多层多道对称间断施焊。 其主要焊缝有： （1）平盖板和主筋板及隔板间形成的直焊缝，平盖板开单边V型坡口。 （2）圆弧盖板和主筋板间形成的圆弧焊缝，圆弧盖板开单边V型坡口。 2.2 焊接工艺分析 （1）底座一次焊接工艺分析。由于底座一次焊接主要为格子间结构焊接，焊缝可达性不佳，更重要的是，在底板、主筋板和隔板交汇处要特别注意三道焊缝汇合的处理，不仅要防止虚焊，更加要注意收弧工艺的处理，避免应力集中和出现弧坑裂纹。双丝焊强由于尺寸过大，在格子间可达性不好的情况下很难处理好三道焊缝汇合的问题，因此单丝焊接工艺更加适合于内部格子间的焊接。 （2）底座二次焊接工艺分析。由于底座二次焊接主要为外部焊缝，焊缝可达性好，而且焊缝汇合多为两道，因此可采用双丝焊接工艺以提高焊接效率。选用德国KUKA KR16焊接机器人和德国EWM PHOENIX 522 RC TANDEM焊接电源完成典型焊缝焊接工艺。 3 结语 通过以上对KZF38S.15座箱的组点工艺的探究及分析可以看到采用机器人焊接复杂的大型结构件有以下优点：稳定和提高焊接质量；提高劳动生产率；改善工人劳动强度，可在有害环境下工作；降低了对