枕梁焊接生产线

1、枕梁自动、手动（组对）焊接生产线1 前言随着数控技术、 信息处理技术和自动化技术地发展 , 现代焊接技术已发展到高效、 节能、 优质及其工艺过程数字化、 自动化、 智能化控制地新时代 . 在焊接装备品种、 技术特性方面 , 无论是装备地成套性、自动化程度还是设备地精度和制造质量都有重大地飞跃 , 国外多种技 术组合地自动成套设备、机器人工作站和焊接生产线 , 是高效化焊接技术实现机械化和自动 化发展方向 .我国焊接工艺装备制造行业起步较晚 ,80 年代后期 , 由于大量引进了国外较先进地成套 焊接装备 ,促进了国产焊接装备地技术进步 .回顾我国焊接自动化技术发展历程 , 自动化焊接 装备经历了

2、从手工焊到半自动焊 , 半自动焊到简单地焊接小车、配备跟踪系统和监控系统地 焊接专机 , 再到引进智能化和集成化地焊接机械人等三个阶段 .手工焊设备简单、 轻便、操作灵活 , 是发展最早、 目前仍然应用最广泛地一种焊接方法 , 特别是可以用于难以达到地部位地焊接 . 但焊接质量受操作者技能影响很大 , 焊接质量参差 不齐,而且焊接烟尘对操作着地身体健康造成危害 , 正在逐步地被自动化焊接所取代 .简单地焊接小车是采用机械或数字控制进行嫁接改造地小车式自动气保焊机 , 代替人 工进行焊接生产 , 可借助简易工装即可应用 , 使用较为灵活、广泛 .焊接专机是在焊接装备地驱动和控制系统中广泛采用了当

3、代较先进地PLC 可编程控制器、伺服电机及其驱动系统、微机和工业计算机控制等, 具有系统配置简单、经济可靠、双枪效率高、机械化程度高等优点 , 特别适用于中厚板水平长直焊缝焊接, 但也存在专用性太强、适用焊接位置少等缺点 .焊接机械手是将各种光、机、电技术与焊接技术有机结合 , 以实现焊接过程控制系统地 精确化、智能化和柔性化 , 具有线性和各种非线性控制、多轴柔性、自动化程度最高、满足 全位置焊接、 重复精度高等优点 , 大幅度提高了焊接质量和生产效率 .但存在对焊件组装、 预 涂底漆以及焊丝和保护气体地质量要求高 , 对操作者素质要求高 , 运行成本也高等问题 .2 方案地提出随着我国铁路

4、货车“重载 , 提速”地发展 ,60 吨级通用车将全面升级成 70 吨车,80 吨运 煤敞车、粮食漏斗车和集装箱平车、轨道起重机等专用车也将在专用线上开行 ,160 公里/ 时 高速产品将带动上下体结构全新改变； 同时 ,为提高产品地载重和耐腐性能 , 高强钢、不锈钢、 铝合金等新型材料将广泛应用 .国际市场上 ,不同轨距、 轴重地集装箱平车和粮食、 煤炭、矿 石等漏斗车需求也较为旺盛 .综合各类铁路产品结构形式可以看出：第一 , 同类货车主要部件地结构形式基本一致 , 只是因需求不同部分尺寸有所调整；受铁路车辆限界制约, 未来地各型货车地宽度和高度方向变化空间不大 , 只有在长度方向进行扩展

5、 .第二, 不同类型铁路产品虽然总体结构差别较大 但某些部件结构也存在一定地相似性 , 如棚车、敞车和部分漏斗车都有乙字钢中梁底架结构 和直壁板柱式结构地侧墙、端墙 , 平车、特种大车、铁路起重机主要结构件都是板材组焊箱 型梁,构架式焊接转向架分为 H 型和日型 .这些结构地相似性和变化地规律性为我公司焊接 自动化改造提供了可能 .为适应市场要求 ,我公司近几年形成主型产品多品种大批量与特种产品多品种小批量并 行地生产规模 .结合货车分厂、货二车间、修车厂、起重机四个组焊车间作业面积、装备现 状,组装车间地产品格局定位是： 货车分厂承担大批量通用车生产 ,以棚、 敞、漏斗车型为主； 货二车间承

6、担中批量专用车、特种车生产,以敞、漏斗、平车型为主；修车厂以小批量生产 平车、敞车、漏斗车、棚车为主；起重机分厂承担起重机为主；试制车根据排产情况穿插其 中.综观焊接技术和全路焊接自动化发展现状,为拉开与竞争对手地距离 ,必须充分剖析自己优劣势 ,借助外力进行优化 ,在流程、产品定位和技术方法上高标准、高起点,实现“领先、一流、知名”地发展目标 .根据产品发展方向和我公司产品生产格局,技术改造总体思路是：以焊接机械手为主 ,配套其他形式自动化焊接方法 .第一 ,针对焊接机械手应用中存在地问题 优化和调整焊接机械手生产方案 ,制订操作人员和设备管理机制 ,提高焊接机械手利用率和管 理效益 ,发挥

7、其技术领先地核心作用；第二 ,针对现有和未来焊接产品 ,选择适宜地焊接自动化 方法 ,高标准配套焊接专机和柔性夹具 ,通过统筹规划流程 ,增强焊接专机适应能力 ,进而提高焊接 自动化整体水平和持续发展地实力 .枕横梁线已经在沈阳厂、二七厂、株州厂、贵阳厂、包一厂、眉山厂等几家铁路货车制造 厂先后上场使用 ,并且使用情况良好 .3 主要结构及特点3.1 举升式存料机构（图一） ：图一 将枕梁盖板、 枕梁腹板用天车吊放在举升式托料架上 ,落下托料架 ,气动整备装置将待上 料地工件摆放整齐 .3.1.1 举升式托料架是由举升机推动设有导柱、导套地托料架带动工件进行升降地 .3.1.2 气动整备装置是

8、由气缸推动杠杆式摆锤敲正最上面两工件 .3.1.3 举升式托料架和气动整备装置安装在钢结构地框架上 .3.2 自动上料机构（图二） ：盖板爬壁自动上料车使用导向气缸及电磁吸盘先将枕梁下盖板吊取起来送入组对工位 腹板爬壁自动上料车使用导向气缸及电磁吸盘将两腹板水平吊取起来,气动翻转装置将两腹板由水平位置翻转成垂向位置送入组对工位.设置断电保护装置 , 保证在断电 5 分钟内工件不从电磁吸盘上脱落 . 为防止电磁吸盘吸力过大吸起两个工件或吸力过小吸不起工件,设置了吸力调节装置 .3.3 组对工位（图三） ： 是由组对底胎、液压夹紧装置、隔板定位装置、气动组对底胎转动装置组成 .3.3.1 制作刚性

9、较大地组对底胎 ,在底胎两侧在 C70、70 下盖板折角处设置垂向活动可调节地定位 块, 具有一定柔性 , 以适应70、C70枕梁地组对 .3.3.2 设置可以电液驱动纵、横向走行地腹板与盖板垂向卡压地液压夹紧装置 , 因 C70 腹板 地折角与下盖板压制地折角 , 其角度会有误差 , 在组对时会产生间隙 , 这样在自动焊接时 , 容 易产生透弧现象 . 所以在腹板与下盖板组对后 , 用铆钳式液压装置夹压两腹板上部与组对胎 底部,消除两腹板与盖板之间地间隙 , 夹压力为最大 8 吨,而且可以调节 .3.3.3 在组对胎后端垂向固定立板上设置盖板两侧外部横向活动定位块、 两腹板内距活动定 位块及

10、气动腹板外侧横向气动定位装置 , 以适应不同车型腹板宽距 . 在组对胎前端设置气动 盖板、腹板定位装置 . 在盖板上料后气动装置向固定立板方向推送一次 , 被组对胎后端垂向固 定立板上设置地盖板两侧外部横向活动定位块定位 , 因此盖板被横向、纵向定位；在两腹板 上料后气动装置向固定立板方向再推送一次 , 并且组对胎后部地腹板外侧横向气动定位装置 向内部卡紧 , 使腹板纵向、横向定位 .3.3.4 设置带有数字显示地 PLC控制地电机、减速机、链轮驱动倍速链地隔板定位装置. 当盖板、腹板自动上料并被定位后 , 双排倍速链在链轮驱动下 , 由过渡台驶入盖板上平面 , 行驶 至隔板定位处 , 自动停

11、止 , 手工按定位挡地位置组对隔板 . 将采用旋转编码器实现自动控制定 位. 应设置可靠地定位焊二次线接点 , 避免焊接电流击伤传输链及其它电气 .3.3.5 气动组对底胎转动装置：在组对底胎后端设置固定铰接轴 , 其前端设置双铰接气缸 . 当需工件组对时气缸推举 , 使组对后双腹地上边处于水平状态； 当需工件组对完成后 , 气缸退回 , 使组对后工件落于平板 链工件自动传线上 .图三3.4 壁行车轨道（图二） ： 其钢结构件由型钢组焊成轨道 ,并用型钢做立柱将轨道固定于组焊线一侧地地基中 . 作 为盖板爬壁自动上料车、腹板爬壁自动上料车地轨道 .3.5 工件自动传送线： 工件自动传送线是由架

12、体、电机、减速机、链轮、平板链组成 . 链轮轴与轴承座间采用 轴承装配 .链条地驱动传输了工件 . 工件自动传送线纵向布置在组对底胎下部 .3.6 焊接机械手变位器（图四） ：图四是由翻转台、翻转台中地工件传送装置、工件纵向定位、腹板内撑横向定位装置组成3.6.1 定位装置均采用气动形式 .定位卡块是在直线滑轨上由气缸推送地. 保证了工件定位准确 .3.6.2 翻转台是由交流伺服电机、 减速机、齿轮驱动地 . 为保证翻转角度准确 ,采用制动电机 设置光电传感器可控制进行 45 度翻转实施船型焊 ,亦可进行 90 度翻转进行平位焊 .3.6.3 翻转台中地工件传送装置是由微电机链轮、 链条组成地

13、 . 与工件传送线联动 , 可使工件 自动传送 .3.6.4 变位器与焊接机械手可通过中继板 （扩展板） 实现互相通讯自动控制 . 亦可通过手动 操纵按钮 ,使变位器与焊接机械手独立工作 . 通过 PLC编程和与焊接机械手通过 中继板（扩展板）实现互相通讯 , 实现自动上料、自动组对、自动传输、自动 装 卡、自动焊接、自动下料地工艺流程 .3.7 平衡吊：采用 PDJ235型,吊重 200Kg,吊高 2.1m, 回转半径 2.5m用于对工件下料传送装置、 翻转 焊修装置地工件上、下料 .3.8 滚轮式自动下料装置： 设置在两焊接机械手变位器中间 . 是由升降滚轮架、 工件横向传送装置及带导向地

14、气动 升降装置组成地 .3.8.1 升降滚轮架：系钢结构件 . 设置一个下料工位及两个缓冲工位. 用于工件由纵向在工件自动传送线传送转为横向离线下料 . 下料后可在两个缓冲工位对水平焊缝进行补焊 .3.8.2 工件横向传送装置： 是由电机、减速机、链轮、链条、滚轮及滚轮座组成地 . 滚轮轴与滚轮座间采用轴承装配 .3.8.3 导向地气动升降装置： 是由气缸及四导柱、 导套组成地 .用作升降滚轮架地动力 , 当工件纵向传送时升降滚轮架落下, 工件需横向传送下线时升降滚轮架升起 , 由滚轮托起工件 ,当滚轮转动时工件横向移动由下 料工位过渡到缓冲工位 .3.9 翻转焊修装置（图五） ：图五3.9.

15、1 工件卡装形式为气动翻转式 .在翻焊胎两侧共设置四套 . 采用气缸推动锐角形勾卡地 形式.当气缸处于原始位置时 ,勾卡向外张开 , 此时将工件吊入或吊出；气缸推送时带动勾卡 向内翻转 ,使勾卡端部地滚轮同时压在腹、 盖板上,此时工件进行 90度翻转时 ,不会产生位 移.3.9.2 为保证适应各种枕梁腹板、 盖板地卡紧 , 在翻转钩前部设有长度可调地装置 , 可根据腹 板宽度不同进行调节 , 确保翻转地安全可靠 .3.10 电控系统： 设置自动、手动两种形式 . 自动控制时可对举升式托料机构地托料、预上料地整备、 腹板、盖板自动上料壁行车地吊料、走行位置、腹板水平位向垂直位地翻转、定位, 对组

16、对工位地上料、 组对件地定位、 壁行上料地取放料走行位置定位、 滚轮式自动下料装置地下料、 变位器地翻转进行自动控制 . 手动控制可操纵设在每工位上地操作按钮进行单项控制.加装隔离变压器 , 确保操作控制系统地安全 .四、枕梁组对、焊接工艺生产过程4.1 自动上料枕梁组焊线4.1.1 用天车将盖板与腹板吊至东西两侧地上料工位上 , 摆放位置要正确 , 然后将盖板、腹板 自动上料车分别置于上料工位地东西两侧 , 将举升式料架降到最低点 , 把盖板、腹板放在举升 试料架上 .注：上料工件吊运过程中 , 应防止工件脱落以及挤伤手指 .4.1.2 按动自动上料按钮 , 盖板、腹板自动上料车走至举升式料

17、架上地盖板、腹板中心. 两个升降机将盖板料、腹板料升至限定位置 , 气动整备装置分别将上部几块料推至正确位置 .4.1.3 盖板自动上料车将盖板用电磁吸盘吊起并行走至组对工位 , 组对工作台面旋起 , 放料后 沿送料方向行走离开待命；组队工作台前端风缸推出, 将盖板纵向定位 .注：使用前检查电磁吸盘地性能 , 必须保证电磁吸盘地性能良好 .4.1.4 腹板自动上料车地两个电磁吸盘张开至水平位置落下 ,通磁吊起两块腹板 , 两吸盘翻转 90度使两腹板呈垂直位置 , 行走至组对工位 . 两腹板料落下、退磁 ,组对胎后端两风缸将腹板 横向夹紧、前端风缸推出 , 将 腹板纵向定位 .注：使用前检查电磁

18、吸盘地性能 , 必须保证电磁吸盘地性能良好 .4.1.5 吸盘提起 , 盖板、腹板自动上料车分别回到腹板、盖板存放料台位中心.4.1.6 按动隔板前进按钮 , 倍速链定位装置行驶至指定位置 .4.1.7 按动液压站启停按钮 ,启动液压站 ,液压腹板、盖板卡紧装置驶入 ,垂向将腹板、 盖板卡 紧, 定位焊腹板与盖板间角焊缝 , 液压腹板、盖板卡紧装置松开并退回 .注：防止液压装置挤伤手指 .4.1.8 手工组对隔板并定位焊 , 退回隔板定位装置 , 松开定位举升风缸 , 此时工件以落在传送 线上 ,按动传送按钮启动传送线将 ,工件传入缓冲区 .依照上述过程组焊第二个工件并落在传 送线上 .4.1

19、.9 启动传送线 , 将两个组对完成地个工件依次送至两个机械手焊接变位器上.注：防止工件脱落到地面伤人 .4.1.10 按动翻转按钮 , 变位器上腹板外撑装置先将工件横向定位 , 再将工件纵向定位 .4.1.11 变位器顺时针翻转 90度, 焊接机械手焊接一侧隔板与腹板地焊缝；焊接机械手回到初 始位置给出信号 , 变位器逆时针旋转 180度, 焊接机械手焊接另一侧隔板与腹板地焊缝,焊接机械手回到初始位置给出信号 , 变位器顺时针翻转 90度至原始位置 , 退回变位器上腹板外撑 装置 , 焊接机械手焊接盖板与腹板地内外焊缝以及隔板与盖板间角焊缝, 焊接机械手回到初始位置给出信号 , 退回变位器上

20、纵向定位装置 .注：工件在翻转过程中防止脱落 , 认真检查工装性能 .4.1.12 先将靠近第二个焊接机械手地焊接变位器端地传送线降下, 把第二个焊接机械手地焊接变位器上地工件回送到传送线 （2）上,行至下料工位 , 滚轮式自动下料装置升起 ,工件横向 传送至缓存工位 , 用平衡吊下线 ,对有焊接缺陷地工件吊到翻转焊修装置上补修焊接缺陷 .注：工件在翻转过程中防止脱落 , 认真检查工装性能 .4.1.13 再将第一个焊接机械手地焊接变位器 d9上地工件送到传送线（ 2）上 ,行至下料工位 , 滚轮式自动下料装置升起 , 工件横向传送至缓存工位 , 用平衡吊下线 , 对有焊接缺陷地工件吊 到翻转

21、焊修装置上补修焊接缺陷 .注：工件在翻转过程中防止脱落 , 认真检查工装性能 .4.1.14 关机（ 1）每班结束后所有装备恢复到初始状态 .（ 2）关闭控制电源、风源和气源 .（ 3）关闭总电源 .4.2 手工上料枕梁组焊线4.2.1 按动组对和升降按钮 ,将组对工作台面旋起 ,用平衡吊将盖板吊到组对胎中 , 组队工作 台前端风缸推出 , 将盖板纵向定位 .注：防止风缸夹手 .4.2.2 用平衡吊将两腹板吊到组对胎中 , 按动侧向卡紧按钮和正向卡紧按钮 , 组对胎后端两风 缸将腹板横向夹紧、前端风缸推出 , 将腹板纵向定位 .注：防止风缸夹手 .4.2.3 按动隔板前进按钮 , 倍速链定位装置行驶至指定位置 . 注：防止工件脱落到地面伤人 .4.2.4 按动液压站启停按钮 ,启动液压站 ,液压腹板、 盖板卡紧装置驶入 ,垂向将腹板、 盖板卡 紧, 定位焊腹板与盖板间角焊缝 , 液压