一.現(xiàn)代自動化焊接裝備的技術要求 為實現(xiàn)中大型焊件焊接生產(chǎn)過程的自動化，現(xiàn)代自動化焊接裝備應基本滿足如下技術要求。 1.采用高效焊接方法，中大型焊件大多數(shù)為厚壁構件，焊接工作量大，連續(xù)焊接期長，因此必須采用高效焊接法，如高效埋弧焊，高效熔化極氣體保護焊，窄間隙焊，激光焊，電子束焊和等離子弧焊及這些復合焊接法。 2.自適應全數(shù)字控制基于大、中型焊件接縫裝配絕對誤差較大，接頭幾何形狀多變，且中、厚板接頭多道焊接過程中不可避免產(chǎn)生熱變形等特點，焊接機頭必須具有自適應焊縫跟蹤系統(tǒng)、同時為實現(xiàn)焊接過程的全自動化和遠程監(jiān)控，焊接操作機或焊接機器人，焊件變位機械，焊接電源和送絲機均應采用全數(shù)字控制技術，才能完成上述任務。 3.智能化和焊接工藝參數(shù)的優(yōu)化為實現(xiàn)厚壁接頭連續(xù)不間斷穩(wěn)定的焊接并確保接頭的焊接質量，焊接機頭的運動應通過計算機軟件，實時檢測，自動編程和數(shù)據(jù)處理進行智能化控制。例如瑞典ESAB公司重型容器焊接中心的ABW系統(tǒng)，可以根據(jù)實例的坡口寬度，確定每層焊縫的焊道數(shù)，每道焊縫的熔敷量及相應的焊接工藝參數(shù)，焊道之間的搭接量，蓋面層位置等，可實現(xiàn)厚壁接頭從坡口底部到蓋面層的所有焊道均由焊機自動完成。這種控制系統(tǒng)必須配用數(shù)字控制的焊接電源，以使每道焊縫的焊接工藝參數(shù)始終處于優(yōu)化狀態(tài)，能夠優(yōu)質、高速、經(jīng)濟地完成整個接頭。 4.管控一體化當前信息技術的快速發(fā)展已將傳統(tǒng)制造業(yè)推向電子制造(e-manufacturing)的時代化，各工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)必將逐步實現(xiàn)生產(chǎn)管理和生產(chǎn)過程自動控制的集成一體化，即所謂的管控一體化。因此在設計制造大型自動化焊接裝備時應當考慮采用直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DNC)，以便在焊接裝備的數(shù)控系統(tǒng)與主控計算機之間建立數(shù)據(jù)通訊聯(lián)絡，完成數(shù)控程序的管理。數(shù)控程序的分配，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的收集，加工過程的監(jiān)控和遠程診斷等功能。 5.柔性化大型自動化焊接裝備或生產(chǎn)線的一次投資額相對較高，在設計這種焊接裝備時必須考慮柔性化，形成柔性制造系統(tǒng)。以充分發(fā)揮裝備的效能，滿足同類產(chǎn)品不同規(guī)格工件的生產(chǎn)需要。 二.大型自動化焊接裝備中的關鍵技術 根據(jù)上述對現(xiàn)代大型自動化焊接裝備的技術要求，在設計和制造中必須解決如下關鍵技術： 1)焊頭自適應自動跟蹤系統(tǒng)與普通的焊縫自動跟蹤機構有本質上的差別。所謂自適應控制系統(tǒng)即應具有自動識別、判斷、高速反饋，數(shù)據(jù)處理，自動編程，即時糾偏和精確定位的功能并采用各種現(xiàn)代的傳感技術，如高精度，高靈敏的視覺、觸覺、熱敏、圖象傳感器等。高級的自適應跟蹤系統(tǒng)是一種基于PC機的自動控制系統(tǒng)，并由專門開發(fā)的計算機軟件支持完成邏輯控制。自適應跟蹤系統(tǒng)的執(zhí)行機構應保證快速反應和精確定位，控制系統(tǒng)和直線滾珠軌道等高精度傳動機構。 目前能滿足上述要求的焊頭自適應跟蹤系統(tǒng)基本上分成二類： 第一類是全自適應跟蹤系統(tǒng)，對接頭的幾何形狀不必事先編程或示教、適用于大型焊件雙曲面的焊接接頭和長時間的連續(xù)焊接，但對焊頭的行走軌跡突變的拐點不能作出快速反應和糾偏。 第二類是局部自適應跟蹤系統(tǒng)，要求按接頭的幾何形 2)計算機軟件的開發(fā) 以PC機為基礎的控制系統(tǒng)必須由相應的計算機軟件支持、由于焊接工藝過程與其它加工工藝相比，相對比較復雜，因此必須開發(fā)適用于所選定的焊接方法，焊接工藝和質量要求的計算機軟件。一套完整的計算機軟件至少應當包括如下內(nèi)容： 1.對焊接裝備及其配套設備的驅動和控制系統(tǒng)適用范圍，焊接方法，工藝參數(shù)項目及范圍加以正確的定義； 2.建立有關的數(shù)據(jù)庫，存儲并匯編現(xiàn)有各種焊接生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)，通過安裝于焊接裝備的計算機終端與操作者或數(shù)控裝備作交互通訊，逐步充實數(shù)據(jù)庫而形成企業(yè)的中央數(shù)據(jù)庫，供各焊接工作站共享。 3.按預置的焊件母材種類規(guī)格，焊接方法，焊接材料種類和規(guī)格等原始數(shù)據(jù)，編制優(yōu)化焊接工藝參數(shù)的程序。 4.按工件形狀，尺寸和接縫預設的偏差界限，編制自動修正和補償程序。 5.按焊接工藝參數(shù)實時的檢測參數(shù)與標準預置參數(shù)之間的偏差，編制自動控制焊縫質量的程序，工藝參數(shù)失控的警報程序和參數(shù)顯示及記錄程序。 6.按焊接過程實時攝制的焊接區(qū)圖象，按焊接電弧和焊道形狀參數(shù)編制遠程監(jiān)控的程序。 7.對焊接裝備和配套變位設備的驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，送絲機及焊接電源編制故障自動診斷報警和修復程序。 3)焊接裝備和變位機械的結構設計 為滿足焊接裝備集成化，柔性化的要求，在結構設計中必須采用模塊化成組技術，最大限度地采用標準件，標準的驅動系統(tǒng)和控制單元。在整體結構設計上應當考慮利用現(xiàn)代信息技術，對設備進行網(wǎng)絡化控制的接口系統(tǒng)。適應CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM/ERP設計，制造和生產(chǎn)管理軟件系統(tǒng)的實施。 |
