一.現(xiàn)代自動(dòng)化焊接裝備的技術(shù)要求 為實(shí)現(xiàn)中大型焊件焊接生產(chǎn)過程的自動(dòng)化，現(xiàn)代自動(dòng)化焊接裝備應(yīng)基本滿足如下技術(shù)要求。 1.采用高效焊接方法，中大型焊件大多數(shù)為厚壁構(gòu)件，焊接工作量大，連續(xù)焊接期長(zhǎng)，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(hù)焊，窄間隙焊，激光焊，電子束焊和等離子弧焊及這些復(fù)合焊接法。 2.自適應(yīng)全數(shù)字控制基于大、中型焊件接縫裝配絕對(duì)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(diǎn)，焊接機(jī)頭必須具有自適應(yīng)焊縫跟蹤系統(tǒng)、同時(shí)為實(shí)現(xiàn)焊接過程的全自動(dòng)化和遠(yuǎn)程監(jiān)控，焊接操作機(jī)或焊接機(jī)器人，焊件變位機(jī)械，焊接電源和送絲機(jī)均應(yīng)采用全數(shù)字控制技術(shù)，才能完成上述任務(wù)。 3.智能化和焊接工藝參數(shù)的優(yōu)化為實(shí)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(zhì)量，焊接機(jī)頭的運(yùn)動(dòng)應(yīng)通過計(jì)算機(jī)軟件，實(shí)時(shí)檢測(cè)，自動(dòng)編程和數(shù)據(jù)處理進(jìn)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(shí)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(yīng)的焊接工藝參數(shù)，焊道之間的搭接量，蓋面層位置等，可實(shí)現(xiàn)厚壁接頭從坡口底部到蓋面層的所有焊道均由焊機(jī)自動(dòng)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(zhì)、高速、經(jīng)濟(jì)地完成整個(gè)接頭。 4.管控一體化當(dāng)前信息技術(shù)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(shí)代化，各工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)必將逐步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理和生產(chǎn)過程自動(dòng)控制的集成一體化，即所謂的管控一體化。因此在設(shè)計(jì)制造大型自動(dòng)化焊接裝備時(shí)應(yīng)當(dāng)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(jì)算機(jī)之間建立數(shù)據(jù)通訊聯(lián)絡(luò)，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(yuǎn)程診斷等功能。 5.柔性化大型自動(dòng)化焊接裝備或生產(chǎn)線的一次投資額相對(duì)較高，在設(shè)計(jì)這種焊接裝備時(shí)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(dòng)化焊接裝備中的關(guān)鍵技術(shù) 根據(jù)上述對(duì)現(xiàn)代大型自動(dòng)化焊接裝備的技術(shù)要求，在設(shè)計(jì)和制造中必須解決如下關(guān)鍵技術(shù)： 1)焊頭自適應(yīng)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)與普通的焊縫自動(dòng)跟蹤機(jī)構(gòu)有本質(zhì)上的差別。所謂自適應(yīng)控制系統(tǒng)即應(yīng)具有自動(dòng)識(shí)別、判斷、高速反饋，數(shù)據(jù)處理，自動(dòng)編程，即時(shí)糾偏和精確定位的功能并采用各種現(xiàn)代的傳感技術(shù)，如高精度，高靈敏的視覺、觸覺、熱敏、圖象傳感器等。高級(jí)的自適應(yīng)跟蹤系統(tǒng)是一種基于PC機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，并由專門開發(fā)的計(jì)算機(jī)軟件支持完成邏輯控制。自適應(yīng)跟蹤系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)保證快速反應(yīng)和精確定位，控制系統(tǒng)和直線滾珠軌道等高精度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 目前能滿足上述要求的焊頭自適應(yīng)跟蹤系統(tǒng)基本上分成二類： 第一類是全自適應(yīng)跟蹤系統(tǒng)，對(duì)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(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)焊接，但對(duì)焊頭的行走軌跡突變的拐點(diǎn)不能作出快速反應(yīng)和糾偏。 第二類是局部自適應(yīng)跟蹤系統(tǒng)，要求按接頭的幾何形 2)計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā) 以PC機(jī)為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)必須由相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件支持、由于焊接工藝過程與其它加工工藝相比，相對(duì)比較復(fù)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(zhì)量要求的計(jì)算機(jī)軟件。一套完整的計(jì)算機(jī)軟件至少應(yīng)當(dāng)包括如下內(nèi)容： 1.對(duì)焊接裝備及其配套設(shè)備的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)適用范圍，焊接方法，工藝參數(shù)項(xiàng)目及范圍加以正確的定義； 2.建立有關(guān)的數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)終端與操作者或數(shù)控裝備作交互通訊，逐步充實(shí)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(yù)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(yù)設(shè)的偏差界限，編制自動(dòng)修正和補(bǔ)償程序。 5.按焊接工藝參數(shù)實(shí)時(shí)的檢測(cè)參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)預(yù)置參數(shù)之間的偏差，編制自動(dòng)控制焊縫質(zhì)量的程序，工藝參數(shù)失控的警報(bào)程序和參數(shù)顯示及記錄程序。 6.按焊接過程實(shí)時(shí)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(yuǎn)程監(jiān)控的程序。 7.對(duì)焊接裝備和配套變位設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，送絲機(jī)及焊接電源編制故障自動(dòng)診斷報(bào)警和修復(fù)程序。 3)焊接裝備和變位機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為滿足焊接裝備集成化，柔性化的要求，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須采用模塊化成組技術(shù)，最大限度地采用標(biāo)準(zhǔn)件，標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制單元。在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)當(dāng)考慮利用現(xiàn)代信息技術(shù)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化控制的接口系統(tǒng)。適應(yīng)CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM/ERP設(shè)計(jì)，制造和生產(chǎn)管理軟件系統(tǒng)的實(shí)施。 |
