工程机械制造中自动化焊接设备的运用探讨

工程机械制造中自动化焊接设备的运用探讨
摘要：目前，在我国工程机械领域的快速发展进程中，对其质量和产能的要求
越来越高，自动化水平比较高的自动化焊接设备因其具有质量高、效率高等特点，开始逐渐受到越来越多工程机械制造企业的广泛关注和青睐，所以，自动化焊接
设备的推广与普及是现阶段工业社会发展的必然趋势。

在具体应用期间，加大力
度对自动化焊接设备进行推广还能够使整个机械制造产业的发展前景更广阔。

本
文将根据自动化焊接设备的概述和特点，深入分析在工程机械制造中自动化焊接
设备的具体应用。

关键词：机械制造；自动化；焊接设备
一、自动化焊接设备概述
焊接自动化是指将自动化、智能化的控制系统和焊接工具有机结合，如焊接
胎夹具、装夹定位和运动系统等，实现效率、质量的大浮动提升和人工等成本的
降低，主要应用于大规模的批量生产。

自动化焊接设备主要常用设备包括自动化
焊接专机和焊接机器人等。

自动化焊接专机和机器人的使用大大提高了生产效率，提升了制造质量，同时也减轻了工人的工作量和工作强度，最为重要的是自动化
设备的应用实现了二十四小时的连续稳定工作，极大程度地代替了人工劳动。

在
工程机械、矿山机械和船舶制造等需要广泛应用焊接技术的行业，自动化焊接设
备的应用是一项重大的科技改革，起到了提高企业生产能力的决定作用。

二、自动化焊接设备的主要特点
1.适用范围广泛
自动化焊接设备在相关功能贯彻过程中具有比较广泛的适用性条件，它不仅
赋予了经济多元化发展的构筑前提，同时还以机械多方面有效搭建为核心的焊接
条件，给不同形式的焊接结构提供更好适应性的通知，更加满足了设备在多个行
业中所具备的实用性，还保证了当前机械化社会经济构建环境能够具备全面功能
性发展的能力，给后续大范围焊接奠定了坚实的基础。

2.精度质量管控
由于自动化系统的特性，能够依据相应计算机数据开展精度为0.1mm内的细
致工作，针对机械制造中焊接工作的开展有绝对促进作用的同时，更赋予了精度
范围内质量与技术先进性协调的环境，一方面确保了企业在综合产品统筹方面形
象的优势，更稳固了技术类市场的地位，为后续信息化精细工作搭建了延伸平台，赋予了企业单位在精细化工作领域内具备有效控制的基础。

3.管理控制协调性
依托于计算机技术的自动化系统能够依据相应严谨的数据运算提供良好的技
术支持能力，这针对企业在质量和工作效率方面提供了良好的管理前提，更满足
了机械制造环境中对于工作设备的全方位精细化管理要求。

其次，在设备工作环
境中具备实时监控的条件，确保了相应设备具备可持续化施工环境的同时，更赋
予了后续设备修缮的管控条件，为整体工作体系架构了良好的管理前提。

三、自动化焊接设备在工程机械制造中的应用
1.主体及控制器
主体以及控制器是自动化焊接工作站的核心部分，其中主体结构多为6轴关
节型，有以下基本条件：第一，工作寿命≥15a；第二，材料无放射性，且具有耐
腐蚀性特点；第三，结构为刚性坚固式。

自动化焊接主体驱动动力通过交流伺服
电机实现，位置信息搭载路径测量系统实现，动态特性良好，能够确保焊接作业
精度符合设计要求（实测重复定位精度在±0.1mm范围内）。

整个自动化焊接设
备控制系统引入全数字化技术，以现场总线连接，控制功能通过工业数字化控制
器实现。

由于整个控制系统受配电系统电磁干扰的影响小，因此在设备焊接中具
有良好的再现性优势。

同时，控制器内其他相关设备（如操作系统、电控柜等）
均应当加强防尘措施，确保其运行性能可靠（条件允许时可以增设专门控制室）。

2.焊接设备电源供应
电源设备是保障焊接设备可以具备稳定性焊接的基础条件，同时也是赋予系
统流程贯彻完全的基础，所以，对于电源方面的配置需要重点深入，根据现有自
动化焊接设备市场中常用的全数字式逆变脉冲焊接电源，应该根据现场实际使用
功率和工作条件、接口支持等方面进行约束，保证相关焊接参数可以有效渗透，
只有这样才能够有序的开展后续工程，并按照实际情况保证焊接电流规格得到有
效的控制，满足电流暂载率的实际需求才能够深入后续工作。

3.龙门架的应用
龙门架即自动化焊接机器人的外部轴行走部分，该部分结构是扩大机器人工
作范围的关键，目前在工程中应用的机器人工作站均为机器人本体配备的外部行
走框架。

该部分控制功能由控制系统统一负责，采取一体化控制方式，能够确保
外部轴运动与本体运动协调一致。

在系统中，机器人本体通常倒挂在龙门架上，
使焊枪具有较高的可达性。

为了确保在外部轴行走状态下的焊接精度，应采用国
际先进品牌的导轨、轴承和齿轮等构件，并配备性能优越的服务电动机和减速机，同时做好导轨的润滑、防尘和防飞溅保护措施。

在外部轴运行状态下，机器人本
体要保持平稳，避免发生较大幅度的摇晃和抖动，平均重复精度误差应控制在
0.2mm以内。

4.外部轴行走机构
对于大型工件的焊接加工操作中，为全面扩大自动化焊接设备的工作范围，
大多需要在设备外部配备相关的行走机构，也就是所谓的龙门架。

外部轴行走机
构由主体自动化控制系统进行控制，焊接接头以倒挂方式装设在行走机构上，显
著提高了焊接枪的覆盖范围。

与此同时，通过引入伺服电动机的方式可以保证焊
接枪的性能可靠和理想。

5.焊接变位机和夹具
为保证焊接时焊缝均能处于平焊或船形焊位置，往往都带有焊接变位机，变
位机的各回转轴作为机器人系统的外部轴，可在焊接时与机器人协调运动，同时
变位机的高度应注意装卸工件的方便性。

夹具应有足够刚性，并尽可能采用快速
夹紧机构，夹具夹持工件时不得产生变形。

工件在夹具上装卸时间应尽可能短。

为保证精度，变位机中应采用国际一流品牌的伺服电动机、精密减速机。

变位机
和夹具上的焊接结构件应进行去应力退火。

6.传感系统
传感系统应包括焊丝接触寻位、电弧跟踪、激光跟踪等。

焊丝接触寻位：一
般用于找出各条焊缝的起始点。

该功能要求不受工件表面油漆的影响。

电弧跟踪：在焊接过程中焊枪摆动，通过检测焊接电压、电流的变化，在线自动修正实际焊
缝与编程位置的偏差。

激光跟踪：兼具接触寻位和电弧跟踪的功能，激光跟踪器
有较强的抗干扰能力，如抗烟尘、抗飞溅、抗高频电磁干扰、抗反光等。

7.自动化焊接设备的应用发展趋势
总体来看，在工程机械制造过程中，自动化焊接设备的应用主要受机器人本体、控制器、传感系统、焊接电源和外部机具的影响。

由于工程机械制造对工件
制作精度有严格要求，在应用自动化设备的过程中，应确保设备与工艺的匹配性，根据工程实际情况合理设置焊接参数，并充分利用其自诊断功能进行参数调整和
修复。

目前自动化焊接设备还有较大的提升空间，在未来的应用发展过程中，要
集中解决焊缝实时跟踪、寻位效率低、焊缝间隙大时需要人工打底、经过自动化
焊接后还要进行补焊等问题，从而进一步提升设备的自动化和智能化程度。

结语：自动化焊接设备在工程机械制造中得到了十分广泛的应用，具有很高
的应用价值。

采用先进的自动化焊接机器人工作站，代替传统的人工焊接方式，
可明显提高其焊接工作效率和焊接质量。

另外，通过合理有效的选择焊接设备和
设计系统组成方式，并对运行参数进行调整，能够保证自动化焊接设备在安全稳
定状态下运行。

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