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焊接机器人在机车车体制造中的应用
双击自动滚屏 发布者:chinaweld 发布时间:8/17/2006 阅读:4350

焊接机器人在机车车体制造中的应用

 

作者:熊卫国,陈春棉

 

 

      引言

      电力机车车体底架的牵引梁、枕梁作为机车的关键部件,其焊接质量好坏直接影响着机车运行的安全。

 

 

 

       为了提高焊接质量的稳定性。提高生产效率,改善工人的劳动条件和降低劳动强度,株洲电力机车有限公司引进了奥地利IGM焊接机器人,用于枕梁、牵引梁的焊接生产。

 

      1 IGM焊接机器人系统简介

 

       IGM焊接机器人系统由机器人本体、控制系统、变位机、示教器、远程控制盒、跟踪系统、焊接系统和应用软件等组成。

 

       控制系统采用奔腾CPU及全数字式信号通讯,能够控制机器人6轴、三维龙门机架x yz 轴及变位机轴,能扩展2个外部轴。机器人本体采用6轴肘节式结构。作为人机交换界面的示教器和远程控制盒用来进行机器人控制。跟踪系统采用接触式喷嘴传感器、电弧传感器、ELS激光传感器三种跟踪方式,可实现对V形、单V型、角焊缝、塞焊缝等多种形式焊缝的跟踪。焊接系统采用Fronius   TPS5000全数字化控制的逆变焊接电源。另外,系统还配置有高效的焊接烟尘吸收净化装置和自动清枪、剪丝、喷防飞溅油装置。

 

      2 在机车车体制造中的应用

 

       21 单轴变位机机器人系统应用于枕梁焊接

 

       枕梁焊接采用单轴头尾架式变位机。枕梁由上、下盖板、立板和隔板等组焊成箱形结构,组装完毕后对两侧4条焊缝、上下表面直焊缝进行船形焊接。

 

      22 双轴变位机机器人系统应用于牵引梁焊接

 

       牵引梁焊接采用2台双轴框架式变位机系统。牵引梁是一个复杂的多箱体结构,组装完毕后进行机器人焊接,由于空问较小,机械手的摆放自由度小,编程时问长,对编程技能要求较高。

 

      3 焊接机器人应用中存在的问题和解决措施

 

      31 焊接缺陷分析及处理

 

       机器人焊接采用的是富氩混合气体保护焊,焊接过程中出现的焊接缺陷一般有焊偏、咬边、气孔等几种,具体分析如下:

 

       (1)出现焊偏可能为焊接的位置不正确或焊枪寻找时出现问题。这时,要考虑TCP(焊枪中心点位置)是否准确,并加以调整。如果频繁出现这种情况就要检查一下机器人各轴的零位置,重新校零予以修正。

 

      (2)出现咬边可能为焊接参数选择不当、焊枪角度或焊枪位置不对,可适当调整功率的大小来改变焊接参数,调整焊枪的姿态以及焊枪与工件的相对位置。

 

      (3)出现气孔可能为气体保护差、工件的底漆太厚或者保护气不够干燥,进行相应的调整就可以处理。

 

      (4)飞溅过多可能为焊接参数选择不当、气体组分原因或焊丝外伸长度太长,可适当调整功率的大小来改变焊接参数,调节气体配比仪来调整混合气体比例,调整焊枪与工件的相对位置。

 

      (5)焊缝结尾处冷却后形成一弧坑,编程时在工作步中添加埋弧坑功能,可以将其填满。

 

      32 机器人故障分析与处理

 

      在焊接过程中机器人系统遇到一些故障,常见的有以下几种:

 

      (1)发生撞枪。可能是由于工件组装发生偏差或焊枪的TCP不准确,可检查装配情况或修正焊枪TCP

 

       (2)出现电弧故障,不能引弧。可能是由于焊丝没有接触到工件或工艺参数太小,可手动送丝,调整焊枪与焊缝的距离,或者适当调节工艺参数。

 

      (3)保护气监控报警。冷却水或保护气供给存有故障,检查冷却水或保护气管路。

 

      4 焊接机器人应用经验

 

       41 工件质量

 

       作为示教一再现式机器人,要求工件的装配质量和精度必须有较好的一致性。应用焊接机器人应严格控制零件的制备质量,提高焊件装配精度。零件表面质量、坡口尺寸和装配精度将影响焊缝跟踪效果。可以从以下几方面来提高零件制备质量和焊件装配精度。

 

       (1)编制焊接机器人专用的焊接工艺,对零件尺寸、焊缝坡口、装配尺寸进行严格的工艺规定。一般零件和坡口尺寸公差控制在±08 mm,装配尺寸误差控制在±15 mm以内,焊缝出现气孔和咬边等焊接缺陷机率可大幅度降低。

 

      (2)采用精度较高的装配工装以提高焊件的装配精度。

 

(3)焊缝应清洗干净,无油污、铁锈、焊渣、割渣等杂物,允许有可焊性底漆。否则,将影响引弧成功率。定位焊由焊条焊改为气体保护焊,同时对点焊部位进行打磨,避免因定位焊残留的渣壳或气孔,从而避免电弧的不稳甚至飞溅的产生

 

42 焊丝的要求

 

       机器人根据需要可选用桶装或盘装焊丝。为了减少更换焊丝的频率,机器人应选用桶装焊丝,但由于采用桶装焊丝,送丝软管很长,阻力大,对焊丝的挺度等质量要求较高。当采用镀铜质量稍差的焊丝时,焊丝表面的镀铜因摩擦脱落会造成导管内容积减小,高速送丝时阻力加大,焊丝不能平滑送出,产生抖动,使电弧不稳,影响焊缝质量。严重时,出现卡死现象,使机器人停机,故要及时清理焊丝导管。

 

   43 编程技巧

 

      (1)选择合理的焊接顺序。以减小焊接变形、焊枪行走路径长度来制定焊接顺序。

 

      (2)焊枪空间过渡要求移动轨迹较短、平滑、安全。

 

      (3)优化焊接参数。为了获得最佳的焊接参数,制作工作试件进行焊接试验和工艺评定。

 

       (4)合理的变位机位置、焊枪姿态、焊枪相对接头的位置。工件在变位机上固定之后,若焊缝不是理想的位置与角度,就要求编程时不断调整变位机,使得焊接的焊缝按照焊接顺序逐次达到水平位置,同时,要不断调整机器人各轴位置,合理地确定焊枪相对接头的位置、角度与焊丝伸出长度。工件的位置确定之后,焊枪相对接头的位置通过编程者的双眼观察,难度较大。这就要求编程者善于总结积累经验。

 

       (5)及时插入清枪程序。编写一定长度的焊接程序后,应及时插入清枪程序,可以防止焊接飞溅堵塞焊接喷嘴和导电嘴,保证焊枪的清洁,提高喷嘴的寿命,确保可靠引弧、减少焊接飞溅。

 

       (6)编制程序一般不能一步到位,要在机器人焊接过程中不断检验和修改程序,调整焊接参数及焊枪姿态等,才会形成一个好程序。

 

       44 运行成本及管理

 

       进口机器人配件价格较高,应努力从各方面降低运用成本。润滑油可以在国内寻找性能、效用相同的低价替代品。焊接过程加强维护,提高易耗件如喷嘴、导电嘴等的使用寿命。另外,对机器人系统进行预防性的维护,可以有效提高元器件的使用寿命。

 

       高素质的管理人员、技术人员和操作人员是机器人充分发挥效率的必要条件。一个企业焊接机器人使用的好坏,很大程度在于人,因此要保证有一支稳定的工作队伍。

 

       5 结束语

 

        焊接机器人在电力机车车体牵引梁、枕梁制造中的应用,大大提高了产品的焊接质量稳定性以及生产效率。焊接机器人应用是一个复杂的、综合的过程,对焊件的设计结构、焊接工艺、零部件质量、焊件的装配质量等各方面提出了新的、更严格的要求。同时,相关工作人员的稳定性也影响着机器人应用的好坏,应当在长期的应用中不断积累经验,以最大程度发挥机器人效益。

 

        参考文献:

              [1]刘友梅.韶山4B型电力机车[M].北京:中国铁道出版社,1999

              [2]林尚扬.焊接机器人及其应用[M].北京机械工业出版杜,2000

              [3]许军营.焊接机器人工作站及其生产应用[J]_焊接,2003(11)

 

文章来源自网络,仅供学习交流

 
 
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