一.現代自動化焊接裝備的技術要求 為實現中大型焊件焊接生產過程的自動化，現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，中大型焊件大多數為厚壁構件，焊接工作量大，連續焊接期長，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生熱變形等特點，焊接機頭必須具有自適應焊縫跟蹤系統、同時為實現焊接過程的全自動化和遠程監控，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字控制技術，才能完成上述任務。 3.智能化和焊接工藝參數的優化為實現厚壁接頭連續不間斷穩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，自動編程和數據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，可以根據實例的坡口寬度，確定每層焊縫的焊道數，每道焊縫的熔敷量及相應的焊接工藝參數，焊道之間的搭接量，蓋面層位置等，可實現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。這種控制系統必須配用數字控制的焊接電源，以使每道焊縫的焊接工藝參數始終處于優化狀態，能夠優質、高速、經濟地完成整個接頭。 4.管控一體化當前信息技術的快速發展已將傳統制造業推向電子制造(e-manufacturing)的時代化，各工業生產企業必將逐步實現生產管理和生產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字控制系統(DNC)，以便在焊接裝備的數控系統與主控計算機之間建立數據通訊聯絡，完成數控程序的管理。數控程序的分配，生產數據的收集，加工過程的監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。以充分發揮裝備的效能，滿足同類產品不同規格工件的生產需要。 二.大型自動化焊接裝備中的關鍵技術 根據上述對現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即應具有自動識別、判斷、高速反饋，數據處理，自動編程，即時糾偏和精確定位的功能并采用各種現代的傳感技術，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是一種基于PC機的自動控制系統，并由專門開發的計算機軟件支持完成邏輯控制。自適應跟蹤系統的執行機構應保證快速反應和精確定位，控制系統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基本上分成二類： 第一類是全自適應跟蹤系統，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，要求按接頭的幾何形 2)計算機軟件的開發 以PC機為基礎的控制系統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容： 1.對焊接裝備及其配套設備的驅動和控制系統適用范圍，焊接方法，工藝參數項目及范圍加以正確的定義； 2.建立有關的數據庫，存儲并匯編現有各種焊接生產過程的數據，通過安裝于焊接裝備的計算機終端與操作者或數控裝備作交互通訊，逐步充實數據庫而形成企業的中央數據庫，供各焊接工作站共享。 3.按預置的焊件母材種類規格，焊接方法，焊接材料種類和規格等原始數據，編制優化焊接工藝參數的程序。 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.按焊接工藝參數實時的檢測參數與標準預置參數之間的偏差，編制自動控制焊縫質量的程序，工藝參數失控的警報程序和參數顯示及記錄程序。 6.按焊接過程實時攝制的焊接區圖象，按焊接電弧和焊道形狀參數編制遠程監控的程序。 7.對焊接裝備和配套變位設備的驅動系統和控制系統，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，標準的驅動系統和控制單元。在整體結構設計上應當考慮利用現代信息技術，對設備進行網絡化控制的接口系統。適應CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM/ERP設計，制造和生產管理軟件系統的實施。 |
