一.现代自动化焊接装备的技术要求 为实现中大型焊件焊接生产过程的自动化，现代自动化焊接装备应基本满足如下技术要求。 1.采用高效焊接方法，中大型焊件大多数为厚壁构件，焊接工作量大，连续焊接期长，因此必须采用高效焊接法，如高效埋弧焊，高效熔化极气体保护焊，窄间隙焊，激光焊，电子束焊和等离子弧焊及这些复合焊接法。 2.自适应全数字控制基于大、中型焊件接缝装配绝对误差较大，接头几何形状多变，且中、厚板接头多道焊接过程中不可避免产生热变形等特点，焊接机头必须具有自适应焊缝跟踪系统、同时为实现焊接过程的全自动化和远程监控，焊接操作机或焊接机器人，焊件变位机械，焊接电源和送丝机均应采用全数字控制技术，才能完成上述任务。 3.智能化和焊接工艺参数的优化为实现厚壁接头连续不间断稳定的焊接并确保接头的焊接质量，焊接机头的运动应通过计算机软件，实时检测，自动编程和数据处理进行智能化控制。例如瑞典ESAB公司重型容器焊接中心的ABW系统，可以根据实例的坡口宽度，确定每层焊缝的焊道数，每道焊缝的熔敷量及相应的焊接工艺参数，焊道之间的搭接量，盖面层位置等，可实现厚壁接头从坡口底部到盖面层的所有焊道均由焊机自动完成。这种控制系统必须配用数字控制的焊接电源，以使每道焊缝的焊接工艺参数始终处于优化状态，能够优质、高速、经济地完成整个接头。 4.管控一体化当前信息技术的快速发展已将传统制造业推向电子制造(e-manufacturing)的时代化，各工业生产企业必将逐步实现生产管理和生产过程自动控制的集成一体化，即所谓的管控一体化。因此在设计制造大型自动化焊接装备时应当考虑采用直接数字控制系统(DNC)，以便在焊接装备的数控系统与主控计算机之间建立数据通讯联络，完成数控程序的管理。数控程序的分配，生产数据的收集，加工过程的监控和远程诊断等功能。 5.柔性化大型自动化焊接装备或生产线的一次投资额相对较高，在设计这种焊接装备时必须考虑柔性化，形成柔性制造系统。以充分发挥装备的效能，满足同类产品不同规格工件的生产需要。 二.大型自动化焊接装备中的关键技术 根据上述对现代大型自动化焊接装备的技术要求，在设计和制造中必须解决如下关键技术： 1)焊头自适应自动跟踪系统与普通的焊缝自动跟踪机构有本质上的差别。所谓自适应控制系统即应具有自动识别、判断、高速反馈，数据处理，自动编程，即时纠偏和精确定位的功能并采用各种现代的传感技术，如高精度，高灵敏的视觉、触觉、热敏、图象传感器等。高级的自适应跟踪系统是一种基于PC机的自动控制系统，并由专门开发的计算机软件支持完成逻辑控制。自适应跟踪系统的执行机构应保证快速反应和精确定位，控制系统和直线滚珠轨道等高精度传动机构。 目前能满足上述要求的焊头自适应跟踪系统基本上分成二类： 第一类是全自适应跟踪系统，对接头的几何形状不必事先编程或示教、适用于大型焊件双曲面的焊接接头和长时间的连续焊接，但对焊头的行走轨迹突变的拐点不能作出快速反应和纠偏。 第二类是局部自适应跟踪系统，要求按接头的几何形 2)计算机软件的开发 以PC机为基础的控制系统必须由相应的计算机软件支持、由于焊接工艺过程与其它加工工艺相比，相对比较复杂，因此必须开发适用于所选定的焊接方法，焊接工艺和质量要求的计算机软件。一套完整的计算机软件至少应当包括如下内容： 1.对焊接装备及其配套设备的驱动和控制系统适用范围，焊接方法，工艺参数项目及范围加以正确的定义； 2.建立有关的数据库，存储并汇编现有各种焊接生产过程的数据，通过安装于焊接装备的计算机终端与操作者或数控装备作交互通讯，逐步充实数据库而形成企业的中央数据库，供各焊接工作站共享。 3.按预置的焊件母材种类规格，焊接方法，焊接材料种类和规格等原始数据，编制优化焊接工艺参数的程序。 4.按工件形状，尺寸和接缝预设的偏差界限，编制自动修正和补偿程序。 5.按焊接工艺参数实时的检测参数与标准预置参数之间的偏差，编制自动控制焊缝质量的程序，工艺参数失控的警报程序和参数显示及记录程序。 6.按焊接过程实时摄制的焊接区图象，按焊接电弧和焊道形状参数编制远程监控的程序。 7.对焊接装备和配套变位设备的驱动系统和控制系统，送丝机及焊接电源编制故障自动诊断报警和修复程序。 3)焊接装备和变位机械的结构设计 为满足焊接装备集成化，柔性化的要求，在结构设计中必须采用模块化成组技术，最大限度地采用标准件，标准的驱动系统和控制单元。在整体结构设计上应当考虑利用现代信息技术，对设备进行网络化控制的接口系统。适应CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM/ERP设计，制造和生产管理软件系统的实施。 |
