焊接自動(dòng)化概論

1、第一章焊接自動(dòng)化概論第一章焊接自動(dòng)化概論主講教師主講教師: : 陳銀銀陳銀銀1582480778315824807783焊接過程自動(dòng)化廣義地可理解為包括從備料、切焊接過程自動(dòng)化廣義地可理解為包括從備料、切割、裝配、焊接、檢驗(yàn)等工序組成的一個(gè)焊接產(chǎn)品割、裝配、焊接、檢驗(yàn)等工序組成的一個(gè)焊接產(chǎn)品生產(chǎn)全過程的自動(dòng)化。生產(chǎn)全過程的自動(dòng)化。只有實(shí)現(xiàn)了這一全過程的機(jī)械化和自動(dòng)化才能得只有實(shí)現(xiàn)了這一全過程的機(jī)械化和自動(dòng)化才能得到穩(wěn)定的焊接產(chǎn)品質(zhì)量和均衡的生產(chǎn)節(jié)奏，同時(shí)獲到穩(wěn)定的焊接產(chǎn)品質(zhì)量和均衡的生產(chǎn)節(jié)奏，同時(shí)獲得較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率。得較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率。內(nèi)容提要：內(nèi)容提要： 1.1.實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化

2、的目的和意義；實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的目的和意義；2.2.焊接中心的組成及其用途；焊接中心的組成及其用途；3.3.焊接變位機(jī)械組合所能完成的各項(xiàng)工作內(nèi)容。焊接變位機(jī)械組合所能完成的各項(xiàng)工作內(nèi)容。 概論概論 焊接工藝是一種先進(jìn)的制造技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)中焊接工藝是一種先進(jìn)的制造技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)中的作用越來越重要，應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大。在現(xiàn)代工的作用越來越重要，應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，隨著焊接結(jié)構(gòu)向大型化、重型化、高參業(yè)生產(chǎn)中，隨著焊接結(jié)構(gòu)向大型化、重型化、高參數(shù)化和精密化方向的發(fā)展，對產(chǎn)品的焊接質(zhì)量也提數(shù)化和精密化方向的發(fā)展，對產(chǎn)品的焊接質(zhì)量也提出了越來越高的要求，如單靠手工操作，就根本

3、無出了越來越高的要求，如單靠手工操作，就根本無法達(dá)到高的質(zhì)量目標(biāo)。在某些大型焊接工程中和大法達(dá)到高的質(zhì)量目標(biāo)。在某些大型焊接工程中和大批量的生產(chǎn)中，手工操作的低效率往往成為按期完批量的生產(chǎn)中，手工操作的低效率往往成為按期完成生產(chǎn)計(jì)劃的最大障礙。所以說，焊接生產(chǎn)過程的成生產(chǎn)計(jì)劃的最大障礙。所以說，焊接生產(chǎn)過程的機(jī)械化和自動(dòng)化是工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必由之路。機(jī)械化和自動(dòng)化是工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必由之路。一、焊接生產(chǎn)過程自動(dòng)化的首要任務(wù)一、焊接生產(chǎn)過程自動(dòng)化的首要任務(wù) 焊接作業(yè)的手工操作全部由機(jī)械裝置和自動(dòng)控制代替，焊接作業(yè)的手工操作全部由機(jī)械裝置和自動(dòng)控制代替，使操作工人無需緊靠焊接區(qū)，免受或少受焊接氣體

4、的危害。使操作工人無需緊靠焊接區(qū)，免受或少受焊接氣體的危害。 焊件的搬運(yùn)和變位由輸送輥道、傳送帶或機(jī)械手以及變焊件的搬運(yùn)和變位由輸送輥道、傳送帶或機(jī)械手以及變位機(jī)械來完成，替代或減少工人的體力勞動(dòng)。位機(jī)械來完成，替代或減少工人的體力勞動(dòng)。 采用高效的焊接方法，以人力難以勝任的快速的生產(chǎn)節(jié)采用高效的焊接方法，以人力難以勝任的快速的生產(chǎn)節(jié)拍連續(xù)完成焊接作業(yè)。拍連續(xù)完成焊接作業(yè)。 通過準(zhǔn)確的機(jī)械動(dòng)作和先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)確保穩(wěn)定可通過準(zhǔn)確的機(jī)械動(dòng)作和先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)確保穩(wěn)定可靠的焊接質(zhì)量?？康暮附淤|(zhì)量。 改善勞動(dòng)條件和作業(yè)環(huán)境，逐步實(shí)現(xiàn)無公害生產(chǎn)。改善勞動(dòng)條件和作業(yè)環(huán)境，逐步實(shí)現(xiàn)無公害生產(chǎn)。二、自動(dòng)

5、化焊接裝備有以下幾種基本形式二、自動(dòng)化焊接裝備有以下幾種基本形式 機(jī)械化焊接裝備機(jī)械化焊接裝備 分為半自動(dòng)焊和自動(dòng)焊，半自動(dòng)焊，即焊接過程分為半自動(dòng)焊和自動(dòng)焊，半自動(dòng)焊，即焊接過程的起動(dòng)、電弧的自動(dòng)調(diào)節(jié)、焊絲的給送和由焊機(jī)的的起動(dòng)、電弧的自動(dòng)調(diào)節(jié)、焊絲的給送和由焊機(jī)的機(jī)械和電控裝置來完成，而焊槍沿焊縫的移動(dòng)靠手機(jī)械和電控裝置來完成，而焊槍沿焊縫的移動(dòng)靠手工操作。工操作。 自動(dòng)化焊接裝備自動(dòng)化焊接裝備 整個(gè)焊接過程是由機(jī)器自動(dòng)完成的，但對焊接過整個(gè)焊接過程是由機(jī)器自動(dòng)完成的，但對焊接過程中焊接參數(shù)的波動(dòng)不能進(jìn)行閉環(huán)的反饋控制，焊程中焊接參數(shù)的波動(dòng)不能進(jìn)行閉環(huán)的反饋控制，焊接機(jī)頭或焊件的運(yùn)動(dòng)只能按

6、照預(yù)先規(guī)定的路徑接機(jī)頭或焊件的運(yùn)動(dòng)只能按照預(yù)先規(guī)定的路徑( (例例如軌道如軌道) )進(jìn)行，而不能隨機(jī)糾正可能出現(xiàn)的形位偏進(jìn)行，而不能隨機(jī)糾正可能出現(xiàn)的形位偏差，操作工還需目測監(jiān)視焊頭運(yùn)動(dòng)的方向，焊接參差，操作工還需目測監(jiān)視焊頭運(yùn)動(dòng)的方向，焊接參數(shù)的變化并作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。數(shù)的變化并作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 自適應(yīng)控制自動(dòng)化焊接裝備自適應(yīng)控制自動(dòng)化焊接裝備 自適應(yīng)控制焊接設(shè)備是一種自動(dòng)化程度較高的現(xiàn)自適應(yīng)控制焊接設(shè)備是一種自動(dòng)化程度較高的現(xiàn)代化的焊接裝備。采用最先進(jìn)的高度靈敏的傳感技代化的焊接裝備。采用最先進(jìn)的高度靈敏的傳感技術(shù)和檢測手段，對焊縫的軌跡自動(dòng)導(dǎo)向和跟蹤，對術(shù)和檢測手段，對焊縫的軌跡自動(dòng)導(dǎo)向和跟蹤

7、，對焊接參數(shù)（焊接電流、焊接電壓、焊接速度和送絲焊接參數(shù)（焊接電流、焊接電壓、焊接速度和送絲速度）實(shí)行閉環(huán)的反饋控制。速度）實(shí)行閉環(huán)的反饋控制。 智能化自動(dòng)焊接裝備智能化自動(dòng)焊接裝備智能化自動(dòng)焊接裝備是一種具有人類某種智能而智能化自動(dòng)焊接裝備是一種具有人類某種智能而實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化的焊接裝備。利用各種高級(jí)傳感實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化的焊接裝備。利用各種高級(jí)傳感器，并借助計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)而器，并借助計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)而具有識(shí)別、判斷、實(shí)時(shí)檢測、運(yùn)算、自動(dòng)編程、參具有識(shí)別、判斷、實(shí)時(shí)檢測、運(yùn)算、自動(dòng)編程、參數(shù)優(yōu)化、自動(dòng)編排焊道順序、焊接參數(shù)記憶和調(diào)數(shù)優(yōu)化、自動(dòng)編排焊道順序、焊接參

8、數(shù)記憶和調(diào)用，以及自動(dòng)生成質(zhì)量記錄文件等功能。用，以及自動(dòng)生成質(zhì)量記錄文件等功能。三、機(jī)械化與自動(dòng)化焊接裝備應(yīng)具備五項(xiàng)基本三、機(jī)械化與自動(dòng)化焊接裝備應(yīng)具備五項(xiàng)基本 功能功能 具有電控起動(dòng)、保持電弧穩(wěn)定和進(jìn)行連續(xù)焊接具有電控起動(dòng)、保持電弧穩(wěn)定和進(jìn)行連續(xù)焊接的功能。的功能。 具有自動(dòng)穩(wěn)定地向電弧給送焊絲，并能按要求具有自動(dòng)穩(wěn)定地向電弧給送焊絲，并能按要求精確調(diào)整送絲速度的功能。并能按要求精確調(diào)整送精確調(diào)整送絲速度的功能。并能按要求精確調(diào)整送絲速度的功能。絲速度的功能。 具有焊接參數(shù)調(diào)整，并維持參數(shù)恒定的功能，具有焊接參數(shù)調(diào)整，并維持參數(shù)恒定的功能，以獲得成形良好的焊縫。以獲得成形良好的焊縫。 具有

9、在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)焊槍移動(dòng)速度具有在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)焊槍移動(dòng)速度( (即焊即焊接速度接速度) )的功能。的功能。 具有焊槍沿焊縫軌跡導(dǎo)向和跟蹤功能，對于高具有焊槍沿焊縫軌跡導(dǎo)向和跟蹤功能，對于高級(jí)別的自動(dòng)焊接裝備，還應(yīng)具有補(bǔ)償和糾偏功能。級(jí)別的自動(dòng)焊接裝備，還應(yīng)具有補(bǔ)償和糾偏功能。焊接變位機(jī)械組合焊接變位機(jī)械組合在裝配焊接中，各種焊件變位機(jī)械在裝配焊接中，各種焊件變位機(jī)械( (如焊接變位如焊接變位機(jī)機(jī)) )和焊機(jī)變位機(jī)械和焊機(jī)變位機(jī)械( (如焊接操作機(jī)如焊接操作機(jī)) )都是配合使用，都是配合使用，才能完成各種軌線焊縫的焊接。才能完成各種軌線焊縫的焊接。它們組合形式是多種多樣，這要依產(chǎn)品制造工藝

10、它們組合形式是多種多樣，這要依產(chǎn)品制造工藝和所要達(dá)到機(jī)械化、自動(dòng)化程度而定，只有它們之和所要達(dá)到機(jī)械化、自動(dòng)化程度而定，只有它們之間合理的、有效的配合，才有可能發(fā)揮各種焊接變間合理的、有效的配合，才有可能發(fā)揮各種焊接變位機(jī)械的作用，提高焊接機(jī)械化水平。位機(jī)械的作用，提高焊接機(jī)械化水平。焊接變位機(jī)械組合焊接變位機(jī)械組合一、焊接變位機(jī)械的三種組合方式一、焊接變位機(jī)械的三種組合方式 操作機(jī)將焊機(jī)或機(jī)頭操作機(jī)將焊機(jī)或機(jī)頭( (焊槍焊槍) )送至并保持待焊送至并保持待焊位置，借助焊件變位機(jī)驅(qū)動(dòng)工件運(yùn)動(dòng)位置，借助焊件變位機(jī)驅(qū)動(dòng)工件運(yùn)動(dòng)( (如：移動(dòng)、如：移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)) )實(shí)現(xiàn)焊接。實(shí)現(xiàn)焊接。 焊件變位機(jī)

11、將工件運(yùn)動(dòng)至最方便焊接位置，焊件變位機(jī)將工件運(yùn)動(dòng)至最方便焊接位置，借助焊機(jī)或焊接操作機(jī)的運(yùn)動(dòng)，完成焊接。借助焊機(jī)或焊接操作機(jī)的運(yùn)動(dòng)，完成焊接。焊接變位機(jī)械組合焊接變位機(jī)械組合 通過焊接變位機(jī)，即工件與焊機(jī)或焊接操作機(jī)通過焊接變位機(jī)，即工件與焊機(jī)或焊接操作機(jī)同時(shí)運(yùn)動(dòng)同時(shí)運(yùn)動(dòng)( (或相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)) )施行焊接。最常見是施行焊接。最常見是 、兩種組合。兩種組合。焊接機(jī)械組合在很多情況下不是焊件變位機(jī)和焊焊接機(jī)械組合在很多情況下不是焊件變位機(jī)和焊機(jī)或焊接操作機(jī)簡單組合，而往往要根據(jù)焊接需要機(jī)或焊接操作機(jī)簡單組合，而往往要根據(jù)焊接需要加以改進(jìn)，選用最佳的匹配，乃至組成一臺(tái)完全嶄加以改進(jìn)，選用最佳的

12、匹配，乃至組成一臺(tái)完全嶄新的組合式機(jī)床，具有變位、焊接等多種功能。新的組合式機(jī)床，具有變位、焊接等多種功能。焊接變位機(jī)械組合焊接變位機(jī)械組合二、焊接梁柱的變位機(jī)械組合二、焊接梁柱的變位機(jī)械組合 圖圖1-1所示是屬于前述第二種機(jī)械組合，它是所示是屬于前述第二種機(jī)械組合，它是用于焊接工字形或箱形梁柱，推舉式翻轉(zhuǎn)機(jī)與懸用于焊接工字形或箱形梁柱，推舉式翻轉(zhuǎn)機(jī)與懸臂式自動(dòng)焊裝置的組合使用。臂式自動(dòng)焊裝置的組合使用。 圖圖1-1 1-1 推舉式翻轉(zhuǎn)機(jī)與懸臂式自動(dòng)焊裝置的組合使用推舉式翻轉(zhuǎn)機(jī)與懸臂式自動(dòng)焊裝置的組合使用 焊接變位機(jī)械組合焊接變位機(jī)械組合三、焊接圓形容器的焊接變位機(jī)械組合三、焊接圓形容器的焊接

13、變位機(jī)械組合 焊接圓形容器環(huán)縫或縱縫各種變位機(jī)械組合屬于焊接圓形容器環(huán)縫或縱縫各種變位機(jī)械組合屬于前述的第一種機(jī)械組合。前述的第一種機(jī)械組合。焊接操作機(jī)與滾輪架的組合如圖焊接操作機(jī)與滾輪架的組合如圖1-2所示。所示。圖圖1-2 1-2 焊接操作機(jī)與焊接滾輪架組合使用方案焊接操作機(jī)與焊接滾輪架組合使用方案a a）筒體縱焊縫）筒體縱焊縫 b b）筒體環(huán)焊縫）筒體環(huán)焊縫 焊接中心和焊接自動(dòng)機(jī)焊接中心和焊接自動(dòng)機(jī)焊接中心主要由焊接中心主要由焊接電源焊接電源、焊機(jī)或機(jī)頭焊機(jī)或機(jī)頭，焊機(jī)焊機(jī)( (機(jī)頭機(jī)頭) )變位機(jī)變位機(jī)焊接操作機(jī)、焊件變位機(jī)焊接操作機(jī)、焊件變位機(jī)( (滾輪滾輪架、回轉(zhuǎn)臺(tái)、翻轉(zhuǎn)機(jī)或變位機(jī)

14、架、回轉(zhuǎn)臺(tái)、翻轉(zhuǎn)機(jī)或變位機(jī)) )、焊接輔助裝置焊接輔助裝置( (氣氣動(dòng)焊劑墊、焊劑自動(dòng)送給和回收裝置動(dòng)焊劑墊、焊劑自動(dòng)送給和回收裝置) )焊縫自動(dòng)跟焊縫自動(dòng)跟蹤蹤和和焊絲干伸長自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置焊絲干伸長自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置以及它們的以及它們的綜合電氣綜合電氣控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)等組成。等組成。焊接自動(dòng)機(jī)則是實(shí)現(xiàn)焊接過程的機(jī)械化自動(dòng)化機(jī)焊接自動(dòng)機(jī)則是實(shí)現(xiàn)焊接過程的機(jī)械化自動(dòng)化機(jī)器。器。焊接中心和焊接自動(dòng)機(jī)焊接中心和焊接自動(dòng)機(jī)一、中直徑管節(jié)縱縫焊接中心一、中直徑管節(jié)縱縫焊接中心產(chǎn)品對象：管節(jié)直徑產(chǎn)品對象：管節(jié)直徑4001200mm，管節(jié)，管節(jié)長度長度L3m，板厚，板厚=614mm。材質(zhì)為低碳鋼和。材質(zhì)為低碳鋼和低

15、合金鋼。低合金鋼。1. 1. 管節(jié)內(nèi)縱縫焊接中心管節(jié)內(nèi)縱縫焊接中心管節(jié)內(nèi)縱縫焊接中心如圖管節(jié)內(nèi)縱縫焊接中心如圖5-65-6所示。它是由管節(jié)所示。它是由管節(jié)內(nèi)縱縫焊接操作機(jī)、焊接滾輪架、內(nèi)縱縫焊劑墊、內(nèi)縱縫焊接操作機(jī)、焊接滾輪架、內(nèi)縱縫焊劑墊、管節(jié)氣動(dòng)頂出裝置和電氣控制系統(tǒng)組成。管節(jié)氣動(dòng)頂出裝置和電氣控制系統(tǒng)組成。焊接中心和焊接自動(dòng)機(jī)焊接中心和焊接自動(dòng)機(jī)圖1-6 中直徑管節(jié)內(nèi)縱縫焊接中心1焊絲盤 2焊接操作機(jī)立柱 3伸縮臂 4機(jī)頭調(diào)整機(jī)構(gòu) 5機(jī)頭 6焊劑斗7管節(jié) 8焊接滾輪架 9內(nèi)縱縫焊劑墊焊接中心和焊接自動(dòng)機(jī)焊接中心和焊接自動(dòng)機(jī)2. 2. 管節(jié)外縱縫焊接中心管節(jié)外縱縫焊接中心管節(jié)外縱縫焊接中心

16、由外縱縫焊接操作機(jī)、焊接管節(jié)外縱縫焊接中心由外縱縫焊接操作機(jī)、焊接滾輪架、管節(jié)頂推裝置和電氣控制系統(tǒng)等組成。與滾輪架、管節(jié)頂推裝置和電氣控制系統(tǒng)等組成。與內(nèi)縱縫焊接中心類似，不同之處僅在于：內(nèi)縱縫焊接中心類似，不同之處僅在于： 因焊接機(jī)頭處有足夠大的活動(dòng)空間，所以焊絲因焊接機(jī)頭處有足夠大的活動(dòng)空間，所以焊絲盤就近設(shè)置在伸縮臂靠近機(jī)頭處。盤就近設(shè)置在伸縮臂靠近機(jī)頭處。 為適應(yīng)管節(jié)直徑由為適應(yīng)管節(jié)直徑由4001200mm范圍，范圍，伸縮臂可隨同滑座升降，所以該操作機(jī)將比內(nèi)縱縫伸縮臂可隨同滑座升降，所以該操作機(jī)將比內(nèi)縱縫焊接操作機(jī)立柱加高焊接操作機(jī)立柱加高600800mm。焊接中心和焊接自動(dòng)機(jī)焊接中

17、心和焊接自動(dòng)機(jī)二、中直徑管體環(huán)縫焊接中心二、中直徑管體環(huán)縫焊接中心1. 1. 管體內(nèi)環(huán)縫焊接中心管體內(nèi)環(huán)縫焊接中心焊接中心和焊接自動(dòng)機(jī)焊接中心和焊接自動(dòng)機(jī)2. 2. 管體外環(huán)縫焊接中心管體外環(huán)縫焊接中心管體外環(huán)縫采用埋弧自動(dòng)焊工藝。管體外環(huán)縫焊管體外環(huán)縫采用埋弧自動(dòng)焊工藝。管體外環(huán)縫焊接中心由臺(tái)車式焊接操作機(jī)、焊接電源、固定式焊接中心由臺(tái)車式焊接操作機(jī)、焊接電源、固定式焊接滾輪架和電氣控制系統(tǒng)組成。接滾輪架和電氣控制系統(tǒng)組成。焊接操作機(jī)、焊接電源、電氣控制箱和操縱盤等焊接操作機(jī)、焊接電源、電氣控制箱和操縱盤等均安裝在臺(tái)車上。焊工坐在臺(tái)車上即可實(shí)施全部外均安裝在臺(tái)車上。焊工坐在臺(tái)車上即可實(shí)施全部

18、外環(huán)縫的焊接。環(huán)縫的焊接。焊接中心和焊接自動(dòng)機(jī)焊接中心和焊接自動(dòng)機(jī)三、汽車車輪合成內(nèi)縫或外縫焊接中心三、汽車車輪合成內(nèi)縫或外縫焊接中心圖圖1-8 CAl411-8 CAl41車輪合成內(nèi)環(huán)縫焊接中心車輪合成內(nèi)環(huán)縫焊接中心 焊接中心和焊接自動(dòng)機(jī)焊接中心和焊接自動(dòng)機(jī) 圖圖1-10 柴油機(jī)水套焊接自動(dòng)機(jī)柴油機(jī)水套焊接自動(dòng)機(jī)1鏈條傳送帶；鏈條傳送帶；2焊接滾輪架；焊接滾輪架；3焊槍調(diào)整機(jī)構(gòu)；焊槍調(diào)整機(jī)構(gòu)；4焊槍；焊槍；5水套水套焊接中心和焊接自動(dòng)機(jī)焊接中心和焊接自動(dòng)機(jī)圖圖1-11 水套鏈條傳送帶水套鏈條傳送帶1弧形板；弧形板； 2鏈輪；鏈輪； 3送氣管；送氣管； 4氣缸；氣缸； 5撥叉組；撥叉組； 6送

19、料桿；送料桿；7導(dǎo)座；導(dǎo)座； 8鏈條；鏈條； 9焊槍；焊槍； l0水套水套焊接中心和焊接自動(dòng)機(jī)焊接中心和焊接自動(dòng)機(jī)五、大型貯罐氣電立、橫焊自動(dòng)焊接機(jī)五、大型貯罐氣電立、橫焊自動(dòng)焊接機(jī)氣電立、橫焊自動(dòng)焊接機(jī)是一種高效率、高質(zhì)氣電立、橫焊自動(dòng)焊接機(jī)是一種高效率、高質(zhì)量的焊接方法，在大型貯罐焊接中獲得應(yīng)用，氣量的焊接方法，在大型貯罐焊接中獲得應(yīng)用，氣電立焊焊接類似電渣焊，但比電渣焊效率更高，電立焊焊接類似電渣焊，但比電渣焊效率更高，焊縫性能更好，尤其保證了焊縫的沖擊韌性。氣焊縫性能更好，尤其保證了焊縫的沖擊韌性。氣電立焊焊接熔敷速度是手弧焊的電立焊焊接熔敷速度是手弧焊的3030多倍。多倍。焊接中心和焊接自動(dòng)機(jī)焊接