集裝箱自動化焊接技術現狀及可行性分析獲獎科研報告

集裝箱自動化焊接技術現狀及可行性分析獲獎科研報告關鍵詞：集裝箱;自動化焊接;發(fā)展現狀;可行性

前言

集裝箱是全球規(guī)?；?、標準化、適用于快速裝卸、可反復使用、具有足夠可靠性及強度的一種運輸載體，同時還可以用于貨倉、房屋等，在現實社會中具有良好的適用場景，需求前景廣闊。而焊接作為集裝箱加工制造中的重要一環(huán)，傳統(tǒng)人工或者半自動化的焊接模式已經難以契合時代發(fā)展的需求，如何構建集裝箱自動化焊接體系至關重要。

1集裝箱的結構組成

集裝箱是一種標準化通用產品，從機械結構上分析，主要包含四側側板、前墻板、底架、頂板、門端板等構成，其中每一部分作為一個焊接部套，分別由若干零件拼焊而成。頂端結構主要前頂角加強板、頂板、后頂板加強板組成;底架主要由底橫梁、底側梁、鵝頸槽等部件而成;前端結構主要由角件、前角柱、前墻板門檻、前楣等組件構成;側壁結構主要由頂側梁、側板等部件構成;門端結構主要由門板、鎖桿、門檻、后角件、門楣等構成。

只有了解集裝箱的機械結構件構成，才可以不同結構、不同焊縫下集裝箱自動化焊接類型，為技術的發(fā)展提供鋪墊。

2集裝箱自動化焊接技術的發(fā)展現狀

當前，隨著智能化技術的發(fā)展，我國機械化及自動化水平不斷提升，機器人焊接及專機智能化焊接已經逐步滲透至傳統(tǒng)手工焊接領域，在集裝箱行業(yè)不斷得到運用。

對于集裝箱前端結構焊接而言，前墻波紋板塊與前楣、前檻之間的波紋連續(xù)焊接基本實現了自動化焊接，目前已經有一種用于集裝箱前墻板的自動焊接裝置，利用焊縫軌跡識別裝置對焊縫自動跟蹤，并利用焊槍進行焊接，不需人員進行焊接操作，保證焊接質量，且大幅度提升作業(yè)效率，適用于批量化生產;同時波紋板與頂橫梁之間波紋連續(xù)焊接已實現了自動化。但是，受集裝箱結構及焊接技術的影響，目前仍有一些結構處在手工或者半自動焊接模式。如前墻板角柱與角件的焊接、波紋板與頂橫梁之間的固定點焊、底架焊接中底橫梁、底側梁之間的拼接與焊接、門端件的組焊等。同時，對于一些較小結構標準件而言，在進行組焊時基本上還是通過人工固定點焊與連續(xù)焊接，工人勞動強度大，生產效率低，已經很難滿足工業(yè)自動化生產的要求。所以，結合當前我國面向集裝箱的焊接技術而言，從集裝箱自動化焊接發(fā)展來看，為推行集裝箱的自動化焊接技術，現階段主要需要解決的是集裝箱焊接中對一些非標準復雜構件難定位、空間受限、焊縫多且軌跡復雜、構件形狀不規(guī)則等的問題。重點需要解決的是各種非標準復雜小構件的自動焊接問題，是未來集裝箱自動化生產發(fā)展的重點攻堅領域。

3集裝箱自動化焊接技術的可行性分析

我國是世界集裝箱生產大國，集裝箱制造是勞動密集、材料密集型行業(yè)。集裝箱用工有40%以上為焊接工人。在集裝箱的生產工藝流程中，焊接是將材料永久鏈接，焊接工藝直接影響到集裝箱產品的質量。對于不規(guī)則的集裝箱部件，在焊接過程中存在焊件沿焊縫方向厚度不一致、曲面形狀復雜等問題，導致在直線段的焊縫成形與在曲面波內斜邊段的焊縫成形不能保持一致，進而導致在直線段焊接與在波內斜邊段焊接的焊縫的質量不一樣，進而制約集裝箱的生產質量。而通過運用自動化焊接技術，對集裝箱焊接機器人應用技術人研發(fā)，在集裝箱制造過程中的焊接工藝進行機器人應用技術開發(fā)，通用應用點焊、弧焊機器人，組合配套相應工藝工裝，改進集裝箱焊接制造工藝，提高集裝箱制造的自動化程度，提高集裝箱生產效率，從實踐層面具備良好的可行性。

首先，科技的發(fā)展為集裝箱焊接自動化的實現提供了良好的現實條件。對于集裝箱制造而言，焊接自動化已成為影響焊接技術的生產點，如何在墻板、底架、頂板、門端板等銜接處做好焊縫跟蹤，實現監(jiān)控焊縫軌跡，尤其是對于波紋板的曲面化焊接，根據焊槍運動軌跡來實現曲線焊縫跟蹤變化，來對焊槍運動軌跡進行智能化控制。當前，技術的不斷提升、算法的不斷優(yōu)化將為焊接的自動化技術提供有利條件。

其次，機器人是實現集裝箱自動化控制的關鍵。對于集裝箱焊接而言，采用智能機器人，借助于焊槍運動軌跡控制技術、焊縫識別技術、專家數據庫技術等代替人工來進行焊接控制。當前，我國機器人產生在上一輪經濟發(fā)展中實現了從小到大、從無到有的重大突破，目前已經形成了一百余家從事機器人研發(fā)設計、生產制造、工程應用以及零部件配套的產業(yè)集群，其中40余家上市公司在股市上形成了具有機器人概念的高技術板塊，同時以abb、庫卡、安川電機、發(fā)那科四大家族為代表的國外機器人企業(yè)占據中國機器人市場90%以上的市場份額，為實現智能化焊接提供了有力條件。

最后，焊接電源是影響焊縫質量的關鍵。機器人自動化設備是確保自動追蹤焊縫軌跡的關鍵，而氣保焊、氬弧焊、埋弧焊等配套機器人的焊接電源則是影響焊縫質量的關鍵。當前，我國配套機器人焊接電源技術日趨成熟，如山東奧太的逆變電源，唐山開元的埋弧焊電源、MEGMEET的機器人焊接電源等，發(fā)展十分迅速，這也為集裝箱的自動化焊接提供了有力支撐。

綜上所述，焊接技術的提升、機器人市場的大力拓展、焊接電源的配套等的不斷發(fā)展，為集裝箱自動化焊接提供了良好的可行性。

結束語

對于龐大的集裝箱制造行業(yè)而言，傳統(tǒng)的手工焊接已經難以滿足時代發(fā)展的需求。智能機器人、焊縫識別、焊接專家?guī)煜到y(tǒng)、集裝箱專用焊接工裝等進行集成開發(fā)，解決集裝箱焊接生產的柔性化需求，以自動焊接代替人工焊接，提高