焊接自動化概論

1、第一章焊接自動化概論第一章焊接自動化概論主講教師主講教師: : 陳銀銀陳銀銀1582480778315824807783焊接過程自動化廣義地可理解為包括從備料、切焊接過程自動化廣義地可理解為包括從備料、切割、裝配、焊接、檢驗等工序組成的一個焊接產(chǎn)品割、裝配、焊接、檢驗等工序組成的一個焊接產(chǎn)品生產(chǎn)全過程的自動化。生產(chǎn)全過程的自動化。只有實現(xiàn)了這一全過程的機械化和自動化才能得只有實現(xiàn)了這一全過程的機械化和自動化才能得到穩(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，同時獲得較高的勞動生產(chǎn)率。得較高的勞動生產(chǎn)率。內(nèi)容提要：內(nèi)容提要： 1.1.實現(xiàn)焊接生產(chǎn)機械化和自動化

2、的目的和意義；實現(xiàn)焊接生產(chǎn)機械化和自動化的目的和意義；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.焊接變位機械組合所能完成的各項工作內(nèi)容。焊接變位機械組合所能完成的各項工作內(nèi)容。 概論概論 焊接工藝是一種先進的制造技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)中焊接工藝是一種先進的制造技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)中的作用越來越重要，應(yīng)用范圍迅速擴大。在現(xiàn)代工的作用越來越重要，應(yīng)用范圍迅速擴大。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，就根本無法達到高的質(zhì)量目標(biāo)。在某些大型焊接工程中和大法達到高的質(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)計劃的最大障礙。所以說，焊接生產(chǎn)過程的成生產(chǎn)計劃的最大障礙。所以說，焊接生產(chǎn)過程的機械化和自動化是工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必由之路。機械化和自動化是工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必由之路。一、焊接生產(chǎn)過程自動化的首要任務(wù)一、焊接生產(chǎn)過程自動化的首要任務(wù) 焊接作業(yè)的手工操作全部由機械裝置和自動控制代替，焊接作業(yè)的手工操作全部由機械裝置和自動控制代替，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。 焊件的搬運和變位由輸送輥道、傳送帶或機械手以及變焊件的搬運和變位由輸送輥道、傳送帶或機械手以及變位機械來完成，替代或減少工人的體力勞動。位機械來完成，替代或減少工人的體力勞動。 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)。 通過準確的機械動作和先進的自動控制技術(shù)確保穩(wěn)定可通過準確的機械動作和先進的自動控制技術(shù)確保穩(wěn)定可靠的焊接質(zhì)量?？康暮附淤|(zhì)量。 改善勞動條件和作業(yè)環(huán)境，逐步實現(xiàn)無公害生產(chǎn)。改善勞動條件和作業(yè)環(huán)境，逐步實現(xiàn)無公害生產(chǎn)。二、自動

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

6、照預(yù)先規(guī)定的路徑接機頭或焊件的運動只能按照預(yù)先規(guī)定的路徑( (例例如軌道如軌道) )進行，而不能隨機糾正可能出現(xiàn)的形位偏進行，而不能隨機糾正可能出現(xiàn)的形位偏差，操作工還需目測監(jiān)視焊頭運動的方向，焊接參差，操作工還需目測監(jiān)視焊頭運動的方向，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)控制自動化焊接裝備自適應(yīng)控制自動化焊接裝備 自適應(yīng)控制焊接設(shè)備是一種自動化程度較高的現(xiàn)自適應(yīng)控制焊接設(shè)備是一種自動化程度較高的現(xiàn)代化的焊接裝備。采用最先進的高度靈敏的傳感技代化的焊接裝備。采用最先進的高度靈敏的傳感技術(shù)和檢測手段，對焊縫的軌跡自動導(dǎo)向和跟蹤，對術(shù)和檢測手段，對焊縫的軌跡自動導(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）實行閉環(huán)的反饋控制。速度）實行閉環(huán)的反饋控制。 智能化自動焊接裝備智能化自動焊接裝備智能化自動焊接裝備是一種具有人類某種智能而智能化自動焊接裝備是一種具有人類某種智能而實現(xiàn)高度自動化的焊接裝備。利用各種高級傳感實現(xiàn)高度自動化的焊接裝備。利用各種高級傳感器，并借助計算機軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)而器，并借助計算機軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)而具有識別、判斷、實時檢測、運算、自動編程、參具有識別、判斷、實時檢測、運算、自動編程、參數(shù)優(yōu)化、自動編排焊道順序、焊接參數(shù)記憶和調(diào)數(shù)優(yōu)化、自動編排焊道順序、焊接參

8、數(shù)記憶和調(diào)用，以及自動生成質(zhì)量記錄文件等功能。用，以及自動生成質(zhì)量記錄文件等功能。三、機械化與自動化焊接裝備應(yīng)具備五項基本三、機械化與自動化焊接裝備應(yīng)具備五項基本 功能功能 具有電控起動、保持電弧穩(wěn)定和進行連續(xù)焊接具有電控起動、保持電弧穩(wěn)定和進行連續(xù)焊接的功能。的功能。 具有自動穩(wěn)定地向電弧給送焊絲，并能按要求具有自動穩(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)焊槍移動速度具有在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)焊槍移動速度( (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，對于高級別的自動焊接裝備，還應(yīng)具有補償和糾偏功能。級別的自動焊接裝備，還應(yīng)具有補償和糾偏功能。焊接變位機械組合焊接變位機械組合在裝配焊接中，各種焊件變位機械在裝配焊接中，各種焊件變位機械( (如焊接變位如焊接變位機機) )和焊機變位機械和焊機變位機械( (如焊接操作機如焊接操作機) )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到機械化、自動化程度而定，只有它們之和所要達到機械化、自動化程度而定，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)揮各種焊接變位機械的作用，提高焊接機械化水平。位機械的作用，提高焊接機械化水平。焊接變位機械組合焊接變位機械組合一、焊接變位機械的三種組合方式一、焊接變位機械的三種組合方式 操作機將焊機或機頭操作機將焊機或機頭( (焊槍焊槍) )送至并保持待焊送至并保持待焊位置，借助焊件變位機驅(qū)動工件運動位置，借助焊件變位機驅(qū)動工件運動( (如：移動、如：移動、旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)) )實現(xiàn)焊接。實現(xiàn)焊接。 焊件變位機

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

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

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

14、架、回轉(zhuǎn)臺、翻轉(zhuǎn)機或變位機) )、焊接輔助裝置焊接輔助裝置( (氣氣動焊劑墊、焊劑自動送給和回收裝置動焊劑墊、焊劑自動送給和回收裝置) )焊縫自動跟焊縫自動跟蹤蹤和和焊絲干伸長自動調(diào)節(jié)裝置焊絲干伸長自動調(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。焊接自動機則是實現(xiàn)焊接過程的機械化自動化機焊接自動機則是實現(xiàn)焊接過程的機械化自動化機器。器。焊接中心和焊接自動機焊接中心和焊接自動機一、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、焊接滾輪架、內(nèi)縱縫焊劑墊、內(nèi)縱縫焊接操作機、焊接滾輪架、內(nèi)縱縫焊劑墊、管節(jié)氣動頂出裝置和電氣控制系統(tǒng)組成。管節(jié)氣動頂出裝置和電氣控制系統(tǒng)組成。焊接中心和焊接自動機焊接中心和焊接自動機圖1-6 中直徑管節(jié)內(nèi)縱縫焊接中心1焊絲盤 2焊接操作機立柱 3伸縮臂 4機頭調(diào)整機構(gòu) 5機頭 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機焊接中心和焊接自動機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、焊接管節(jié)外縱縫焊接中心由外縱縫焊接操作機、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： 因焊接機頭處有足夠大的活動空間，所以焊絲因焊接機頭處有足夠大的活動空間，所以焊絲盤就近設(shè)置在伸縮臂靠近機頭處。盤就近設(shè)置在伸縮臂靠近機頭處。 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，所以該操作機將比內(nèi)縱縫伸縮臂可隨同滑座升降，所以該操作機將比內(nèi)縱縫焊接操作機立柱加高焊接操作機立柱加高600800mm。焊接中心和焊接自動機焊接中

17、心和焊接自動機二、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機焊接中心和焊接自動機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)縫采用埋弧自動焊工藝。管體外環(huán)縫焊管體外環(huán)縫采用埋弧自動焊工藝。管體外環(huán)縫焊接中心由臺車式焊接操作機、焊接電源、固定式焊接中心由臺車式焊接操作機、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、焊接電源、電氣控制箱和操縱盤等焊接操作機、焊接電源、電氣控制箱和操縱盤等均安裝在臺車上。焊工坐在臺車上即可實施全部外均安裝在臺車上。焊工坐在臺車上即可實施全部

18、外環(huán)縫的焊接。環(huán)縫的焊接。焊接中心和焊接自動機焊接中心和焊接自動機三、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機焊接中心和焊接自動機 圖圖1-10 柴油機水套焊接自動機柴油機水套焊接自動機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)整機構(gòu)；焊槍調(diào)整機構(gòu)；4焊槍；焊槍；5水套水套焊接中心和焊接自動機焊接中心和焊接自動機圖圖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機焊接中心和焊接自動機五、大型貯罐氣電立、橫焊自動焊接機五、大型貯罐氣電立、橫焊自動焊接機氣電立、橫焊自動焊接機是一種高效率、高質(zhì)氣電立、橫焊自動焊接機是一種高效率、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機焊接