前言

　　为适应我国高速货物运输的发展需要，齐车公司成功开发研制了高速货车转向槊，通过了测试鉴定投入生产。

　　高速货车转向架为焊接构架式转向架，构架由2个箱形结构侧梁和2个横梁组焊而成，枕梁是由铜板焊接成的鱼腹形的箱形结构梁。

　　为了保证高速转向架在长期运行中动力学性能的稳定性，确保铁路货物高速运输的安全，加强转向架的关键部件摇枕，侧梁、焊接构架等焊接质量及可靠性是非常必要的。

　　为此，将机器人焊接技术应用干转向架侧梁，摇枕的焊接生产是保证焊接质量，提高可靠性的有效方法。

　　一、工件信息

　　产品名称：2E轴构架式转向架侧梁及枕梁

　　母材材质：Q345E

　　工件重量：307Kg、339Kg

　　工艺要求：焊接腹板与上、下盖板之间的焊缝，坡口形式为全焊透Y型坡口或角焊缝，角焊缝焊脚尺寸为8mm。组装间隙控制在1～3mm，定位焊间距200mm，定位焊每段长度10～20mm。

　　二、生产流程

　　侧梁、枕梁：组对→焊接→探伤

　　三、焊接工艺

　　所有焊缝均采用MAG焊，焊丝牌号SM-70，直径φ1.2mm，保护气体Ar80%+CO，20%。每条焊缝分两层焊接完成，第一层打底采，第二层填充盖面，单枪单丝焊接。

　　四、焊接质量要求

　　要求焊缝外观成型良好，焊缝与母材圆滑过渡，焊缝不应有裂纹、弧坑、夹渣等缺陷。每100mm范围内气孔数不得多于2个，且单个气孔直径不得大于2mm。

　　五、机器人焊接系统配置

　　整个系统由德国KUKA KR16工业机器人，龙门式移动滑台装置，L型双轴变位机2台、焊接电源TS5000(奥地利福尼新)、水冷焊枪系统(德国宾采尔)及清枪剪缝装置等构成，电压稳压器，并预留焊烟排尘接口。

　　整个系统由机器人控制柜集中统一控制，自动按照设定的程序完成焊缝寻找定位、焊缝跟踪，焊接参数控制，焊接质量控制、焊接顺序，清枪等功能。

　　CLV03 1-单轴移动龙门式移动滑台，行程为7米，适用于机器人的悬挂安装，由伺服电机驱动减速器，通过独有的齿轮齿条无间隙传动技术，使驱动溜板在两组直线滑轨上滑行。龙门架运动采用的伺服电机和伺服驱动为机器人的外部轴，由KRC2机器人控制器控制实现联动。

　　六、操作流程

　　6.1 工件装夹

　　操作人员使用行车将组对好的工件安装在变位机上的焊接夹具，按“加紧”按钮将工件定位夹紧，退出机器人工作区域，双手按下操作台上的“开始”按钮，向机器人系统发出“工件到位，开始自动焊接”的指令，机器人系统执行程序开始自动焊接。

　　6.2 机器人焊接

　　自1962年美国推出世界第一台Unimat型和Versatra型工业机器人以来，2005年底全世界已有大约260万台工业机器人投入生产应用。这其中大约半数是焊接机器人。随着现代高技术产品的发展和对焊接产品质量，数量的需求不断提高，以焊接机器人为核心的焊接自动化技术已有了长足的发展。近25年来，焊接技术的发展比任何时期都快，从过程的控制到焊接工艺和装备都不断有新的突破，为焊接生产向优质，高教，低成奉的方向发展提供了前所未有的良好条件。焊接过程的自动化，机械化是机械制造企业焊接生产技术改造的主要方向。因为采用了机械化，自动化的焊接设备会使焊接车间的生产效率提高2～4倍，改善及稳定焊接质量，减少废品或返修量，降低成本，并能形成一个比较清洁文明和安全卫生的劳动环境。同时由于市场竞争加剧，产品趋向个性化，生产批量越来越短，使得常规的生产方式难以适应。出路只有一条，那就是加速技术改造，用生产的柔性化和自动化解决造一矛盾。

　　目前我国焊接生产的机械化，自动化水平还很低，根据1995和1997年我国焊接材料生产的统计数据，全年焊接材料总产量已达70～80万吨，而各种焊丝的产量才约为8万吨，我国的焊接机械化自动化率，按熔敷金属量来计算，近几年一致徘徊在20%左右。既使再考虑各厂自行进口的那部分气电焊和埋弧焊悍丝的话，自动化率也不会超过25%，仍达不到日本1973的35%的水平，而和世界工业发达国家当前的60%相比，差距是明显的。据国际机器人联合会及联合国欧洲经济委员会统计及预测，1996年到2000年期间，工业机器人的需求量以每年13%的速度增长，到2002年，全世界将有近140万台机器人投入使用。从世界上工业机器人应用的统计结果来看，主要应用领墟是焊接。所以说，从现在开始到2010年，将会是我国机械制造行业技术改造的又一个高潮时期，尤其焊接生产技术的改造。因为这样，才能在21世纪激烈的国际竞争中，使我国的机械制造业能在世界市场上有立足之地。

　　焊接机器人的主要优点如下：

　　1)稳定和提高焊接质量，保证其均匀;

　　2)提高劳动生产率，一天可24小时连续生产;

　　3)改善工人的劳动条件，可在有害环境下工作;

　　4)降低对工人操作技术的要求;

　　5)缩短产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资;

　　6)可实现小批量产品的焊接自动化;

　　7)能在空间站建设、核能设备维修、深水焊接等极限条件下完成人工难以进行的焊接作业;

　　8)为焊接柔性生产线提供技术基础。

　　焊接机器人主要应用于下面几种情况：

　　1)应用于机械化程度较高的组装焊接流水线上。在组装焊接流水线上生产的产品一般都年产量较高，例如，汽车生产企业。生产企业为了提高年生产量，扩大本企业产品在市场上的销售份额，采用生产效率高的焊接机器人来生产产品。这也是焊接机器人的优点之一。

　　2)应用于专业化程度高的企业。在许多微电子行业，如电视机、计算机等，大多数都采用了焊接机器人。山千其专业他程度高，每个工序组装焊接不同的零部件，生产工艺参数各不相同，这就要求不同的焊接机器人组焊不同的部件，完成不同的生产任务，以提高生产效率。

　　3)应用于对人体有毒、有害以及危险的工作环境，大多数企业所采用的焊接方法一般为手工电弧焊及CO，混合气体保护焊。焊接过程中，焊条药皮的反应及保护气体发生的化学反应，会产生气态和颗粒状的物质，即焊接烟尘与气体。当焊接烟尘和保护气体超过允许浓度时，就会影响焊工的身体健康。一般在一些特殊行业，如油漆喷涂，焊接环境恶劣，以及存在潜在危险的工序，一般会采用机器人进行操作。机器人在这种环境下操作，避免了在工作中对人体的危害。

　　机器人使用接触寻位功能寻找捍缝起始点位置，对需要焊接的每条焊缝进行寻找;启弧后自动打开电弧跟踪功能对焊缝进行跟踪，纠正部件在组对点固时所产生的精度偏差。完成工件的打底焊接后，机器人按事先设置的偏移量自动生成盖面焊接轨迹进行盖面焊(多层多道焊工艺)。

　　通过变位机的旋转变位保证工件的焊缝始终处于船型位置施焊，以防止熔池下陷、焊缝不对称现象的发生，保证焊缝圆滑对称且焊缝两侧与母材形成平滑过渡。

　　6.3 工件装卸

　　当机器人焊接完毕后，将自动移动到另一变位机处进行焊接，这时操作人员可将焊后工件卸下，装上新的待焊工件。由干系统内布置有2台变位机工位，操作人员可分别进行工件装卸的工作，而机器人始终处于工作状态，可晟大限度地提高生产效率。

　　结论

　　提高焊接技术水平是采用焊接机器人的主要出发点，即使对应大型复杂的工件，难度大的焊缝也能获得较好的焊接质量并保持质量的稳定性和一致性。

　　采用机器人焊接传感技术克服了焊接过程中随时可能发生的变化，其可靠性与其他自动化方式相比更具有优势，这也是采用机器人焊接的决定因素。

　　与手工焊接相比，不仅解决了劳动强度大，环境恶劣等问题，而且焊后再加工，修磨的工作量也会大大地减少，机器人焊接技术越来越多的应用于更广泛的工业领域，受到各界人士的普遍欢迎。