典型部件自動(dòng)化焊接方案規(guī)劃研究

馮存義 張江銀 武永亮 邱勛

摘 要：十三五期間，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展將進(jìn)入新常態(tài)，鐵路貨車(chē)企業(yè)將面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。企業(yè)發(fā)展所需資源和環(huán)境約束不斷強(qiáng)化，勞動(dòng)力等生產(chǎn)要素成本不斷上升，依靠資源要素投入、規(guī)模擴(kuò)張的粗放發(fā)展模式難以為繼，調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)型升級(jí)、提質(zhì)增效刻不容緩。鐵路貨車(chē)企業(yè)作為傳統(tǒng)的勞動(dòng)密集型制造行業(yè)，要想實(shí)現(xiàn)“效率、效益、安全、成本、質(zhì)量”的整體提升，必須面對(duì)勞動(dòng)力成本逐步上升和一線(xiàn)員工年齡結(jié)構(gòu)問(wèn)題，并尋求解決或替代途徑。工業(yè)機(jī)器人依托計(jì)算機(jī)技術(shù)和電氣自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，取得令人矚目的進(jìn)步，整體技術(shù)日趨成熟，成為工業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)裝備。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人;自動(dòng)焊;枕梁

1 工業(yè)機(jī)器人特點(diǎn)

工業(yè)機(jī)器人是一種能自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、多功能、多自由度的操作機(jī)，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造、機(jī)械加工、化工、電子電氣等工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域，成為衡量一個(gè)國(guó)家和企業(yè)制造水平、科技水平的重要標(biāo)志。進(jìn)入21世紀(jì)，人工成本逐年增加，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用成本逐步下降，形成了機(jī)器人代人的熱潮，促使新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革與我國(guó)加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式形成歷史性交匯。

2 鐵路貨車(chē)典型部件

為增強(qiáng)公司盈利能力、全面提升公司“效率、效益、安全、質(zhì)量”、融入精益理念的智能制造和智能管理、打造數(shù)字化精益企業(yè)的目標(biāo)，項(xiàng)目組根據(jù)對(duì)鐵路貨車(chē)典型產(chǎn)品、典型零部件結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)特點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，在此基礎(chǔ)上確認(rèn)典型零部件研究對(duì)象，針對(duì)典型零部件制定了詳細(xì)的實(shí)施方案。項(xiàng)目實(shí)施可實(shí)現(xiàn)枕、橫梁等典型部件精益化、節(jié)拍化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。

3 技術(shù)方案

3.1 方案配置

典型部件工作站由四套焊接機(jī)器人、4臺(tái)焊接電源、4套轉(zhuǎn)臺(tái)、8套變位機(jī)構(gòu)、4套助力機(jī)械臂、1套除塵系統(tǒng)等組成。具體見(jiàn)下圖：

3.2 工作流程

雙腹板結(jié)構(gòu)枕梁主要工作流程

3.2.1利用助力平衡器，組裝枕梁下蓋板、腹板、隔板等。

3.2.2 安全光柵確認(rèn)安全，開(kāi)啟三軸變位機(jī)，水平旋轉(zhuǎn)180°，自動(dòng)點(diǎn)焊并焊接相關(guān)焊縫。

3.2.3 安全光柵確認(rèn)安全，開(kāi)啟三軸變位機(jī)，水平旋轉(zhuǎn)180°，利用助力平衡器轉(zhuǎn)出枕梁組成。

單腹板結(jié)構(gòu)橫梁主要工作流程

3.3.4利用助力平衡器，組裝橫梁下蓋板、腹板、上蓋板。

3.3.5安全光柵確認(rèn)安全，開(kāi)啟三軸變位機(jī)，水平旋轉(zhuǎn)180°，雙機(jī)器人聯(lián)動(dòng)，對(duì)稱(chēng)定位焊并焊接相關(guān)焊縫。

3.3.6安全光柵確認(rèn)安全，開(kāi)啟三軸變位機(jī)，水平旋轉(zhuǎn)180°，利用助力平衡器轉(zhuǎn)出橫梁組成。

4 橫梁工作站節(jié)拍分析

4.1 單腹板橫梁翻轉(zhuǎn)、尋位、焊接時(shí)間統(tǒng)計(jì)如下：

4.1.1變位機(jī)翻轉(zhuǎn)：0.2min

4.1.2下蓋板與腹板焊縫尋位：0.5min

4.1.3下蓋板與腹板點(diǎn)焊、焊接：2.5min

4.1.4 變位機(jī)翻轉(zhuǎn)：0.2min

4.1.5下蓋板與腹板焊縫尋位：0.5min

4.1.6 上蓋板與腹板點(diǎn)焊、焊接：2.5min

4.1.7 變位機(jī)翻轉(zhuǎn)：0.2min

4.1.8 變位機(jī)旋轉(zhuǎn)：0.2min

單腹板橫梁翻轉(zhuǎn)、尋位、焊接時(shí)間總計(jì)為6.8min。

4.2 單腹板橫梁組裝、轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)

4.2.1 成品轉(zhuǎn)出：2min

4.2.2 下蓋板組裝 ：1.5min

4.2.3 腹板組裝：3min

4.2.4 上蓋板組裝：1.5min

單腹板橫梁組裝、轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間總計(jì)為8min。配置兩套橫梁組焊系統(tǒng)，其生產(chǎn)節(jié)拍為4min，滿(mǎn)足4.4min的目標(biāo)節(jié)拍要求。

5 枕梁工作站節(jié)拍分析

5.1枕梁組成翻轉(zhuǎn)、尋位、焊接時(shí)間分析

5.1.1 變位機(jī)翻轉(zhuǎn)：0.2min，

5.1.2下蓋板與腹板焊縫尋位：1min

5.1.3下蓋板與腹板點(diǎn)焊、焊接：5min

5.1.4 變位機(jī)翻轉(zhuǎn)：0.2min

5.1.5 腹板與隔板焊縫尋位：0.2min

5.1.6 腹板與隔板點(diǎn)焊、焊接：1min

5.1.7 變位機(jī)翻轉(zhuǎn)：0.2min

5.1.8下蓋板與腹板焊縫尋位：1min

5.1.9下蓋板與腹板點(diǎn)焊、焊接：0.5min

5.1.10變位機(jī)翻轉(zhuǎn)：0.2min

5.1.11腹板與隔板焊縫尋位：0.2min

5.1.12腹板與隔板點(diǎn)焊、焊接：1min

5.1.13 變位機(jī)翻轉(zhuǎn)：0.2min

5.2 枕梁組成上下料及焊接時(shí)間

5.2.1成品轉(zhuǎn)出：2min

5.2.2 下蓋板組裝：2min

5.2.3 腹板組裝：3min

5.2.4 隔板組裝：0.5min

5.2.5 管吊座組裝：0.5min

枕梁組成翻轉(zhuǎn)、尋位、焊接時(shí)間總計(jì)為15.2min。配置兩套枕梁組焊系統(tǒng)，其生產(chǎn)節(jié)拍為7.6min，滿(mǎn)足8.8min的目標(biāo)節(jié)拍要求。

6 效率分析

方案實(shí)施后，枕、橫梁焊接自動(dòng)化率達(dá)到100%，減少一線(xiàn)人員8人，檢查員2人?？梢詫?shí)現(xiàn)典型部件精益化、節(jié)拍化生產(chǎn)。降低了現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)，提高安全本質(zhì)度。引入焊接煙塵處理系統(tǒng)，改善工作環(huán)境。

建立、健全工業(yè)機(jī)器人的使用、保養(yǎng)、維修相關(guān)制度，為產(chǎn)品精益化生產(chǎn)提供制度保障。

7 結(jié)論

方案實(shí)施可實(shí)現(xiàn)典型部件精益化、節(jié)拍化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，提升自動(dòng)化焊接水平和機(jī)器人使用率，提高生產(chǎn)安全本質(zhì)度，降低操作工勞動(dòng)強(qiáng)度，顯著改善生產(chǎn)環(huán)境。

（中車(chē)株洲車(chē)輛有限公司? 湖南? 株洲? 412003）