趙奇 王玨 王鵬/大連船用柴油機(jī)有限公司

應(yīng)用焊接機(jī)械臂焊接機(jī)架單片相對(duì)人工焊接成型更美觀，返修率低，但增加了前期編程時(shí)間。近兩年主機(jī)生產(chǎn)數(shù)量相近，但由于機(jī)械臂前期編程耗時(shí)導(dǎo)致總工時(shí)變長(zhǎng)，生產(chǎn)周期緊張。

以6G70ME-C主機(jī)為例，其機(jī)架單片如圖1所示，每個(gè)單片上有四個(gè)斜筋板，一臺(tái)主機(jī)共有28個(gè)斜筋板。機(jī)架斜筋板與導(dǎo)滑板焊縫長(zhǎng)度為3515毫米，共需焊接6次（打底1次、填充3次、蓋面2次），斜筋板與三角板焊縫長(zhǎng)度為4295毫米，共需焊接5次（打底1次、填充2次、蓋面2次），焊接機(jī)械臂平均運(yùn)行速度為5毫米/秒，故理論上一個(gè)斜筋板焊接11次的純焊接時(shí)長(zhǎng)約為145分鐘。

圖1 6G70ME-C主機(jī)機(jī)架單片

統(tǒng)計(jì)顯示，目前實(shí)際應(yīng)用機(jī)械臂焊接單個(gè)斜筋板焊縫的時(shí)間數(shù)據(jù)，純焊接時(shí)長(zhǎng)及從機(jī)械臂開(kāi)機(jī)到焊接結(jié)束收工的總時(shí)長(zhǎng)，如表1所示。

表1 機(jī)械臂焊接時(shí)長(zhǎng)

單個(gè)斜筋板平均純焊接平均時(shí)長(zhǎng)為145分鐘，總時(shí)長(zhǎng)225分鐘，除焊接時(shí)長(zhǎng)外編程單個(gè)斜筋板焊縫需花費(fèi)80分鐘，編程時(shí)間占比高達(dá)36%?？梢钥闯鼍幊虝r(shí)間很長(zhǎng)，所以縮短焊接機(jī)械臂編程時(shí)間是急需解決的問(wèn)題。

焊接機(jī)械臂編程時(shí)長(zhǎng)主要包含4個(gè)部分：安全點(diǎn)的設(shè)定時(shí)長(zhǎng)、焊接點(diǎn)的尋找時(shí)長(zhǎng)、焊接工藝設(shè)定時(shí)長(zhǎng)、其余程序行的編寫(xiě)時(shí)長(zhǎng)。6G70ME-C主機(jī)斜筋板的相關(guān)數(shù)據(jù)如表2所示，數(shù)據(jù)顯示不論是哪次焊接焊接點(diǎn)的尋找時(shí)長(zhǎng)都是最高的，平均時(shí)長(zhǎng)為65分鐘，焊接點(diǎn)尋找時(shí)長(zhǎng)占比高達(dá)81%，可見(jiàn)降低此步驟編程時(shí)間即可整體縮短機(jī)械臂編程時(shí)長(zhǎng)。

表2 各部分編程時(shí)長(zhǎng)占比

輔助設(shè)施的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

槍頭的固定

槍頭連接處有間隙，焊接過(guò)程中或更換槍嘴時(shí)原設(shè)點(diǎn)極容易產(chǎn)生偏移。為此我們剛開(kāi)始用兩圈鐵絲緊緊綁住槍頭連接處，確保槍頭不再輕易因受力發(fā)生松動(dòng)，如圖2所示。目前我們采取加喉箍的方式固定槍頭，如圖3所示，此方法有效避免了間隙的產(chǎn)生，防止后續(xù)產(chǎn)生跑點(diǎn)現(xiàn)象。

圖2 原固定方法

圖3 現(xiàn)固定方法

防堵膏的應(yīng)用

為了減少焊接飛濺，我們采用了防堵膏，如圖4所示。每次焊接后我們會(huì)用防堵膏接觸槍頭，應(yīng)用防堵膏后有效減少了飛濺的產(chǎn)生，但仍然需要定時(shí)更換槍嘴。

圖4 防堵膏的應(yīng)用

輔助照明設(shè)施的應(yīng)用

焊接斜筋板與三角板的橫焊焊縫時(shí)，在編程階段槍頭需探入焊縫中定位。由于光線較暗，每次編程都十分困難，如圖5所示。為了解決這一問(wèn)題我們?cè)跇岊^上部加了照明燈，如圖6所示，無(wú)需再使用手電照明，讓編程找點(diǎn)時(shí)更加便捷。

圖5 光線較暗

圖6 照明燈的使用

具體照明電路圖如圖7所示。

圖7 照明電路圖

實(shí)現(xiàn)焊絲干伸長(zhǎng)的統(tǒng)一

我們將打底時(shí)的焊絲干伸長(zhǎng)固定為18毫米，填充和蓋面時(shí)的焊絲干伸長(zhǎng)度固定為15毫米，但由于是人工拿刻度尺測(cè)量后剪掉多余部分，每次多少都會(huì)有些偏差。為此我們用螺母制作了一個(gè)小工裝，如圖8所示，每次使用時(shí)只需要將此工裝套在伸長(zhǎng)的焊絲上并與槍嘴壓緊，即可使用鉗子剪掉多余的焊絲，確保焊絲的干伸長(zhǎng)度。

圖8 固定焊絲干伸長(zhǎng)

固定更換槍嘴時(shí)間

由于焊接過(guò)程中的飛濺較大，極有可能因飛濺將槍嘴堵死導(dǎo)致意外?；?，意外停弧后需抬起焊槍清理槍嘴再找焊接角度對(duì)點(diǎn)焊接，浪費(fèi)大量時(shí)間。為此我們?cè)诔绦蚝笤黾恿搜訒r(shí)程序，如圖9所示，延時(shí)時(shí)間設(shè)置為60秒，在這段時(shí)間內(nèi)快速清理槍嘴。此外經(jīng)過(guò)測(cè)試我們決定每焊接三道焊縫更換一次槍嘴，如圖10所示，確保焊接過(guò)程中不因槍嘴堵死導(dǎo)致?；?。

圖9 延時(shí)程序的添加

圖10 更換槍嘴

焊接機(jī)械臂的連續(xù)焊接

實(shí)現(xiàn)斜筋板與導(dǎo)滑板焊縫程序固化

因?yàn)闄C(jī)架斜筋板切割精度高成型質(zhì)量好，故斜筋板與導(dǎo)滑板焊縫焊接程序相對(duì)來(lái)說(shuō)更容易固化，焊接成型效果更好。以6G70ME-C主機(jī)為例，其接頭形式如圖11所示，斜筋板與導(dǎo)滑板材質(zhì)均為B級(jí)板，采用平焊的方式進(jìn)行焊接，經(jīng)過(guò)多次測(cè)試我們終于找到了最合適的焊接參數(shù)與焊接角度。釘焊后需人工打磨至3毫米內(nèi)，然后機(jī)械臂打底，接著填充3次，蓋面2次，具體設(shè)置參數(shù)如表3所示。

圖11 機(jī)架斜筋板與導(dǎo)滑板接頭

表3 機(jī)架斜筋板與導(dǎo)滑板焊縫焊接參數(shù)

由于釘焊后進(jìn)行了打磨，編程時(shí)便忽略了定位焊的影響。若打底后定位焊部分仍然凸起嚴(yán)重，我們便在定位焊部分再次進(jìn)行打磨，如圖12所示，確保后續(xù)焊接的準(zhǔn)確性。

圖12 凸起部分打磨

我們持續(xù)對(duì)每一道焊縫每次焊接時(shí)的焊槍角度進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，最終確定了填充蓋面共5道焊縫的最佳焊接角度并編制出5個(gè)獨(dú)立的程序作為基礎(chǔ)程序，如圖13所示，成功實(shí)現(xiàn)了程序的固化。

圖13 固化的程序

當(dāng)新的工件放置好后，我們只需將焊槍分別移動(dòng)到起始點(diǎn)與終止點(diǎn)，記錄點(diǎn)的數(shù)據(jù)并算出偏移量，即可將此條偏移程序加入到原有的固定程序中，避免多次編程。

實(shí)現(xiàn)斜筋板與三角板焊縫程序固化

斜筋板與三角板之間的焊縫需采用橫焊的方式焊接，接頭形式如圖14所示，焊接點(diǎn)的位置及焊接角度確定相對(duì)平焊較為困難。但有了斜筋板與導(dǎo)滑板平焊焊縫連續(xù)焊接的成果經(jīng)驗(yàn)后我們經(jīng)多次試驗(yàn)終于找出了最合理的連續(xù)焊接參數(shù)，具體如表4所示，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了此程序的固化。

圖14 機(jī)架斜筋板與三角板接頭

表4 機(jī)架斜筋板與三角板焊縫焊接參數(shù)

實(shí)現(xiàn)一次編程連續(xù)焊接

最初我們通過(guò)憑空想象焊縫的成型情況，可以做到在一個(gè)程序內(nèi)一次性編出斜筋板與導(dǎo)滑板焊縫6條焊道的焊接程序，即實(shí)現(xiàn)整條焊縫的連續(xù)焊接。但由于編程時(shí)定位點(diǎn)是想象的，焊接過(guò)程中相鄰兩道焊縫的咬合情況不是很好，同時(shí)由于誤差的積累蓋面完成后效果并不理想。現(xiàn)在我們可以通過(guò)已固化的程序和偏移功能解決上述問(wèn)題實(shí)現(xiàn)連續(xù)焊接。

為此我們先分別試驗(yàn)了打底、3次填充連續(xù)焊接和2次蓋面連續(xù)焊接，即分別將3個(gè)獨(dú)立的程序打包成一個(gè)新程序并在此基礎(chǔ)上一起加偏移，由于工件固定好后每條焊縫的起始點(diǎn)與終止點(diǎn)的偏移都是固定的，即不論后續(xù)焊接幾次我們只需測(cè)算最開(kāi)始的兩次偏移即可。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)連續(xù)焊接成型效果良好，故我們將此辦法應(yīng)用到整條焊縫，現(xiàn)在已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)斜筋板與導(dǎo)滑板6道焊縫一次編程連續(xù)焊接及斜筋板與三角板5道焊縫一次編程連續(xù)焊接。

焊后成型良好，探傷一次合格率高，其成型情況如圖15、圖16所示。

圖15 焊縫外觀圖片

圖16 探傷良好焊縫

實(shí)現(xiàn)一次編程連續(xù)焊接后成功做到了減少焊接點(diǎn)的尋位時(shí)長(zhǎng)，通過(guò)加偏移的方式編程也節(jié)省了大量編程時(shí)間。改善后再次抽取了一臺(tái)6G70ME-C主機(jī)的斜筋板編程時(shí)間數(shù)據(jù)，如表5所示。

表5 實(shí)現(xiàn)一次編程連續(xù)焊接后機(jī)械臂焊接時(shí)長(zhǎng)

目前焊接機(jī)械臂編程斜筋板焊縫的平均時(shí)間已由原來(lái)的80分鐘降低為40分鐘，編程時(shí)間成功減半，節(jié)省了大量時(shí)間成本。

結(jié)束語(yǔ)

焊接機(jī)械臂成功實(shí)現(xiàn)了一次編程連續(xù)焊接，6G70ME-C主機(jī)單個(gè)斜筋板由原來(lái)需編寫(xiě)11個(gè)程序降低到2個(gè)，工作效率大幅提升，焊接機(jī)械臂編程時(shí)間大幅縮短。但現(xiàn)在仍有很多問(wèn)題未解決，如工件的切割精度制約機(jī)械臂的應(yīng)用、焊接起始點(diǎn)尋找時(shí)間長(zhǎng)等。后續(xù)我們將克服更多困難，將機(jī)械臂的應(yīng)用推廣到更多機(jī)型更多焊縫，為公司高質(zhì)量發(fā)展保駕護(hù)航。