周思思

（廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 廣西 南寧 530000）

1 直縫自動(dòng)焊接機(jī)的現(xiàn)狀分析

20 世紀(jì)80 年代以后，中國機(jī)械焊接技術(shù)不斷發(fā)展，一些新技術(shù)的應(yīng)用使機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化水平大大提高，焊接技術(shù)也逐漸走向了自動(dòng)化。自動(dòng)焊接機(jī)在機(jī)械焊接中發(fā)揮著重要的作用，有效提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量水平[1-3]。

直縫自動(dòng)焊機(jī)，又稱直縫自動(dòng)焊接機(jī)，或者縱縫自動(dòng)焊接機(jī)，是自動(dòng)焊接機(jī)中的一種類型。直縫自動(dòng)焊接機(jī)采用各種易熔合金連接金屬部件，是一種能夠通過自動(dòng)化、機(jī)械化實(shí)現(xiàn)工件產(chǎn)品直縫焊接的自動(dòng)化焊接機(jī)械設(shè)備，一定程度上節(jié)約了生產(chǎn)的時(shí)間，同時(shí)也減少了人力勞動(dòng)的成本。

焊接，也稱為熔接，或是镕接，是一種生產(chǎn)過程中的制造工藝和技術(shù)，利用加熱、高溫或高壓的手段，去連接合金金屬或其他熱塑性材料。

現(xiàn)有的直縫自動(dòng)焊接設(shè)備焊槍的焊接頭通常為固定方式安裝，焊接時(shí)，驅(qū)動(dòng)連接焊槍焊接頭的驅(qū)動(dòng)平臺(tái)上下移動(dòng)，并移動(dòng)焊接件，使焊接頭對準(zhǔn)直縫進(jìn)行焊接。對于特殊形狀、位置的焊接件，難以進(jìn)行位置調(diào)整，導(dǎo)致固定的焊槍焊接頭對應(yīng)的焊接角度難以對準(zhǔn)焊接部位，容易出現(xiàn)焊縫超高、咬邊和未熔合等缺陷。焊縫超高易產(chǎn)生應(yīng)力集中。咬邊缺陷不但會(huì)減小接頭的工作接觸截面，而且在咬邊處會(huì)造成嚴(yán)重的應(yīng)力集中。未熔合缺陷會(huì)顯著降低焊縫強(qiáng)度，導(dǎo)致焊縫出現(xiàn)間斷或造成焊縫的應(yīng)力集中，是一種類似裂紋的危險(xiǎn)缺陷。

為了克服以上問題，本文提出一種直縫自動(dòng)焊接機(jī)設(shè)計(jì)方案，優(yōu)化了焊接焊槍的定位方式，能夠提高焊槍焊接角度的可調(diào)節(jié)性[4-5]，有效避免焊縫超高、咬邊和未熔合等缺陷。

2 直縫自動(dòng)焊接機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

本文提出對直縫自動(dòng)焊接機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，該焊接機(jī)主要由焊接機(jī)本體、基座、擺動(dòng)架、轉(zhuǎn)動(dòng)座、第一機(jī)械臂、橫向電機(jī)、第二機(jī)械臂、豎向電機(jī)、焊槍、液壓器、豎向氣缸、橫向氣缸以及操作臺(tái)等部分組成，具體的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 和圖2 所示。

圖1 直縫自動(dòng)焊接機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)前示圖

圖2 直縫自動(dòng)焊接機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)立體結(jié)構(gòu)示意圖

基座2 位于該焊接機(jī)本體1 前側(cè)上部，與焊接機(jī)本體1 固定連接。擺動(dòng)架3 為180°半弧形，具有一定厚度，中間貫穿。擺動(dòng)架3 位于基座2 的下側(cè)，擺動(dòng)架3 左右兩端與基座2 固定連接。轉(zhuǎn)動(dòng)座4 位于擺動(dòng)架3 對應(yīng)的中心位置，與基座2 固定連接。第一機(jī)械臂5 位于擺動(dòng)架3 內(nèi)，一端與轉(zhuǎn)動(dòng)座4 活動(dòng)連接，能夠在擺動(dòng)架3 的中間貫穿位置進(jìn)行左右擺動(dòng)。第一機(jī)械臂5 的下端設(shè)置有橫向電機(jī)6。第二機(jī)械臂7 的右端與橫向電機(jī)6 的旋轉(zhuǎn)軸固定連接，能夠以橫向電機(jī)6 的旋轉(zhuǎn)軸為軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。第二機(jī)械臂7 的左端設(shè)置有豎向電機(jī)8。焊槍9 與豎向電機(jī)8 的旋轉(zhuǎn)軸固定連接，能夠以豎向電機(jī)8 的旋轉(zhuǎn)軸為軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。焊接機(jī)本體1 的下面固定連接操作臺(tái)10，操作臺(tái)10 位于與焊槍9 下方，用以放置焊接件。

焊接機(jī)本體1 對應(yīng)基座2 的位置設(shè)置有凹槽，液壓器11 安裝在這個(gè)凹槽里面。液壓器11 的一端與焊接機(jī)本體1 固定連接，另一端與基座2 固定連接，基座2 能夠通過液壓器11 的工作來上下升降，調(diào)整焊槍和焊件之間的位置以及角度?；_(tái)在與液壓器11的連接處設(shè)置有向外側(cè)凸出的凸出部，凹槽對應(yīng)該凸出部的位置設(shè)置有向外側(cè)凹陷的對接部，通過凸出部與對接部的配合，將基臺(tái)與焊接機(jī)本體1 固定連接。

豎向氣缸12 位于第一機(jī)械臂5 與橫向電機(jī)6 之間，豎向氣缸12 的上端與第一機(jī)械臂5 固定連接，下端為伸縮端，通過聯(lián)接件與橫向電機(jī)6 固定連接，橫向電機(jī)6 能夠隨著豎向氣缸12 的伸縮端的伸縮方向進(jìn)行移動(dòng)。橫向氣缸13 位于第二機(jī)械臂7 與豎向電機(jī)8 之間，底部一側(cè)與所述第二機(jī)械臂7 固定連接，另一側(cè)也為伸縮端，與豎向電機(jī)8 通過聯(lián)接件固定連接，豎向電機(jī)8 能夠隨著橫向氣缸13 伸縮端的伸縮方向進(jìn)行移動(dòng)。

第一機(jī)械臂5 對應(yīng)擺動(dòng)架3 的位置，設(shè)置有固定聯(lián)接件，可以通過該固定件將第一機(jī)械臂5 與擺動(dòng)架3 固定連接，在第一機(jī)械臂5 進(jìn)行工作移動(dòng)的時(shí)候，起到很好的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定作用。

操作臺(tái)10 上面設(shè)置有網(wǎng)紋焊接板，用以固定焊接件，減少焊接時(shí)焊件的位移。

焊接機(jī)本體1 下部設(shè)置有若干個(gè)支腳，用以支撐該焊接機(jī)本體1。焊槍9 與豎向電機(jī)8 通過旋轉(zhuǎn)架固定連接。該旋轉(zhuǎn)架的材質(zhì)為金屬架，用來支撐放置焊槍9 以及焊槍9 相關(guān)的零件，有利于焊槍9 與豎向電機(jī)8 之間更好地連接。

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)后直縫自動(dòng)焊接機(jī)的工作原理及操作步驟

本文中的直縫自動(dòng)焊接機(jī)在進(jìn)行焊接工作時(shí)，基臺(tái)底部與轉(zhuǎn)動(dòng)座4 固定連接的第一機(jī)械臂5 通過擺動(dòng)架3 可以進(jìn)行左右擺動(dòng)，擺動(dòng)的角度能夠達(dá)到180°，能夠按照焊品的焊接制造工藝和技術(shù)要求，調(diào)節(jié)與第一機(jī)械臂5 關(guān)聯(lián)連接的焊槍9 的焊接角度。第一機(jī)械臂5 下端的橫向電機(jī)6 能夠調(diào)整連接的第二機(jī)械臂7 的橫向角度，通過第二機(jī)械臂7 另一端的豎向電機(jī)8 的調(diào)整，能夠進(jìn)一步固定和調(diào)整焊槍9 的焊接角度，降低焊接角度的誤差，提高焊接成品率[6-7]。

焊接機(jī)本體1 配備有對應(yīng)的軟硬件，包括電源開關(guān)、顯示屏和控制操作系統(tǒng)等基礎(chǔ)使用功能模塊。其中，橫向電機(jī)6、豎向電機(jī)8 與顯示屏、控制操作系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，通過操作顯示屏和控制操作系統(tǒng)，可以控制橫向電機(jī)6 和豎向電機(jī)8 的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，從而控制對應(yīng)的第二機(jī)械臂7 橫向調(diào)整以及焊槍9 的豎向調(diào)節(jié)，最終提高焊槍9 的焊接角度的可調(diào)節(jié)性。

轉(zhuǎn)動(dòng)座4 已經(jīng)關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，該轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)與焊接機(jī)本體1 的顯示屏、控制操作系統(tǒng)相連接，能夠通過操作該顯示屏、控制操作系統(tǒng)來控制轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速等參數(shù)，繼而控制與轉(zhuǎn)動(dòng)座4 活動(dòng)連接的第一機(jī)械臂5 的擺動(dòng)幅度。隨著第一機(jī)械臂5 在擺動(dòng)架3 上的擺動(dòng)位置變化，與第一機(jī)械臂5 間接固定連接的焊槍9 的位置也會(huì)發(fā)生對應(yīng)擺動(dòng)軌跡的移動(dòng)，能夠進(jìn)一步調(diào)節(jié)焊槍9 的焊接角度。

該直縫自動(dòng)焊接機(jī)的操作步驟為：檢查直縫自動(dòng)焊接機(jī)的完整性和穩(wěn)定性。當(dāng)確定直縫自動(dòng)焊接機(jī)沒有明顯損壞和使用風(fēng)險(xiǎn)后，將焊接件放置在焊接板上，通過對顯示屏進(jìn)行操作，輸入相對應(yīng)的焊接操作程序，橫向電機(jī)6、轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)以及豎向電機(jī)8 根據(jù)焊接操作程序的設(shè)置，對焊槍9 的焊接角度進(jìn)行具體的調(diào)節(jié)。同時(shí)，豎向氣缸12 以及橫向氣缸13 能夠進(jìn)一步調(diào)整焊槍9 的實(shí)際位置。而液壓器11 可以對基座2的位置進(jìn)行上下升降，并通過并凹槽保持升降平穩(wěn)，焊槍9 的焊接頭可以按工藝角度靠近焊接件，并對焊接件進(jìn)行焊接[8-10]。

4 應(yīng)用效果

該直縫自動(dòng)焊接機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低和穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。

通過優(yōu)化設(shè)計(jì)解決焊槍焊接角度問題，有利于在產(chǎn)品焊接生產(chǎn)過程中保持相對平穩(wěn)，焊接產(chǎn)品的焊縫外形更加美觀，焊接焊縫的質(zhì)感和貼合性得以提升。

對用于加工和制造外表面較薄的材料、非金屬材料和更為精密的機(jī)械部件，穩(wěn)定焊槍的焊接角度，可以使焊接縫的深度加強(qiáng)，將焊接縫的寬度縮窄，焊接縫隙變得細(xì)小而平坦整齊，焊接表面更加均勻，焊接質(zhì)量更好。

使用直縫自動(dòng)焊接機(jī)進(jìn)行焊接，可減少焊后缺陷，在提高產(chǎn)品焊接的效率的同時(shí)，降低設(shè)備的電能消耗，降低整體工程的造價(jià)成本。

5 結(jié)語

直縫自動(dòng)焊接機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，通過優(yōu)化焊槍焊接工件的定位方式，不僅有效提高了生產(chǎn)效率，而且可以保證焊接直線時(shí)焊接表面的均勻性，提高了直縫自動(dòng)焊機(jī)的焊接質(zhì)量。