數控切割與埋弧焊一體化作業工藝研究

董自強， 趙紅艷

（中國南車集團戚墅堰機車有限公司，江蘇常州213011）

1 引言

某廠隨著生產訂單的增加，產量逐年提高，場地使用率得到充分發揮，設備產能基本達到飽和，生產更趨精益。為進一步釋放產能，對現有工藝進行再優化，于是決定將數控切割工位與埋弧焊工位進行合并。

2 工藝合并的可行性分析

車間現有一臺數控切割機和一臺埋弧焊機，分別屬于數控切割工位和埋弧焊工位。工藝流程為：將兩塊10mm厚的鋼板吊至數控切割工位，啟動數控切割機，對兩塊鋼板分別進行四邊切割。然后將切割好的鋼板通過行車輸送到埋弧焊工位。見圖1。

圖1 數控切割機

埋弧焊工位負責將此兩塊鋼板拼接點焊后進行埋弧焊作業，作業完成后清理打磨，然后流轉至下一道工序。如圖2、圖3所示。

最初在做方案設想時，希望把埋弧焊的焊槍裝到數控切割機上實現切割與焊接同步，則可將埋弧焊的場地節約出來。以10mm的Q235A鋼板為例，數控切割機切割時的速度為500mm/min，而埋弧焊焊接的速度為700mm/min。

合并后，每去除一個埋弧焊工位，即可節約32m2場地。

兩種工藝在行走速度上相差200mm/min，如果能將兩者的速度統一，便有實現的可能。

圖2 工序流轉圖

圖3 埋弧焊工序

經過分析，數控切割的速度不宜加快，否則會導致切割不良，出現切割斷面粗糙、下邊緣掛渣、斜邊等缺陷。

對埋弧焊而言，電流、電壓和焊接速度三者匹配來保證質量。將速度由700mm/min降至500mm/min，同步變更電流和電壓。經過多次試驗，取得了合理的參數，重新進行工藝評定和疲勞試驗后，均取得令人滿意的效果。

在此基礎上，著手對數控切割機和埋弧焊機進行一體化改造。將埋弧焊槍與數控割刀分置龍門架兩側。龍門架前方正中央設置送絲小車和跟蹤滾輪。如圖4所示。

圖4 設計方案圖

3 工藝流程與工時節拍

工藝流程：數控切割→人工組對并點焊，點焊引弧板→埋弧焊和數控切割同步進行→數控切割端頭→數控切割另一端→打磨，行車吊離，見圖5。

圖5 新工藝工序作業圖

工時節拍如表1所示。

表1 工時節拍

4 工藝改造

結構形式：在橫梁后架上安裝雙絲焊槍，可以采用類似車床上的大小拖板形式，目的是焊槍能左右上下可調，左右調整距離200mm、上下距離150mm即可，具體根據廠商設計的閉合高度進行。另外垂直方向需要跟蹤，采用自動焊的跟蹤形式即可。

雙絲埋弧焊槍與直條割刀同步作業，焊槍中心與割刀中心在同一直線。

焊槍帶滾輪，采用氣缸將滾輪壓在面板上，從而保證焊槍始終與面板保持一定距離。該距離應人工可調，調整后即可保證不變。焊接完畢，將焊槍升起。

焊絲盤應固定在龍門架上，方便更換焊絲。操作面板增加焊接的操作按鈕。焊接電纜沿軌道邊線槽移動。

鋼板切割完成后輸送滾輪升起（比切割臺面高出15mm，升起行程40mm），此時焊接輸送滾輪也升起，四平臺同步電動傳送，將板輸送至焊接平臺端部，輸送自動停止，橫向滾輪及氣動定位板升起，輸送滾輪落下，人工將需焊接板邊與氣動定位板靠齊，氣動定位板與已定位側鋼板橫向滾輪同時落下，將已定位鋼板用卡蘭夾緊在工作臺上，人工推動另一側鋼板與已定位鋼板焊接面靠緊，橫向滾輪落下。龍門行至焊接起始處開始焊接，焊接完成后行車將工件吊走，如此往復進行焊接。

圖6 數控切割埋弧焊一體化作業試驗圖

圖7 新工藝流轉圖

拼板焊接機及輸送裝置是用于切割機下料后傳送至焊接平臺后進行橫稱體蓋板拼焊裝置。焊接平臺、切割平臺采用電動輸送，滾輪可自動升降，在切割和焊接時不影響割槍及焊槍工作。使用該設備可避免鋼板切割完成后至拼板工位的吊車轉運，減小吊運風險提高工作效率。

5 結語

實施新工藝后，總工時由132min降至82min，下降38%。人員由3人降至2人，下降33%。節約場地32m2。

減少行車吊運次數，增加了安全性。提高了效率，生產更精益。

將埋弧焊工位去除，減少作業面積54.4m2，增加安全通道寬度（1800m2→2400m2），提高了作業安全性。減少了生產中頻繁吊運焊接小車軌道的工時和不安全因素。

［1］ 中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊（第3卷）焊接結構［M］.北京：機械工業出版社，2001.