典型部件自動化焊接方案規(guī)劃研究

馮存義 張江銀 武永亮 邱勛

摘 要：十三五期間，我國經(jīng)濟發(fā)展將進入新常態(tài)，鐵路貨車企業(yè)將面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。企業(yè)發(fā)展所需資源和環(huán)境約束不斷強化，勞動力等生產(chǎn)要素成本不斷上升，依靠資源要素投入、規(guī)模擴張的粗放發(fā)展模式難以為繼，調結構、轉型升級、提質增效刻不容緩。鐵路貨車企業(yè)作為傳統(tǒng)的勞動密集型制造行業(yè)，要想實現(xiàn)“效率、效益、安全、成本、質量”的整體提升，必須面對勞動力成本逐步上升和一線員工年齡結構問題，并尋求解決或替代途徑。工業(yè)機器人依托計算機技術和電氣自動控制技術的發(fā)展，取得令人矚目的進步，整體技術日趨成熟，成為工業(yè)生產(chǎn)的標準裝備。

關鍵詞：工業(yè)機器人;自動焊;枕梁

1 工業(yè)機器人特點

工業(yè)機器人是一種能自動控制、可重復編程、多功能、多自由度的操作機，現(xiàn)廣泛應用于汽車制造、機械加工、化工、電子電氣等工業(yè)各個領域，成為衡量一個國家和企業(yè)制造水平、科技水平的重要標志。進入21世紀，人工成本逐年增加，工業(yè)機器人應用成本逐步下降，形成了機器人代人的熱潮，促使新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革與我國加快轉變經(jīng)濟發(fā)展方式形成歷史性交匯。

2 鐵路貨車典型部件

為增強公司盈利能力、全面提升公司“效率、效益、安全、質量”、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，項目組根據(jù)對鐵路貨車典型產(chǎn)品、典型零部件結構及其生產(chǎn)特點進行了系統(tǒng)分析，在此基礎上確認典型零部件研究對象，針對典型零部件制定了詳細的實施方案。項目實施可實現(xiàn)枕、橫梁等典型部件精益化、節(jié)拍化、標準化生產(chǎn)。

3 技術方案

3.1 方案配置

典型部件工作站由四套焊接機器人、4臺焊接電源、4套轉臺、8套變位機構、4套助力機械臂、1套除塵系統(tǒng)等組成。具體見下圖：

3.2 工作流程

雙腹板結構枕梁主要工作流程

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 安全光柵確認安全，開啟三軸變位機，水平旋轉180°，自動點焊并焊接相關焊縫。

3.2.3 安全光柵確認安全，開啟三軸變位機，水平旋轉180°，利用助力平衡器轉出枕梁組成。

單腹板結構橫梁主要工作流程

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安全光柵確認安全，開啟三軸變位機，水平旋轉180°，雙機器人聯(lián)動，對稱定位焊并焊接相關焊縫。

3.3.6安全光柵確認安全，開啟三軸變位機，水平旋轉180°，利用助力平衡器轉出橫梁組成。

4 橫梁工作站節(jié)拍分析

4.1 單腹板橫梁翻轉、尋位、焊接時間統(tǒng)計如下：

4.1.1變位機翻轉：0.2min

4.1.2下蓋板與腹板焊縫尋位：0.5min

4.1.3下蓋板與腹板點焊、焊接：2.5min

4.1.4 變位機翻轉：0.2min

4.1.5下蓋板與腹板焊縫尋位：0.5min

4.1.6 上蓋板與腹板點焊、焊接：2.5min

4.1.7 變位機翻轉：0.2min

4.1.8 變位機旋轉：0.2min

單腹板橫梁翻轉、尋位、焊接時間總計為6.8min。

4.2 單腹板橫梁組裝、轉運時間統(tǒng)計

4.2.1 成品轉出：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、轉運時間總計為8min。配置兩套橫梁組焊系統(tǒng)，其生產(chǎn)節(jié)拍為4min，滿足4.4min的目標節(jié)拍要求。

5 枕梁工作站節(jié)拍分析

5.1枕梁組成翻轉、尋位、焊接時間分析

5.1.1 變位機翻轉：0.2min，

5.1.2下蓋板與腹板焊縫尋位：1min

5.1.3下蓋板與腹板點焊、焊接：5min

5.1.4 變位機翻轉：0.2min

5.1.5 腹板與隔板焊縫尋位：0.2min

5.1.6 腹板與隔板點焊、焊接：1min

5.1.7 變位機翻轉：0.2min

5.1.8下蓋板與腹板焊縫尋位：1min

5.1.9下蓋板與腹板點焊、焊接：0.5min

5.1.10變位機翻轉：0.2min

5.1.11腹板與隔板焊縫尋位：0.2min

5.1.12腹板與隔板點焊、焊接：1min

5.1.13 變位機翻轉：0.2min

5.2 枕梁組成上下料及焊接時間

5.2.1成品轉出：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、尋位、焊接時間總計為15.2min。配置兩套枕梁組焊系統(tǒng)，其生產(chǎn)節(jié)拍為7.6min，滿足8.8min的目標節(jié)拍要求。

6 效率分析

方案實施后，枕、橫梁焊接自動化率達到100%，減少一線人員8人，檢查員2人。可以實現(xiàn)典型部件精益化、節(jié)拍化生產(chǎn)。降低了現(xiàn)場安全風險，提高安全本質度。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)機器人的使用、保養(yǎng)、維修相關制度，為產(chǎn)品精益化生產(chǎn)提供制度保障。

7 結論

方案實施可實現(xiàn)典型部件精益化、節(jié)拍化、標準化生產(chǎn)，提升自動化焊接水平和機器人使用率，提高生產(chǎn)安全本質度，降低操作工勞動強度，顯著改善生產(chǎn)環(huán)境。

（中車株洲車輛有限公司? 湖南? 株洲? 412003）