基于壓路機主機架自動化焊接工藝研究

李俊濤

摘要：壓路機主機架焊接中自動化焊接工藝的實現，可有效提高整體焊接效率，在信息化技術、自動化技術的支持下，可有效避免人工所產生焊接誤差。基于此，文章以壓路機主機架設備為切入點，對壓路機主機架結構特性進行論述，分析焊接變形工藝防控的新舊措施，對焊接設備選擇、系統設定、參數設定以及實際應用進行研究。

關鍵詞：壓路機;主機架;自動化;焊接工藝

0? 引言

在智能化、信息化技術與焊接技術的結合下，令傳統焊接工藝實現自動化運行，其對于我國現有的焊接行業發展來講，起到一定的促進作用。對于壓路機主機架焊接工作來講，通過機器人自動化焊接，可依據內部程序的設定，實現全方位的焊接，極大降低人工的投入，且在精密化算法的支持下，可有效降低實際加工所產生的誤差。同時以自動化焊接工藝為施行載體，可最大限度的降低主機架構件焊接時所產生的內應力，以提高主機架焊接后的質量特性，提高基礎設施的使用壽命。

1? 壓路機主機架結構特性

壓路機是道路工程施工中常用的機械設備，起到填方壓實的作用，特別是針對瀝青、粘性類土壤，通過壓路機自身的重力，可令地基層產生永久性的密實形變，進而提高道路的質量性能。壓路機主機架主要是由發動機、變速箱、后橋保護體等組成，然后通過鋼架、鋼板等設施，將各類驅動構件進行連接，其從組成形式來看，可以將其界定為一個鋼制框架結構，如圖1所示，為壓路機主機架的結構。主機架重量約為2500kg，鋼質板材厚度為5～55mm，鋼材焊接為搭接、對接與角接。

2? 焊接變形工藝防控的新舊措施比對

2.1 傳統變形防控手段

在主機架焊接過程中，由于鋼材部件本身銜接性以及工藝參數的問題，實際焊接將產生一定形變誤差。傳統的焊接工藝是針對焊接位置，來設定獨立的固定支撐點，以降低焊接過程的形變量的產生。通常情況下，利用千斤頂設備將待焊接的主機架支撐起來，然后利用一定口徑的方鋼對主機架進行配重處理，令主機架在支撐起來后形成一個空間穩定狀態。然而在實際焊接施工時，主機架因焊接所產生的余溫將令鋼材設備形成一定的內縮式應力，進而令主機架內檔結構減小。傳統焊接的防變形工藝，是將主機架的焊接部位與工藝支撐設備相連，以防止產生內應力，當焊接完成后，需將工藝支撐設備進行拆除，此過程將極大消耗人力資源、物力資源的投入。此外，受壓路機主機架型號的不同，每對一個新型號的設定進行工藝焊接時，都需對工藝支撐系統進行重新界定，其將加大焊接成本。

2.2 新型變形防控手段

新型變形防控手段省略了傳統工藝支撐焊接的步驟，通過螺紋桿、支撐桿的安裝，來對主機架設備起到支撐作用，然后通過對螺紋桿方向調節、支撐桿高度調節，來正確界定出與焊接中期、后期相對等的參數，以此來滿足主機架內檔的焊接需求。

3? 焊接設備選擇及系統設定

自動化焊接工藝是指利用設備的自動化操控工藝，令機械設備執行固定的程序指令，滿足設備的聯動操控需求。在對焊接變位機設備進行擇定時，考慮到工件的呈現出應用特性，應采用雙回轉焊接工藝對鋼材部件進行焊接處理，此類焊接工藝可有效將兩個鋼材進行契合，然后通過內部程序指令的設定，分析出焊接機器人在工藝施行過程中的相應軌跡，并依據軌跡行蹤來正確界定出系統與部件之間存在的聯動關系。焊接機器人變位機上的裝夾工具，應發揮出中心定位的功能，在主機架鋼板焊接轉折點的側板處進行加固處理。最后，依據待焊接部件的質量來調整伺服電動機的工作參數，目前，多數焊接變位機采用的減速機系統，都具備無間隙的傳動工藝，內部齒輪在傳動與嚙合過程中，可精準的反應在變位機設備之上，即齒輪嚙合的回轉形式控制著變位機設備的各類工作狀態，例如，翻轉、側旋等，以保證將各個焊接點正面呈現給焊接人員，進而使焊接人員及時觀測到焊接部位存在的不足，以進行補焊處理。此類焊接工藝對于部件焊接中所產生的內應力來講，可有效均衡內應力，通過裝夾設備來抵消焊接過程中內應力，進而提高焊接后鋼材的結構力。

焊接系統在設計過程中，考慮到焊接工藝的可實施性，以傳統的側掛六軸系統為基礎，增加三個方向軸，且每一個機械軸都應具備獨立的保護系統。通過將機械軸在空間中的運動參數進行獨立編碼的設定，使機械軸可實現有序化的運行。此外，每一個機械軸在實際運行過程中，應配備獨立的驅動以及制動系統，確保機械軸與機械軸在實際應用過程中，更為精準的作用到系統操作中，進而提高系統的主驅動操控能力，為各類復雜工藝的操作奠定基礎。

完整的焊接系統是由電源模塊、水循環模塊、接口模塊、驅動模塊等組成，在整體設定過程中，為保證在長時間的工作狀態下，各類工作組件可實現最大技術契合，應考慮到設備本身的應用特性以及不同主機架型號、各類部件之間的焊接工藝等，確保系統在實際工作中，系統的指令與實際操作可形成精準契合。

4? 焊接系統參數設定

焊接系統參數的設定決定著機器人自動化操控行為，通過系統與外部承接載體呈現出聯動關系，可以正確控制機器人的擺動位置、焊接角度、送絲速度等，以保證系統在具體實現過程中，通過精準的執行某一類參數指令，實現多功能操作。

機器人焊接工藝流程如下，第一，焊接槍在進行空間定位時，是以內部各類參數的設定來對擺動距離、頻率以及停留時間點進行確定，然后通過對各類運動參數進行調整，得出與之對應的焊接參數，保證焊接槍在空間運動中，可精準的作用到部件焊接位置中。第二，焊接參數的相關控制主要是以內部弧焊點為主，通過對電壓、電流之間對接度的確定，來正確測定出參數在實際操作過程中存在的各類行為，例如，焊接電流、電壓、速度等，每一類參數之間的聯動性必須遵循一定的邏輯性，確保工藝驗證可符合實際焊接需求，進而避免在材料表面形成咬肉、焊熘的現象，降低材料內應力，提高實際焊接質量。在利用機器人進行焊接時，考慮到系統本身的屬于一體化操作模式，各類操作行為是按照系統既定的參數來執行的，為保證焊接工序在材料表面可精準的發揮出性能，應加大各類焊接工藝在材料表面的焊接機理，進而正確界定出材料與焊接之間的上下位關系。此外，在對壓路機主機架進行焊接前，由于主體材料已經經歷較長時間的損耗，要想保證焊接參數可精準的作用到材料本體上，這樣就需要對已經存在耗損度的材料進行預處理。首先查驗主機架材料的組成結構，是契合件上的損傷，還是單一材質上的損傷，然后依據材料契合形式，進行坡口處理，以此來提高實際焊接質量。各類焊接參數在實際界定過程中，應合理的確定出焊接速度與焊接角度之間的關系。同時，考慮到主機架的焊接過程中，整個焊接腳的呈現出位置差較大，從實際焊接實踐來看，多數主機架所形成的焊接角一般以在13～16mm之間，為盡量縮短實際工作中產生誤差值，應依據焊接槍在不同空間位置呈現出的間距值來設定出多道操作工序，通過指令之間的聯動度，令焊槍在空間中的工作位置進行有效轉變，以此來滿足不同的焊接需求。

5? 自動化工藝焊接應用

自動化工藝焊接是以整個系統為操控核心，通過相關指令的下達，來正確分析出整個過程參數實行的各項行為，然后通過外部傳感器對焊槍工作路徑以及實際加工環境，正確分析出焊槍在實際工作中存在的工序問題，當傳感器所采集的信息與主系統工作參數存在誤差時，則系統將依據既定的參數，來對現場工作參數進行調整，然后通過下達指令，令接下來的操作工序可符合實際加工需求，進而對壓路機主機架進行規范、有序的焊接。

自動化焊接工藝在運行過程中，屬于一體化工作形式，其對于主機架焊接材料來講，要想保證整個工序操作的連續性，則應針對系統本身的行為來正確界定出某一項參數所產生工作行為的異常性以及精準性。由于主機架材料每個位置的厚度存在不均勻性，焊接機器人要想實現智能化、自動化的操控，是以系統內部智能化模塊為實際操控平臺，對每一類數據參數進行正確核對，然后依據系統參數之間存在的差值，來對運行參數進行調節，此過程是以信息反饋機制為平臺，通過建設多維度的操控機制，保證系統指令在具體實現過程中，可更為精準的某一項操控指令，以此來對焊接細節進行優化。考慮到機器固定參數的焊接形式在實際應用過程中，焊接差值較大的情況，智能系統內部的神經網絡算法、模糊控制算法等，可針對系統操作行為來正確界定出當前操控行為所存在的誤差值，然后依據系統的線程操控，來提高焊接的穩定性與精度性。例如，在對主機架的兩個構件的聯動處進行焊接時，在實際焊接過程中，應考慮到后續部件的開焊問題以及內應力與荷載力的對等問題，以智能系統為核心的操控平臺，則可依據傳感器及時將對現場環境的操控信息進行采集，進而保證系統運行過程中不會產生因操作誤差所帶來的焊接精度問題。

6? 結語

綜上所述，從我國現階段的焊接工藝發展來看，在高新技術、理念的支持下，我國焊接工藝已經由傳統的人工焊接逐漸向智能化焊接方向所轉變，其極大提高現有的焊接效率與精準性，且在內部參數的核定下，可有效降低焊接部件內應力的產生。本文則是以壓路機主機架的焊接為例，進行相關分析與探討。

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