主梁腹板角鋼自動焊接線

張磊言 李明春 王國磊

（山起重型機械股份公司技術中心，青州 262515）

與傳統QD型主梁相比，輕量化起重機采用了偏軌箱形結構。取消主梁內部用于支撐小車軌道的全部小隔板，大大提高了腹板上防止局部失穩的加強角鋼的受力，這對腹板與加強角鋼之間的焊縫提出了更高的質量要求。QD型工藝是在組裝成“∏”型梁后再由人工焊接腹板與加強角鋼的焊縫。在半封閉的空間內，煙塵易對焊工造成傷害。改變傳統工藝，將腹板平鋪在平臺上，將加強角鋼事先固定在腹板上，采用自動智能斷續雙焊槍焊接。此外，開展自動智能斷續雙面焊接小車研究，以實現智能調節斷續焊間距。一方面可保證焊接質量，提高焊接效率；另一方面減輕工人勞動強度，減少焊接煙塵對人員造成的傷害[1]。

1 關鍵技術

關鍵技術主要包括3方面：在腹板組立前，將加強角鋼事先焊接在腹板上；斷續焊縫的焊接區域與非焊接區域的距離控制；確定自動焊焊接參數[2]。

2 研發路徑

用門式腹板角鋼自動焊接裝置，實現對加強角鋼對稱斷續自動焊接；通過大量實驗，確定雙頭自動焊接的電流、電壓以及速度等參數，形成固定工藝。主梁腹板角鋼自動焊接線主要由焊接小車、焊接機頭、門架行走機構、門架結構、定位矯整壓臂機構、小車傳動機構以及鎖緊機構等組成[3]。

圖1 主梁腹板角鋼自動焊接線方案圖

3 工作原理

首先，將主梁腹板放到平臺上找正并固定，然后將加強角鋼（及扁鋼）擺放到相應位置。其次，將焊接機頭移至起始定位位置，將定位/矯整壓臂降至工作位置，并把工件點焊壓緊。工件定位如圖2所示。再次，手動調整各組焊槍分別對準相應焊接位置，同時前傾角和左右傾斜角按焊接規范調整，接電源開關閉合。最后，焊接啟動鈕—焊槍送絲—引弧—焊接（行走大車行走）—焊到終點行走大車停止行走—收弧—焊槍退回（定位/矯整壓臂組合機構上升復位）—快動返回至起始位置—手動調整各組焊槍使其分別對準另一焊接位置……直至完成全部工作。

圖2 工件定位示意圖

4 研究過程

4.1 行走機構

采用雙立柱的龍門行走機構，驅動機構采用高精度雙級蝸輪和蝸桿減速機，扭矩大，傳動速比1:5，噪聲小[4]。驅動裝置采用扭矩反饋，主、從雙側同步控制，保證設備長期平穩可靠運行，并具備焊接速度、間隔行走速度以及快速返程速度的功能。前后雙側向配置平衡壓緊輪組件，防止行走大車移動時偏移。

4.2 焊接機頭

配置3組焊接機頭，每個機頭通過大口徑氣缸快速升降，簡單可靠。安裝一把焊槍，每把焊槍組合件可進行左右垂直移動、左右傾角前后傾角調整，并可實現垂直與左右水平機械跟蹤[5]。垂直跟蹤靠自重和彈簧，并通過圓柱直線軸承機構跟蹤。水平跟蹤氣缸和彈簧通過圓柱直線軸承機構跟蹤，靠氣缸實現焊槍的進退。

4.3 定位矯整壓臂機構

配置3組機頭定位/矯整壓臂組合機構，可最大程度滿足工件工藝組合要求。每組壓臂配置大口徑升降氣缸，可選擇適當的位置定位，方便工件的組合裝配。壓臂端部配置兩組平衡矯整輪，一組壓緊輪。

4.4 組合機頭傳動機構

每一組焊接機頭與定位/矯整壓臂組合機構組合成剛性整體，由一組直流調速電機、減速機構和齒輪齒條組合傳動，可實現焊槍、壓臂左右平穩快速移動定位，方便加工操作。

4.5 鎖緊機構

在工件已實現定位并壓輪壓緊狀態下，為避免設備在運行矯整過程中機頭的晃動，需保證加工過程中工件的直線度。

4.6 氣動系統

氣動系統均采用進口及合資企業產品，性能穩定。焊接機頭、壓臂機構的工作氣缸的工作壓力均可選擇調節，保證工作穩定。

4.7 電控系統

以PLC為控制核心，有觸摸屏智能化集中控制技術參數，并設置3個獨立操作站，無線遙控器，對龍門行走機構、焊接機頭、定位/矯整壓臂組合機構的各種動作以及焊接參數進行獨立控制[6]。

（1）具有焊接同步控制功能，在任一操作站可實現一鍵化焊接啟動、停止操作。

（2）具有焊槍預選控制功能。對于工件不同的焊接長度，可進行模塊化編程設計。對選定的焊縫可進行焊槍的間斷控制，從而實現了專機連續焊、間斷焊接的全過程控制。

主梁腹板角鋼自動焊接線主要技術參數，如表1所示。

表1 主梁腹板角鋼自動焊接線主要技術參數

5 結語

本文研究方案解決了半封閉焊接作業空間狹小、焊接煙霧不易擴散對焊工健康損害的問題，減輕了工人勞動強度，提高了焊接質量及工作效率。