枕梁焊接生產(chǎn)線

1、枕梁自動、手動（組對）焊接生產(chǎn)線1 前言隨著數(shù)控技術(shù)、信息處理技術(shù)和自動化技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代焊接技術(shù)已發(fā)展到高效、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)及其工藝過程數(shù)字化、自動化、智能化控制的新時代。在焊接裝備品種、技術(shù)特性方面，無論是裝備的成套性、自動化程度還是設(shè)備的精度和制造質(zhì)量都有重大的飛躍，國外多種技術(shù)組合的自動成套設(shè)備、機器人工作站和焊接生產(chǎn)線，是高效化焊接技術(shù)實現(xiàn)機械化和自動化發(fā)展方向。我國焊接工藝裝備制造行業(yè)起步較晚，80年代后期，由于大量引進了國外較先進的成套焊接裝備，促進了國產(chǎn)焊接裝備的技術(shù)進步?；仡櫸覈附幼詣踊夹g(shù)發(fā)展歷程，自動化焊接裝備經(jīng)歷了從手工焊到半自動焊，半自動焊到簡單的焊接小車、配備跟蹤系統(tǒng)

2、和監(jiān)控系統(tǒng)的焊接專機，再到引進智能化和集成化的焊接機械人等三個階段。手工焊設(shè)備簡單、輕便、操作靈活，是發(fā)展最早、目前仍然應(yīng)用最廣泛的一種焊接方法，特別是可以用于難以達到的部位的焊接。但焊接質(zhì)量受操作者技能影響很大，焊接質(zhì)量參差不齊，而且焊接煙塵對操作著的身體健康造成危害，正在逐步地被自動化焊接所取代。簡單的焊接小車是采用機械或數(shù)字控制進行嫁接改造的小車式自動氣保焊機，代替人工進行焊接生產(chǎn)，可借助簡易工裝即可應(yīng)用，使用較為靈活、廣泛。 焊接專機是在焊接裝備的驅(qū)動和控制系統(tǒng)中廣泛采用了當(dāng)代較先進的PLC可編程控制器、伺服電機及其驅(qū)動系統(tǒng)、微機和工業(yè)計算機控制等，具有系統(tǒng)配置簡單、經(jīng)濟可靠、雙槍效率

3、高、機械化程度高等優(yōu)點，特別適用于中厚板水平長直焊縫焊接，但也存在專用性太強、適用焊接位置少等缺點。焊接機械手是將各種光、機、電技術(shù)與焊接技術(shù)有機結(jié)合，以實現(xiàn)焊接過程控制系統(tǒng)的精確化、智能化和柔性化，具有線性和各種非線性控制、多軸柔性、自動化程度最高、滿足全位置焊接、重復(fù)精度高等優(yōu)點，大幅度提高了焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率。但存在對焊件組裝、預(yù)涂底漆以及焊絲和保護氣體的質(zhì)量要求高，對操作者素質(zhì)要求高，運行成本也高等問題。2 方案的提出隨著我國鐵路貨車“重載，提速”的發(fā)展，60噸級通用車將全面升級成70噸車，80噸運煤敞車、糧食漏斗車和集裝箱平車、軌道起重機等專用車也將在專用線上開行，160公里/時高速

4、產(chǎn)品將帶動上下體結(jié)構(gòu)全新改變；同時，為提高產(chǎn)品的載重和耐腐性能，高強鋼、不銹鋼、鋁合金等新型材料將廣泛應(yīng)用。國際市場上，不同軌距、軸重的集裝箱平車和糧食、煤炭、礦石等漏斗車需求也較為旺盛。綜合各類鐵路產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式可以看出：第一，同類貨車主要部件的結(jié)構(gòu)形式基本一致，只是因需求不同部分尺寸有所調(diào)整；受鐵路車輛限界制約，未來的各型貨車的寬度和高度方向變化空間不大，只有在長度方向進行擴展。第二，不同類型鐵路產(chǎn)品雖然總體結(jié)構(gòu)差別較大，但某些部件結(jié)構(gòu)也存在一定的相似性，如棚車、敞車和部分漏斗車都有乙字鋼中梁底架結(jié)構(gòu)和直壁板柱式結(jié)構(gòu)的側(cè)墻、端墻，平車、特種大車、鐵路起重機主要結(jié)構(gòu)件都是板材組焊箱型梁，構(gòu)架式

5、焊接轉(zhuǎn)向架分為H型和日型。這些結(jié)構(gòu)的相似性和變化的規(guī)律性為我公司焊接自動化改造提供了可能。為適應(yīng)市場要求，我公司近幾年形成主型產(chǎn)品多品種大批量與特種產(chǎn)品多品種小批量并行的生產(chǎn)規(guī)模。結(jié)合貨車分廠、貨二車間、修車廠、起重機四個組焊車間作業(yè)面積、裝備現(xiàn)狀，組裝車間的產(chǎn)品格局定位是：貨車分廠承擔(dān)大批量通用車生產(chǎn)，以棚、敞、漏斗車型為主；貨二車間承擔(dān)中批量專用車、特種車生產(chǎn)，以敞、漏斗、平車型為主；修車廠以小批量生產(chǎn)平車、敞車、漏斗車、棚車為主；起重機分廠承擔(dān)起重機為主；試制車根據(jù)排產(chǎn)情況穿插其中。綜觀焊接技術(shù)和全路焊接自動化發(fā)展現(xiàn)狀，為拉開與競爭對手的距離，必須充分剖析自己優(yōu)劣勢，借助外力進行優(yōu)化，在

6、流程、產(chǎn)品定位和技術(shù)方法上高標(biāo)準、高起點，實現(xiàn)“領(lǐng)先、一流、知名”的發(fā)展目標(biāo)。根據(jù)產(chǎn)品發(fā)展方向和我公司產(chǎn)品生產(chǎn)格局，技術(shù)改造總體思路是：以焊接機械手為主，配套其他形式自動化焊接方法。第一，針對焊接機械手應(yīng)用中存在的問題，優(yōu)化和調(diào)整焊接機械手生產(chǎn)方案，制訂操作人員和設(shè)備管理機制，提高焊接機械手利用率和管理效益，發(fā)揮其技術(shù)領(lǐng)先的核心作用；第二，針對現(xiàn)有和未來焊接產(chǎn)品，選擇適宜的焊接自動化方法，高標(biāo)準配套焊接專機和柔性夾具，通過統(tǒng)籌規(guī)劃流程，增強焊接專機適應(yīng)能力，進而提高焊接自動化整體水平和持續(xù)發(fā)展的實力。枕橫梁線已經(jīng)在沈陽廠、二七廠、株州廠、貴陽廠、包一廠、眉山廠等幾家鐵路貨車制造廠先后上場使用，

7、并且使用情況良好。3 主要結(jié)構(gòu)及特點3.1舉升式存料機構(gòu)（圖一）：圖一將枕梁蓋板、枕梁腹板用天車吊放在舉升式托料架上,落下托料架,氣動整備裝置將待上料的工件擺放整齊。舉升式托料架是由舉升機推動設(shè)有導(dǎo)柱、導(dǎo)套的托料架帶動工件進行升降的。氣動整備裝置是由氣缸推動杠桿式擺錘敲正最上面兩工件。舉升式托料架和氣動整備裝置安裝在鋼結(jié)構(gòu)的框架上。3.2 自動上料機構(gòu)（圖二）：蓋板爬壁自動上料車使用導(dǎo)向氣缸及電磁吸盤先將枕梁下蓋板吊取起來送入組對工位，腹板爬壁自動上料車使用導(dǎo)向氣缸及電磁吸盤將兩腹板水平吊取起來，氣動翻轉(zhuǎn)裝置將兩腹板由水平位置翻轉(zhuǎn)成垂向位置送入組對工位。設(shè)置斷電保護裝置, 保證在斷電5分鐘內(nèi)工

8、件不從電磁吸盤上脫落。為防止電磁吸盤吸力過大吸起兩個工件或吸力過小吸不起工件，設(shè)置了吸力調(diào)節(jié)裝置。圖二3.3 組對工位（圖三）：是由組對底胎、液壓夾緊裝置、隔板定位裝置、氣動組對底胎轉(zhuǎn)動裝置組成。制作剛性較大的組對底胎，在底胎兩側(cè)在C70、70下蓋板折角處設(shè)置垂向活動可調(diào)節(jié)的定位塊，具有一定柔性，以適應(yīng)70、C70枕梁的組對。設(shè)置可以電液驅(qū)動縱、橫向走行的腹板與蓋板垂向卡壓的液壓夾緊裝置，因C70腹板的折角與下蓋板壓制的折角，其角度會有誤差，在組對時會產(chǎn)生間隙，這樣在自動焊接時，容易產(chǎn)生透弧現(xiàn)象。所以在腹板與下蓋板組對后，用鉚鉗式液壓裝置夾壓兩腹板上部與組對胎底部，消除兩腹板與蓋板之間的間隙，

9、夾壓力為最大8噸，而且可以調(diào)節(jié)。在組對胎后端垂向固定立板上設(shè)置蓋板兩側(cè)外部橫向活動定位塊、兩腹板內(nèi)距活動定位塊及氣動腹板外側(cè)橫向氣動定位裝置，以適應(yīng)不同車型腹板寬距。在組對胎前端設(shè)置氣動蓋板、腹板定位裝置。在蓋板上料后氣動裝置向固定立板方向推送一次，被組對胎后端垂向固定立板上設(shè)置的蓋板兩側(cè)外部橫向活動定位塊定位，因此蓋板被橫向、縱向定位；在兩腹板上料后氣動裝置向固定立板方向再推送一次，并且組對胎后部的腹板外側(cè)橫向氣動定位裝置向內(nèi)部卡緊，使腹板縱向、橫向定位。設(shè)置帶有數(shù)字顯示的PLC控制的電機、減速機、鏈輪驅(qū)動倍速鏈的隔板定位裝置。當(dāng)蓋板、腹板自動上料并被定位后，雙排倍速鏈在鏈輪驅(qū)動下，由過渡臺

10、駛?cè)肷w板上平面，行駛至隔板定位處，自動停止，手工按定位擋的位置組對隔板。將采用旋轉(zhuǎn)編碼器實現(xiàn)自動控制定位。應(yīng)設(shè)置可靠的定位焊二次線接點，避免焊接電流擊傷傳輸鏈及其它電氣。氣動組對底胎轉(zhuǎn)動裝置：在組對底胎后端設(shè)置固定鉸接軸，其前端設(shè)置雙鉸接氣缸。當(dāng)需工件組對時氣缸推舉，使組對后雙腹的上邊處于水平狀態(tài)；當(dāng)需工件組對完成后，氣缸退回，使組對后工件落于平板鏈工件自動傳線上。圖三3.4 壁行車軌道（圖二）：其鋼結(jié)構(gòu)件由型鋼組焊成軌道，并用型鋼做立柱將軌道固定于組焊線一側(cè)的地基中。作為蓋板爬壁自動上料車、腹板爬壁自動上料車的軌道。3.5工件自動傳送線：工件自動傳送線是由架體、電機、減速機、鏈輪、平板鏈組成

11、。鏈輪軸與軸承座間采用軸承裝配。鏈條的驅(qū)動傳輸了工件。工件自動傳送線縱向布置在組對底胎下部。3.6 焊接機械手變位器（圖四）：圖四是由翻轉(zhuǎn)臺、翻轉(zhuǎn)臺中的工件傳送裝置、工件縱向定位、腹板內(nèi)撐橫向定位裝置組成。3.6.1定位裝置均采用氣動形式。定位卡塊是在直線滑軌上由氣缸推送的。保證了工件定位準確。3.6.2翻轉(zhuǎn)臺是由交流伺服電機、減速機、齒輪驅(qū)動的。為保證翻轉(zhuǎn)角度準確，采用制動電機。設(shè)置光電傳感器可控制進行±45度翻轉(zhuǎn)實施船型焊，亦可進行±90度翻轉(zhuǎn)進行平位焊。3.6.3翻轉(zhuǎn)臺中的工件傳送裝置是由微電機鏈輪、鏈條組成的。與工件傳送線聯(lián)動，可使工件自動傳送。3.6.4變位器與焊

12、接機械手可通過中繼板（擴展板）實現(xiàn)互相通訊自動控制。亦可通過手動操縱按鈕，使變位器與焊接機械手獨立工作。通過PLC編程和與焊接機械手通過中繼板（擴展板）實現(xiàn)互相通訊，實現(xiàn)自動上料、自動組對、自動傳輸、自動裝卡、自動焊接、自動下料的工藝流程。3.7 平衡吊：采用PDJ235型，吊重200Kg，吊高2.1m，回轉(zhuǎn)半徑2.5m用于對工件下料傳送裝置、翻轉(zhuǎn)焊修裝置的工件上、下料。3.8 滾輪式自動下料裝置：設(shè)置在兩焊接機械手變位器中間。是由升降滾輪架、工件橫向傳送裝置及帶導(dǎo)向的氣動升降裝置組成的。3.8.1升降滾輪架：系鋼結(jié)構(gòu)件。設(shè)置一個下料工位及兩個緩沖工位。用于工件由縱向在工件自動傳送線傳送轉(zhuǎn)為橫

13、向離線下料。下料后可在兩個緩沖工位對水平焊縫進行補焊。工件橫向傳送裝置：是由電機、減速機、鏈輪、鏈條、滾輪及滾輪座組成的。滾輪軸與滾輪座間采用軸承裝配。導(dǎo)向的氣動升降裝置：是由氣缸及四導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的。用作升降滾輪架的動力，當(dāng)工件縱向傳送時升降滾輪架落下，工件需橫向傳送下線時升降滾輪架升起，由滾輪托起工件，當(dāng)滾輪轉(zhuǎn)動時工件橫向移動由下料工位過渡到緩沖工位。3.9 翻轉(zhuǎn)焊修裝置（圖五）：圖五工件卡裝形式為氣動翻轉(zhuǎn)式。在翻焊胎兩側(cè)共設(shè)置四套。采用氣缸推動銳角形勾卡的形式。當(dāng)氣缸處于原始位置時，勾卡向外張開，此時將工件吊入或吊出；氣缸推送時帶動勾卡向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，使勾卡端部的滾輪同時壓在腹、蓋板上，此時工

14、件進行±90度翻轉(zhuǎn)時，不會產(chǎn)生位移。為保證適應(yīng)各種枕梁腹板、蓋板的卡緊，在翻轉(zhuǎn)鉤前部設(shè)有長度可調(diào)的裝置，可根據(jù)腹板寬度不同進行調(diào)節(jié)，確保翻轉(zhuǎn)的安全可靠。3.10 電控系統(tǒng)：設(shè)置自動、手動兩種形式。自動控制時可對舉升式托料機構(gòu)的托料、預(yù)上料的整備、腹板、蓋板自動上料壁行車的吊料、走行位置、腹板水平位向垂直位的翻轉(zhuǎn)、定位，對組對工位的上料、組對件的定位、壁行上料的取放料走行位置定位、滾輪式自動下料裝置的下料、變位器的翻轉(zhuǎn)進行自動控制。手動控制可操縱設(shè)在每工位上的操作按鈕進行單項控制。加裝隔離變壓器，確保操作控制系統(tǒng)的安全。四、枕梁組對、焊接工藝生產(chǎn)過程4.1自動上料枕梁組焊線用天車將蓋板

15、與腹板吊至東西兩側(cè)的上料工位上，擺放位置要正確，然后將蓋板、腹板自動上料車分別置于上料工位的東西兩側(cè)，將舉升式料架降到最低點，把蓋板、腹板放在舉升試料架上。注：上料工件吊運過程中，應(yīng)防止工件脫落以及擠傷手指。按動自動上料按鈕，蓋板、腹板自動上料車走至舉升式料架上的蓋板、腹板中心。兩個升降機將蓋板料、腹板料升至限定位置，氣動整備裝置分別將上部幾塊料推至正確位置。蓋板自動上料車將蓋板用電磁吸盤吊起并行走至組對工位，組對工作臺面旋起，放料后沿送料方向行走離開待命；組隊工作臺前端風(fēng)缸推出，將蓋板縱向定位。注：使用前檢查電磁吸盤的性能，必須保證電磁吸盤的性能良好。腹板自動上料車的兩個電磁吸盤張開至水平位

16、置落下，通磁吊起兩塊腹板，兩吸盤翻轉(zhuǎn)90度使兩腹板呈垂直位置，行走至組對工位。兩腹板料落下、退磁，組對胎后端兩風(fēng)缸將腹板橫向夾緊、前端風(fēng)缸推出，將 腹板縱向定位。注：使用前檢查電磁吸盤的性能，必須保證電磁吸盤的性能良好。吸盤提起，蓋板、腹板自動上料車分別回到腹板、蓋板存放料臺位中心。按動隔板前進按鈕，倍速鏈定位裝置行駛至指定位置。按動液壓站啟停按鈕，啟動液壓站，液壓腹板、蓋板卡緊裝置駛?cè)耄瓜驅(qū)⒏拱?、蓋板卡緊，定位焊腹板與蓋板間角焊縫，液壓腹板、蓋板卡緊裝置松開并退回。注：防止液壓裝置擠傷手指。手工組對隔板并定位焊，退回隔板定位裝置，松開定位舉升風(fēng)缸，此時工件以落在傳送線上，按動傳送按鈕啟動傳

17、送線將，工件傳入緩沖區(qū)。依照上述過程組焊第二個工件并落在傳送線上。啟動傳送線，將兩個組對完成的個工件依次送至兩個機械手焊接變位器上。注：防止工件脫落到地面?zhèn)?。按動翻轉(zhuǎn)按鈕，變位器上腹板外撐裝置先將工件橫向定位，再將工件縱向定位。變位器順時針翻轉(zhuǎn)90度，焊接機械手焊接一側(cè)隔板與腹板的焊縫；焊接機械手回到初始位置給出信號，變位器逆時針旋轉(zhuǎn)180度，焊接機械手焊接另一側(cè)隔板與腹板的焊縫，焊接機械手回到初始位置給出信號，變位器順時針翻轉(zhuǎn)90度至原始位置，退回變位器上腹板外撐裝置，焊接機械手焊接蓋板與腹板的內(nèi)外焊縫以及隔板與蓋板間角焊縫，焊接機械手回到初始位置給出信號，退回變位器上縱向定位裝置。注：工

18、件在翻轉(zhuǎn)過程中防止脫落，認真檢查工裝性能。先將靠近第二個焊接機械手的焊接變位器端的傳送線降下，把第二個焊接機械手的焊接變位器上的工件回送到傳送線（2）上，行至下料工位，滾輪式自動下料裝置升起，工件橫向傳送至緩存工位，用平衡吊下線，對有焊接缺陷的工件吊到翻轉(zhuǎn)焊修裝置上補修焊接缺陷。注：工件在翻轉(zhuǎn)過程中防止脫落，認真檢查工裝性能。再將第一個焊接機械手的焊接變位器d9上的工件送到傳送線（2）上，行至下料工位，滾輪式自動下料裝置升起，工件橫向傳送至緩存工位，用平衡吊下線，對有焊接缺陷的工件吊到翻轉(zhuǎn)焊修裝置上補修焊接缺陷。注：工件在翻轉(zhuǎn)過程中防止脫落，認真檢查工裝性能。關(guān)機（1）每班結(jié)束后所有裝備恢復(fù)到初始狀態(tài)。（2）關(guān)閉控制電源、風(fēng)源和氣源。（3）關(guān)閉總電源。4.2手工上料枕梁組焊線按動組對和升降按鈕，將組對工作臺面旋起，用平衡吊將蓋板吊到組對胎中，組隊工作臺前端風(fēng)缸推出，將蓋板縱向定位。注：防止風(fēng)缸夾手。 用平衡吊將兩腹板吊到組對胎中，按動側(cè)向卡緊按鈕和正向卡緊按鈕，組對胎后端兩風(fēng)缸將腹板橫向夾緊、前端風(fēng)缸推出，將腹板縱向定位。注：防止風(fēng)缸夾手。 按動隔板前進按鈕，倍速鏈定位裝置行駛至指定位置。注：防止工件脫落到地面?zhèn)?。按動液壓站啟停按鈕，啟動液壓站，液壓腹板、蓋板卡緊裝置駛?cè)?，垂向?qū)⒏拱濉?/p>