摘要：采用焊接机器人焊接各型货车转向架，充分发挥了机器人焊接质量稳定、焊缝空间位置最佳及焊接效率高的特点，有效地保证了货车转向架的焊接质量，使转向架的焊接制造、质量水平上升到一个新的台阶，提高了货车转向架的运行可靠性。
关键词：焊接机器人；货车转向架；应用
与焊接机器人相配套的工艺装备需要满足两个方面的要求，即首先能够使工件准确定位和可靠夹紧，同时具有满足焊接机器人的焊接作业的空间位置。为实现铁路货车焊接机器人专用工艺装备的模块化、标准化设计，主要关键在定位机构、夹紧机构以及夹具体方面，即将定位机构和夹紧机构进行模块化、标准化设计，在不同车型生产中将上述单元进行调整和组合，从而实现通用化。
1转向架焊接技术的发展
各型三大件铸造转向架和焊接构架式转向架，都离不开焊接。在20世纪60——70年代，转向架焊接采用焊条电弧焊方法，从70年代末期到80年代开始采用CO2气体保护焊方法，90年代末期开始采用飞溅小、外观成形好的富氩混合气体保护焊方法，焊接生产效率和产品质量得到提升。近几年来，随着铁路货车产品的升级换代及技术的不断进步，转向架焊接机器人得到广泛应用，铁路货车制造技术有了飞跃的发展，满足了中国铁路货车重载、提速装备的需要。
2焊接机器人的应用
焊接机器人的优势之一是适合焊接形状较复杂、焊缝短而多的工件，转向架的结构非常符合这个特点。因此弧焊机器人在货车转向架上得到普遍应用，如焊接转K4、转K5型转向架的弹簧托板；转K2、转K6型转向架的侧架支撑座；转K3型转向架的侧梁、横梁和构架等。
（1）焊接机器人系统组成焊接机器人由各单元组成，主要有机械手本体、焊接设备、轨道轴、变位机、工装夹具和控制系统等。机器人手臂有六个关节，夹持焊枪可沿原点（工具中心点）作任意空间位置的转动。焊接设备有焊接电源、送丝机、焊枪等，采用全数字化脉冲焊机，该焊机焊接性能优异，输出规范平稳，电弧稳定，可有效地保证产品的焊接质量。变位机为两轴L型，其运动方式为水平旋转和垂向旋转，用来调整工件的空间位置和配合机械手的运动。机器人控制柜配合外部操作器实现对焊接系统的控制，可控制机械手系统完成各种动作及参数的调整。（2）机器人焊接工件的前期准备机器人焊接的工件不论是装配精度还是表面清洁度，均比普通半自动气体保护焊要求高。①铸件、锻件表面存在较厚的氧化皮，因此焊接面须进行机械加工或打磨出金属光泽。②对于钢板件，在工件组装前对焊缝区30mm范围以内用风砂轮打磨去除预涂底漆或氧化皮，见金属光泽。③保证装配间隙，间隙过大时对间隙处进行打底焊。④对组装过程中的定位焊点要进行适当修磨。⑤焊枪喷嘴处飞溅须清理干净。（3）机器人焊接典型产品的简介转K6转向架安装了交叉支撑装置，交叉支撑装置可有效保持转向架两侧架的正位状态，提高了转向架的抗菱形刚度和运行稳定性。而在侧架上焊接的左、右支撑座，就是用来安装交叉杆组成的。转K6型转向架的侧架组成，由侧架、左支撑座、右支撑座及保持环等部件组成。支撑座为锻件，侧架为铸钢件，左右支撑座紧贴侧架曲面形成搭接接头，焊接左、右支撑座纵向两侧的曲线焊缝，焊脚尺寸为8mm。由于转向架在货车运行中承受很大的动载荷，支撑座的焊缝必须具有较高的疲劳强度，因此对焊接质量提出了很高的要求。由于机械手和变位机配合可使焊缝处于船形焊位置，焊接的焊缝表面形成微凹形，故提高了构件的疲劳性能。另外，参数、运动姿态的一致性，用机械手焊接侧架支撑座可稳定、有效地保证焊接质量。（4）焊接侧架支撑座的编程及工艺采用示教编程，以工件为坐标系。侧架支撑座的焊缝空间位置为船形，编程将焊缝始终处于平焊位置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆机械手姿态控制，为避免机械手在运动过程中发生限位，在编程时要注意轴参数的变化，便于焊接过程中焊枪角度的变化，保证手臂姿态的舒展。第一，焊枪角度控制，焊接时焊枪角度是影响焊接质量的主要因素之一，为此在正确选择焊接参数的同时，也要选择正确的焊枪角度。侧架支撑座焊接时，焊枪与工件的夹角保持在45°左右，焊丝指向焊缝中心以避免产生偏焊现象。焊枪与工件的倾角为80°——90°，如倾角过大，易造成焊缝根部的未熔合。第二，机械手编程时速度的控制。机械手在编程过程中要将运动速度转为慢速，示教编程时机械手的空间位置，焊枪的角度要不断调整，在反复示教的过程中，机械手容易发生碰撞。较快的运动速度，将会对机械手部件造成损坏。按工艺要求编程，侧架支撑座焊接有相应的焊接工艺要求，编程时示教工作步的位置、焊接参数的选择要严格按照工艺的要求输入。支撑座材质为Q235锻件，侧架材质为B+级铸钢件，选择采用富氩混合气体保护焊焊接，焊丝为ER50——6，f1.2mm，气体流量15——20L/min，采用单层单道焊接工艺。（5）机器人焊接其他货车转向架其他货车转向架的焊接都可在该机器人系统进行，通过更换专用夹具和重新编程即可完成部件焊接。如转K4、K5转向架弹簧托板组成的焊接；焊接好的转K3型焊接转向架；组装好的转K5型转向架。
3机器人焊接特点
（1）焊缝处于最佳位置焊接机械手施焊时，机械手本体与变位机回转轴进行联动，能使部件焊缝处在最便于焊接的位置，焊枪角度与部件位置的配合始终处于最佳状态。（2）提高生产效率工件一次装夹，机器人及变位机的动作快速准确，焊缝之间的切换时间大大缩短；由于焊缝成形好，焊后清理等辅助时间也大为减少。（3）产品转型转产周期缩短由于焊接机器人的柔性化，不同产品只需通过更换工装夹具、编程或调用程序就可以很快实现不同产品的批量生产，因此新产品投产或更换车型转产周期缩短。（4）焊接质量稳定在焊接较长焊缝或不规则焊缝时，半自动焊操作不能不停弧连续焊接，而且焊枪的抖动也容易造成成形不良，受人为和环境因素的影响较大。而机械手可按照所编程序完成人们要求它完成的任意焊缝，焊接过程中焊接参数恒定，由于参数、运动姿态的一致性，因此机械手的焊接质量更加稳定和具有一致性。（5）改善工人的劳动条件工人只要装卸工件、按操作按钮，焊接过程全自动化，远离了焊接弧光、焊接飞溅和烟尘，改善了工人的劳动环境及强度。（6）使用成本高焊接机械手是高、精、尖设备，需要定期进行维护，由于机械手的焊接效率高，使用时间长，故零部件也时有更换。这些维护用品和零部件都是进口产品，价格昂贵，且不便于维修，因此使用成本偏高。
4效果分析
焊接机器人及配套的工艺装备投入生产，极大地提高了货车生产效率，焊接后的部件在性能和外观上达到了很高的标准，同时也让操作人员能够在清洁和安全的环境中舒心工作，在货车制造手段实现现代化提升的同时，充分体现了创建绿色企业和珍爱员工健康安全的理念。与焊接机器人配套的模块化、标准化专用工艺装备的研发，通过投入生产应用，大大缩短了生产准备周期，极大地提高了生产效率，同时节约了数量可观的制造成本，实现了行业内的技术领先，为实现我国铁路货车提速重载提供有力保障。
结语
与焊接机器人相配套的工艺装备的研发也随之成为公司技改升级工作的重点，铁路货车制造业有别于其他行业的一个显著特点就是工艺装备的大规模应用，而当前公司的生产经营特点是产品种类众多，转产频繁，当一种车型生产完成后，往往造成大量的工装下线甚至废弃，而新车型投产，又需要重新准备工装，这样势必造成大量的浪费。近几年公司结合焊接机器人的应用，开发了以模块化和标准化单元为实现手段的产品重要部件，如侧墙、棚顶、转向架的通用型、组合式专用工艺装备，投入生产应用，大大缩短了生产准备周期，极大地提高了生产效率，同时节约了数量可观的成本，实现了行业内的技术领先。
参考文献:
1李佳泽. 焊接机器人在货车转向架上的应用措施研究[J]机械车辆.2016.02
论文作者:王岩,许文涛,王天明
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/5
标签：转向架论文; 机械手论文; 机器人论文; 焊枪论文; 货车论文; 工件论文; 位置论文; 《防护工程》2019年第2期论文;