中文翻译焊接装备

1、焊接装备一、前言近年来，我国焊接装备制造行业有了长足的进步。焊接装备的成套性，自动化程度，制造精度和整体质量明显提高，其应用范围正逐步扩大，尤其是我国制定了拉动内需的政策以后，焊接装备制造业加快了发展。尽管在我国，焊接装备的年总产值不足5亿元，但对我国焊接结构行业的技术进步却起着举足轻重的作用。可以预计，今后10年内，随着世界制造业中心逐步向中国转移，我国的传统制造业必将按照现代化的标准加快技术改造。大量采用高度自动化的加工设备和焊接装备是工业现代化的必然趋势，并将促进我国焊接装备制造业发生根本性的变革。 进入新世纪以来，我国焊接结构制造业引人注目的发展动向是规模化、大型化、高参数化和精密化，其中包括1000MW以上的火力，水力和核能发电设备，年产60万吨以上的化工炼油装置，年产1000万吨以上的煤液化装置，10万吨级以上的远洋货轮和油轮，各类冶金和重型机械、航空航天工程、大型及高层建筑结构、大跨度桥梁，跨省跨国输油输气管线，海洋建筑，大型客车和高速铁路车辆等。2004年我国焊接结构的钢耗量将突破1亿吨，居世界首位。为实现上述发展目标：对焊接装备的技术特性和质量提出了愈来愈高的要求，迫

2、切需要各种高性能、高精度、高度自动化和集成化的先进焊接装备。在发展初期，我国生产的焊接装备大多是较简单的焊接操作机、滚轮架、变位机、翻转机和回转平台等。成套性较差，自动化程度低，焊接操作机与配套设备基本上不能联动控制，使用单位必须自行改造。目前已能生产8m8m大型立柱横梁焊接操作机，龙门式操作机，并可配备技术含量较高的窄间隙埋弧焊机头。重型滚轮架的负载能力达400T，自动防窜滚轮架已研制成功，最高防窜精度可达1.0mm。大型焊接变位机的垂直载荷能力已达100T。H型钢和箱形梁焊接生产线已能批量生产，已基本满足我国建材行业的需求，目前已造就优秀的设计人才，可按客户的不同需求，设计定制各种类型的专用成套自动焊接装备，并大量采用了交流电机变频调速技术，PLC程序控制和伺服电机驱动及数字控制系统等，大大提高了焊接装备的自动化程度。某些自动焊接装备还配备了焊缝自动跟踪系统和/或工业电视监控系统，确保了连续自动焊过程中的焊接质量，但从整体的技术水平来看，我国的焊接制造业与先进国家同行业相比，尚有较大的差距。产品的技术特性和质量还未达到质量先进的水平。 二、世界焊接装备的当代发展水平 近10年来，在

3、世界工业发达国家，焊接装备的发展速度十分惊人。在英、美、法、意和日本等国家均有相当规模，开发能力很强的焊接装备生产企业。在2001年，第15届世界焊接与切割博览会上参展的焊接装备厂商近百家。近期生产的自动化焊接装备的设备精度和制造质量已接近于现代金属切削机床，最值得注意的是：大多数焊接装备采用了最先进的自动控制技术，如数字控制系统，基于PC机的控制系统，智能化控制系统和网络控制系统等。广泛采用焊接机器人作为操作单元组成焊接中心，焊接生产线，柔性制造系统和集成制造系统。早在80年代初，国外的焊接装备向大型化和精密化发展，目前国外生产的重型焊接滚轮架最大承载重量达1600T，自动防窜滚轮架的最大承载重量为800T,采用PLC和高精度位移传感器控制，防窜精度为0.5mm，变位机的最大承载重量为400T，转矩可达450000Nm，框架式焊接翻转机和头尾架翻转机的最大载重量为160T。焊接回转平台的最大载重量为500T，立柱横梁操作机和门架式操作机的最大工作行程达24m。纵观世界焊接装备制造业当今的发展趋势，可以概括为如下几个特点：1. 高精度、高质量、高可靠性 如焊接机器人配套的焊接变位机，最

4、高的重复走位精度为0.5mm，机器人和焊接操作机行走机构的定位精度为0.1mm，移动速度的控制程度为0.1%。2. 数字化、集成化和智能化控制 焊接过程的数字化控制比传统的金属切削加工要复杂得多，必须考虑焊件几何形状的偏差和接缝装配间隙误差以及焊件在焊接过程中的热变形。采用各种高级别传感技术，开发先进的自适应控制系统，才能实现焊接过程的全自动化，某些形状复杂和质量要求高的焊件，必须采用智能化的计算机软件控制。3. 大型化和组合化 如重型厚壁容器焊接中心，集装箱外壳整体组装焊接中心，汽轮机导流隔板柔性制造系统，箱形梁焊接生产线，机车车箱总装组焊中心等。某些大型焊接中心和生产线占地面积可达整个车间。焊接操作机，配套焊件变位机械、搬运机械和传输辊道组合联动形成制造系统或焊接生产线。4. 多功能化 为发挥大型自动化焊接装备的效率，通常设计成适用于多种焊接方法和焊接工艺，如单丝、多丝埋弧焊、单丝双丝窄间隙焊，MIG/MAG焊和带极堆焊等。5. 管控一体化 即通过企业的局域网，利用CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM等计算机软件，将生产管理与制造系统实行集成全自动化控制，实现脱机编程远程监控，

5、诊断和检修。 现代大型自动化焊接装备从结构形式上大体可分成以下几种类型。1. 大型自动化焊接单机，通常采用门架式或龙门式结构，如大型造船厂应用的门架式钢板纵缝拼焊机，多半采用多丝高速埋弧焊工艺或最新开发的激光/MIG复合焊工艺，配真空吸盘平台或电磁平台，最大焊接有效行程为20m，一次行程可焊最大板厚相应为40mm和20mm。2. 大型组合焊机或焊接中心 由大型焊接操作机与工作变位机械或翻转机等组成，如立柱横梁，或龙门式重型容器焊接中心，工字梁或箱形梁自动组合焊接机群等。3. 大型焊接工作站 由二台以上焊接操作机或机器人与相应的工件变位机械配套组合而成，可交替或同时焊接同一个焊件的各条焊缝。例如由四台MIG/MAG焊接操作机组合的集装箱外壳总装焊缝焊接工作站，中型客车箱体组装焊接机器人工作站等。4. 焊接生产线 将板料切割落料，组装，焊接，校正或成形等多个工作站由输送辊道，翻转设备和变位机械等组合成连续的生产线。薄壁容器焊接生产线，大直径管道焊接生产线等。5. 柔性焊接生产系统，由具有自适应焊缝跟踪系统功能的单台或多台焊接操作机或机器人与工件装夹，变位机械组合而成的加工中心，适用于产品规

6、格多变的小批量生产。如汽车后桥柔性焊接生产系统，装卸机部件的柔性生产系统和汽轮机导流隔板的柔性制造系统等。6. 计算机集成制造系统，亦称全集成自动化制造系统，是将焊接机器人或焊接操作机，焊接电源，工件变位机械，输送辊道，半成品库，零件库和原材料库等生产设备和物料供应系统的工作程序的编制，工作参数的设置，生产过程的监 控，数据处理，人机界面和通讯网络集成在一台商用或工业PC机上，通过现场总线profibus和ET-200分布式I/O模块等连接成完整的集成自动化系统，利用CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM计算机软件可以实现产品图纸设计，制造工艺编制，生产计划安排，生产过程监控，生产和物料管理等一体化，计算机集成制造系统可以是一条生产线，也可以是整个车间的生产设备，甚至是整个工厂的生产过程和物流的管理。三、现代自动化焊接装备的技术要求 为实现中，大型焊件焊接生产过程的自动化，现代自动化焊接装备应基本满足如下技术要求。1. 采用高效焊接方法，中大型焊件大多数为厚壁构件，焊接工作量大，连续焊接期长，因此必须采用高效焊接法，如高效埋弧焊，高效熔化极气体保护焊，窄间隙焊，激光焊，电子束焊和等离

7、子弧焊及这些复合焊接法。2. 自适应全数字控制 基于大、中型焊件接缝装配绝对误差较大，接头几何形状多变，且中、厚板接头多道焊接过程中不可避免产生热变形等特点，焊接机头必须具有自适应焊缝跟踪系统、同时为实现焊接过程的全自动化和远程监控，焊接操作机或焊接机器人，焊件变位机械，焊接电源和送丝机均应采用全数字控制技术，才能完成上述任务。3. 智能化和焊接工艺参数的优化 为实现厚壁接头连续不间断稳定的焊接并确保接头的焊接质量，焊接机头的运动应通过计算机软件，实时检测，自动编程和数据处理进行智能化控制。例如瑞典ESAB公司重型容器焊接中心的ABW系统，可以根据实例的坡口宽度，确定每层焊缝的焊道数，每道焊缝的熔敷量及相应的焊接工艺参数，焊道之间的搭接量，盖面层位置等，可实现厚壁接头从坡口底部到盖面层的所有焊道均由焊机自动完成。这种控制系统必须配用数字控制的焊接电源，以使每道焊缝的焊接工艺参数始终处于优化状态，能够优质、高速、经济地完成整个接头。4. 管控一体化 当前信息技术的快速发展已将传统制造业推向电子制造(e-manufacturing)的时代化，各工业生产企业必将逐步实现生产管理和生产过程自动

8、控制的集成一体化，即所谓的管控一体化。因此在设计制造大型自动化焊接装备时应当考虑采用直接数字控制系统(DNC)，以便在焊接装备的数控系统与主控计算机之间建立数据通讯联络，完成数控程序的管理。数控程序的分配，生产数据的收集，加工过程的监控和远程 诊断等功能。5. 柔性化 大型自动化焊接装备或生产线的一次投资额相对较高，在设计这种焊接装备时必须考虑柔性化，形成柔性制造系统。以充分发挥装备的效能，满足同类产品不同规格工件的生产需要。 四、大型自动化焊接装备中的关键技术 根据上述对现代大型自动化焊接装备的技术要求，在设计和制造中必须解决如下关键技术： 1) 焊头自适应自动跟踪系统与普通的焊缝自动跟踪机构有本质上的差别。所谓自适应控制系统即应具有自动识别、判断、高速反馈，数据处理，自动编程，即时纠偏和精确定位的功能并采用各种现代的传感技术，如高精度，高灵敏的视觉、触觉、热敏、图象传感器等。高级的自适应跟踪系统是一种基于PC机的自动控制系统，并由专门开发的计算机软件支持完成逻辑控制。自适应跟踪系统的执行机构应保证快速反应和精确定位，控制系统和直线滚珠轨道等高精度传动机构。 2) 计算机软件的开发

9、以PC机为基础的控制系统必须由相应的计算机软件支持、由于焊接工艺过程与其它加工工艺相比，相对比较复杂，因此必须开发适用于所选定的焊接方法，焊接工艺和质量要求的计算机软件。一套完整的计算机软件至少应当包括如下内容：1.对焊接装备及其配套设备的驱动和控制系统适用范围，焊接方法，工艺参数项目及范围加以正确的定义；2.建立有关的数据库，存储并汇编现有各种焊接生产过程的数据，通过安装于焊接装备的计算机终端与操作者或数控装备作交互通讯，逐步充实数据库而形成企业的中央数据库，供各焊接工作站共享。3.按预置的焊件母材种类规格，焊接方法，焊接材料种类和规格等原始数据，编制优化焊接工艺参数的程序。4. 按工件形状，尺寸和接缝预设的偏差界限，编制自动修正和补偿程序。5.按焊接工艺参数实时的检测参数与标准预置参数之间的偏差，编制自动控制焊缝质量的程序，工艺参数失控的警报程序和参数显示及记录程序。6.按焊接过程实时摄制的焊接区图象，按焊接电弧和焊道形状参数编制远程监控的程序。7.对焊接装备和配套变位设备的驱动系统和控制系统，送丝机及焊接电源编制故障自动诊断报警和修复程序。 3) 焊接装备和变位机械的结构设计 为满足焊接装备集成化，柔性化的要求，在结构设计中必须采用模块化成组技术，最大限度地采用标准件，标准的驱动系统和控制单元。在整体结构设计上应当考虑利用现代信息技术，对设备进行网络化控制的接口系统。适应CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM/ERP设计，制造和生产管理软件系统的实施。 五、现代大型自动化焊接装备典型实例 1) 现代大型自动化焊接装备已在各工业部门得到广泛的应用，在提高生产效率，稳定焊接质量，降低生产成本和改善作业环境等方面取得了明显的成效。型钢异形截面的切割是一种复杂的加工过程，且对剖口的质量提出了较高的要求。2) 采用机器人为主机的切割工作站，可以优质地完成各种不同形状型钢截面的切割任务。整个机器人工作站由多用户系统的小型计算机控制和管理。首先由生产管理人员向小型计算机输入切割工件形状数据，经过数据处理形成材料清单。 操作人员将材料清单输

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