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提高履带梁机器人焊接率的工艺方案

2023
08/07
04:06
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一、项目背景

履带梁在掘进机中起到涨紧履带和行走作用,是掘进机的主要部件(见图1),掘进机的履带梁主要由顶板、侧板、底板、横筋板、承重轮安装板、底板、主机安装板(前后各一件)、减速机安装板等零部件构成。总达1.5~2吨左右。

图1 掘进机主要部件

某公司2018年购入焊接机器人,焊接机器人上自带有工装夹具,可在机器人上进行履带梁的焊接。

按常规的焊接工艺设计其焊装顺序是:先将顶板、侧板、底板、横筋板、承重轮安装板组对成框架结构,人工焊接内部焊缝,然后机器人焊接外部焊缝;再组对主机安装板(前后各一件),人工焊接内部焊缝,机器人焊接外部焊缝。

采取这种工艺方法主要优点是工件先组对成框架结构,焊接变形小;但由于机器人操作空间受限,大部分内部焊缝必须人工焊接,故而机器人的焊接率低,仅为50%,生产效率低。

二、工艺方案

1.研究内容

(1)采用刚性固定法原理,设计制作了简易防变形工装,进行了工艺试验,试验证明了新工艺的可行性;

(2)设计了新的工件固定工装、工件焊接防变形工装;固定工装下部与焊接变位机相连,上部与焊接防变形工装相连,防变形工装与工件采用螺栓紧固,为了减少工件装卡时间,采用了销轴连接固定方式,提高了工作效率;

(3)设计对个别部件进行了修改,如开坡口焊接改用角焊缝焊接,方便机器人焊接;

(4)编制了新的履带梁机器人焊接工艺,设计了合理的焊接顺序,采用多层多道焊,严格控制焊接热输入,将因适应机器人焊接而导致生产过程中的焊接变形降至最低。

2.新工艺方案

(1)先将顶板固定在防变形工装上,再把履带梁的顶板、侧板、横筋板、减速机安装板等组对成U形箱体,机器人焊接内部焊缝;

(2)组对底板,机器人焊接内部焊缝;

(3)组对承重轮安装板,机器人焊接外部焊缝;

(4)最后组对主机安装板(前后各一件),手工焊接内部焊缝,机器人焊接外部焊缝;

(5)拆下防变形工装,人工焊接、修整。

图2 工件与工装合体简图

三、具体特点

1.采用刚性固定法原理,制作了防变形工装,通过工装控制减少焊接变形,从而改变装焊顺序,分步组对、焊接,给机器人提供可操作空间,提高机器人的可焊率。工装采用销轴快换结构,提高工作效率。

2.采用合理的焊接顺序,采用多层多道焊,对称焊接等工艺手段减少工件热输入,控制焊接变形。

3.设计的焊接防变形工装与固定工装的联接采用了销轴固定,实现了工装的快换,提高装卸效率。

4. 采用等强的角焊缝代替部分筋板、横筋原来的坡口焊缝,即减少了气割坡口工作量,降低了成本,提高效率。

四、应用效果

通过工装采用刚性固定方法控制焊接变形,从而改变装焊顺序,提高机器人焊接率,提高生产效率,减少劳动强度,降低生产成本。

采用新的工艺方法后,经检测,工件顶板侧不平度小于4mm,承重轮安装板侧(即加工侧)不平度小于3mm,工件整体满足设计和使用要求。采用新工艺方法可焊率提高了36%,可焊率达86%。同时由于机器人可焊率提高,焊接效率提高了20%。为了减少工件与防变形工装的装卸时间,制作了两套防变形工装,减少工装占用时间,提高效率约15%左右,综合提高生产效率约35%。

五、经济效益

可焊率提高,每台掘进机降低成本3024元;

每件履带梁减少坡口切割工时3h,90元;

顶板需要加工工艺孔,产生的工时费用为93元;

每台共计降低成本:3024+90-93=3021元;

预计全年掘进机产量约100台,年可降低成本3021×100=302100元;

该成果适用EBZ掘进机履带梁及类似工件的机器人焊接。

转化果平台咨询电话:400-1817-969


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