連接板是工程起重機(jī)常用的零部件，主要由底板和四個銷柱組成。銷柱與底板之間采用環(huán)形角焊縫焊接方式進(jìn)行固定，以往的焊接方法采用手工CO2氣體保護(hù)加藥芯焊絲焊接工藝，由于焊縫為環(huán)形角焊縫，因而手工作業(yè)時容易造成焊縫外觀質(zhì)量差，焊接作業(yè)效率低、焊縫環(huán)線與焊接部位環(huán)線結(jié)合性差等缺點(diǎn)，容易造成“脫焊”等情況，同時為保證焊縫外觀質(zhì)量，焊接后需要采用砂輪機(jī)對焊縫進(jìn)行打磨，也容易造成焊接成本的增加。通過分析，決定該工件采用超聲波金屬焊接機(jī)進(jìn)行焊接作業(yè)，關(guān)鍵是需要設(shè)計(jì)合理的超聲波金屬焊接機(jī)操作系統(tǒng)和制定合理的焊接工藝，確保成本質(zhì)量的有效統(tǒng)一。
1.焊接機(jī)器人總體方案
根據(jù)連接板的尺寸、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及焊縫的形式，考慮到底板和四個銷柱是采用單面焊縫形式，焊縫在工件上呈規(guī)則性均勻分布，焊接過程不需要變位即可滿足所有焊縫的焊接。為降低成本和提高效率，在進(jìn)行焊接機(jī)器人整體方案設(shè)計(jì)時，決定不采用翻轉(zhuǎn)工裝等機(jī)器人周邊設(shè)備，而采用固定平臺方式實(shí)現(xiàn)工件的焊接定位，同時為提高焊接效率，超聲波金屬焊接機(jī)系統(tǒng)方案采取一機(jī)雙工位的模式，H型布置方式，如圖2所示，即機(jī)器人本體固定在兩自制焊接工作定位平臺之間，工作時一工位焊接機(jī)器人對人一側(cè)工件進(jìn)行自動焊接，另一工位可以裝卸工件，交替進(jìn)行作業(yè)，保證機(jī)器人連續(xù)不停工作。
為確保工件安裝定位精度，減少超聲波金屬焊接機(jī)焊接尋蹤次數(shù)，確保超聲波金屬焊接機(jī)焊接運(yùn)行軌跡與工件所需焊接軌跡一致，在工件和焊接定位平臺上設(shè)計(jì)有定位銷孔，通過一面兩銷形式實(shí)現(xiàn)連接板在焊接作業(yè)平臺上的精確定位。
2.超聲波金屬焊接機(jī)本體選用
機(jī)器人本體采用大呈焊接機(jī)器人具有六自由度的關(guān)節(jié)式焊接機(jī)器人，配套麥格米特全數(shù)字化脈沖焊機(jī)電源，并加設(shè)自動清槍剪絲噴油裝置和弧光安全防護(hù)裝置，滿足機(jī)器人使用過程中安全防護(hù)和清槍需要。
3.焊接工藝的確定
焊接工藝采用富氬混合氣體+實(shí)芯焊絲代替原有的CO2氣體+藥芯焊絲，富氬保護(hù)焊接具有熔池可見度好，操作方便、適宜于全位置焊接，同時電弧在保護(hù)氣體的壓縮下熱量集中，焊接速度較快，熔池小，熱影響區(qū)窄，焊接變形小，抗裂性能好，焊接過程中在惰性氣體保護(hù)下，具有焊接質(zhì)量好的特點(diǎn)，非常利于焊接過程中的機(jī)械化和自動化。但由于電弧的光輻射較強(qiáng)，因此在超聲波金屬焊接機(jī)總體方案設(shè)計(jì)中，需要設(shè)計(jì)弧光安全防護(hù)裝置進(jìn)行安全保護(hù)。為提高焊接效率，采用一次施焊成形的工藝方法，避免由于超聲波金屬焊接機(jī)重復(fù)定位而造成生產(chǎn)效率的降低。