半挂车车架自动焊接加工单元的设计与应用方法探讨

摘  要：随着社会的不断进步，半挂车已成为主要运输工具之一，而半挂车公司车架焊接量大、耗时较多且需要大量的人力是半挂车生产的主要问题。半挂车车架自动焊接加工单元采用了AGV自动上料装夹，通过变位机自动更换上料姿态，通过弧焊机器人自动焊接的方式进行车架焊接工作。该焊接方式具有定位精度高，焊接质量高，耗时、耗力少等优点。基于此，本文通过分析半挂车车架自动焊接单元，希望能为半挂车车架自动焊接加工单元提供参考。

关键词：半挂车车架;AGV;弧焊机器人;自动焊接;变位机

1引言

半挂车车架是半挂车的主体与基础，其与半挂质量存在着较大的关系。在半挂车的生产过程中，车架焊接工作量大，工人劳动强度较大，工作效率难以提高，且产品质量难以保证[1]。基于此，半挂车车架自动焊接加工单元应运而生，该加工方式通过弧焊机器人对焊接电源、焊枪系统、水冷系统、集成控制系统等进行自动化控制，不仅减少了人工焊接操作的焊接工作量，而且提高了半挂车的加工质量与成产效率。

2工艺系统分析与流程设计

2.1半挂车车架结构

半挂车车架结构较为复杂，在焊接生产过程中，需要对半挂车车架外形、车架参数、焊接等进行严格要求[2]。在焊接过程中，采用的焊接保护器必须为CO2： Ar（20： 80）的混合气体，焊接直径与焊接速度等也要进行严格把控;对于车架材料要进行严格的筛选，焊缝应当采用角焊缝形式，拼焊组队精度要控制在一定的范围内。在焊接过程中要将车架的所有连接件焊在一起，使焊接质量得以保证。

2.2工艺系统整体布局

半挂车车架具有较大的尺寸，且焊缝较多，因此，在焊接过程中需要人工先将整个车架的各个零件进行拼焊，然后利用AGV将车架运送至自动焊接工位，使变位机进行工作，除此之外，车架焊接要采用两台弧焊机器人，将机器人安装在天轨上，使其在变位机两侧进行工作，这样不仅可以提高焊接效率，而且极大的提高了焊接质量，减少了人力与时间的浪费。

2.3焊接上料流程

AGV在进行焊车架搬运过程中需要对车架进行精确的定位，定位设备包括工装压紧、工装定位等。当焊车架以至缓存台下方时，液压举升装置会升起，将车架托起使待车架落入导向槽，然后将工装锁压紧，使焊接工位能够顺利进行[3]。此时变位机的状态为180度的旋转状态。当变位机翻转至0度时，锁紧装置将打开，此时会进行二次定位，将车架长度方向进行精准定位并进行液压装置工作，与此同时，宽度方向也会进行定位，定位完成后将反变形工装锁定装置启动，使车架得以锁定，使AGV退出变位机工作位置。AGV在将车架运至焊接工位下方后会将车架托起，使车架被送往焊接工位。全部准备工作完成后，相关人员就可以将定位完成信号传输给焊接工作站，使焊接工作站顺利开展工作。

2.4焊接任务流程

在焊接上料完成后，相关人员给出信号，焊接站开始工作，具体的工作流程包括：将变位机的工装夹具进行装配;对工件定位并夹紧工件;机器人对焊接区域的工件进行扫描，扫描过程中会识别工件特征;根据工件特征进行焊接任务分配，在焊接过程中，自动焊接加工机制会将焊接起始点进行检查并及时的修订;机器人开始具体的焊接工作;焊接工作结束后機器人自动复位。当焊接站街道下一个焊接任务时，直接由机器人进行焊接区域工件扫描，再进行其他的焊接流程，对装配工作与工件的定位于夹紧工作进行省略，这样不仅节约了工作时间，而且极大的提高了工作效率，保证了焊接工作质量。

3自动化焊接系统

3.1控制系统集成

半挂车车架自动焊接加工单元将自动焊接机器人系统、天轨行走结构、安全防护等进行有机集成，通过通信接口使各个设备进行相互连接，使其通过系统的控制进行半挂车车架自动焊接加工工作[4]。除此之外，通信接口可以进行延伸与扩展，这使得半挂车车架自动焊接加工单元控制系统更具有多元性。该自动焊接加工单元通过操作台来进行启动，当焊接完成时，机器人可自动对焊枪进行清理。焊接机器人通过总线与焊机进行连接，这样不仅能够灵活控制焊机的工作状态，而且可以及时对焊接参数进行调用。系统还可以对分设备的传感数据进行采集，对有问题的分设备进行及时的检查与维护，使焊接数据更加安全。

3.2节拍计算

在对半挂车车架自动焊接时，除了有集成系统外，还可以利用自动焊接加工单元进行焊接节拍计算。首先由相关人员对焊缝总长度进行大致估算，通过集成系统对机器人的焊接时间进行严格把控，在进行焊接时要保证两台机器人同时进行焊接。除此之外，还要对焊缝条数、起弧、收弧时间、机器人辅助移动时间等进行精确的计算。对于机器人的就位和复位时间、清枪简丝、喷油时间、变位机翻转时间、循环周期节拍时间、起弧率等进行精确计算。对这些相关节拍进行计算与把控不仅可以提高焊接达标率，而且可以提高焊接工作速率，使半挂车车架自动焊接加工工作质量得以保证。

4结束语

半挂车车架焊接加工单元系统在设计过程中可以将其进行模块化，使系统的可靠性、安全性、可维修性等得到增强。除此之外，在对半挂车车架自动焊接加工单元进行设计时要采用成熟的焊接技术，使焊接技术风险降低。在对新技术进行研发时要采用成熟的功能对半挂车焊件的尺寸覆盖范围进行精准的计算与设计，这样不仅可以使半挂车车架结构更加多元化，而且可以提高自动焊接效率，提升半挂车车架焊接质量。半挂车车架自动焊接加工单元不仅有超高的焊接工艺，而且其焊接工艺流程较为合理，且具有高柔韧性、高性价比、高可靠性等特点，其在半挂车车架自动焊接加工工作中可以被广泛应用。该加工单元可进行不断的更新与升级，具有较高的实用价值。

参考文献

[1]杨蕾先，吕汉中，李鸣源. 半挂车工字形纵梁埋弧自动焊焊接工艺改进的研究[C]. //2008年中国汽车工程学会年会论文集. 2008：811-813.

[2]梁山通翔专用汽车制造有限公司. 半挂车架大梁组对自动焊接装置：CN201721034411.8[P]. 2018-02-27.

[3]吴兴华. 直梁式半挂车生产流水线改造及工艺分析[C]. //2015年中国汽车工程学会货运装备技术分会学术年会暨第二届中国卡车创新论坛论文集. 2015：70-74.

[4]吴兴华. 直梁式挂车生产流水线改造及工艺分析[J]. 机械工程师，2016（8）：198-199.

作者简介：

李丹玉（出生年：1990年7月），性别：男民族：汉，籍贯：皖·凤台，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向 ：半挂车