S-船舶導(dǎo)軌垂直雙面角焊機(jī)設(shè)計(jì)

S-船舶導(dǎo)軌垂直雙面角焊機(jī)設(shè)計(jì),船舶,導(dǎo)軌,垂直,雙面,角焊機(jī),設(shè)計(jì) （1） 船舶焊接自動(dòng)化研究現(xiàn)狀 船舶焊接技術(shù)是我國(guó)現(xiàn)代造船模式中的關(guān)鍵技術(shù)之一，船舶工業(yè)把縮短造船周期作為永恒的主題“要縮短造船周期必然要提高生產(chǎn)效率，正如古人云‘工欲善其事，必先利其器’”，先進(jìn)的造船高效焊接技術(shù)，在提高船舶的建造效率、降低船舶建造成本、提高船舶建造質(zhì)量上的作用是不可小視的，也是企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。 采用先進(jìn)的船舶高效焊接技術(shù)還會(huì)涉及船舶制造中的工藝設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)數(shù)控下料、小合攏、中合攏、大合攏、平面分段、曲面分段、平直立體分段、管線法蘭焊接、型材部件裝焊等工序和工位的焊接工程，同時(shí)也會(huì)牽動(dòng)著與之相關(guān)的焊接產(chǎn)業(yè)鏈，如鋼鐵、金屬加工、金屬熱切割、焊材、焊劑、保護(hù)氣體、無損探傷、焊接接頭性能與質(zhì)量評(píng)估、焊接電源、焊接能源、電子控制系統(tǒng)、焊接專用自動(dòng)化工裝、焊接輔器具和環(huán)保、焊工技能培訓(xùn)、焊接質(zhì)量管理與控制、焊接接頭設(shè)計(jì)、焊接標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范等，由此可見船舶焊接技術(shù)在船舶制造中占有重要的地位，是一項(xiàng)技術(shù)性、專業(yè)性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程。為此，在我國(guó)兩大船舶集團(tuán)公司的領(lǐng)導(dǎo)下于1986年組建了船舶工業(yè)高效焊接技術(shù)指導(dǎo)組，開展了規(guī)劃、決策、指導(dǎo)、協(xié)調(diào)、咨詢和信息交流等方面的有效活動(dòng)，圓滿地完成了“十五”提出的推廣應(yīng)用高效焊接技術(shù)的各項(xiàng)指標(biāo)，提高了我國(guó)造船焊接技術(shù)的水平。目前，船舶建造中CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊接技術(shù)已在船廠廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用率達(dá)到60%~65%。 （2） 角焊縫焊接研究現(xiàn)狀 自1959年美國(guó)推出世界上第一臺(tái)Ultimate型機(jī)以來，工業(yè)機(jī)的數(shù)量在世界范圍內(nèi)不斷增長(zhǎng)，通常他們用在焊接、噴涂、變薄拉伸、裝配、拾取搬運(yùn)、檢測(cè)和測(cè)量中，其中有半數(shù)為焊接機(jī)。在重工業(yè)的很多領(lǐng)域中，大直徑環(huán)縫焊需要高勞動(dòng)強(qiáng)度的手工焊，這對(duì)操作者來說需要有嚴(yán)格的技能要求和集中力。由于人們對(duì)焊接柔性和焊接產(chǎn)量的高需求和高要求，自動(dòng)焊接機(jī)就為很多工業(yè)領(lǐng)域提高焊接速度尤其是提高焊接質(zhì)量提供極大的可能。到目前為止，焊接機(jī)大致可分為三代：第一代是基于示教再現(xiàn)工作方式的焊接機(jī)，由于操作簡(jiǎn)便，不需要環(huán)境模型，示教時(shí)可修正機(jī)械結(jié)構(gòu)帶來的誤差等特點(diǎn)，在焊接生產(chǎn)中得到大量使用；第二代是基于一定傳感器信息的離線編程焊接機(jī)；第三代是指裝有多種傳感器，接受作業(yè)指令后能根據(jù)客觀環(huán)境自行編程的高度適應(yīng)智能機(jī)。焊接機(jī)主要從事弧焊和點(diǎn)焊工作?；『笝C(jī)大多采用二氧化碳或二氧化碳與氬、氮混合氣體保護(hù)。焊接機(jī)的結(jié)構(gòu)型式，主要有多關(guān)節(jié)型、直角坐標(biāo)型、極坐標(biāo)型和圓柱坐標(biāo)型四種。點(diǎn)焊機(jī)以直角坐標(biāo)型較多；弧焊機(jī)以多關(guān)節(jié)型居多。弧焊機(jī)工作機(jī)構(gòu)一般較點(diǎn)焊的復(fù)雜，通常具有五個(gè)以上的自由度。目前功能較完善的焊接機(jī)已具有七個(gè)自由度。我國(guó)目前研制的焊接機(jī)，一般均為五個(gè)自由度。國(guó)外為了提高工件（特別是大型工件）的焊接生產(chǎn)率，十分重視輔助設(shè)備的自動(dòng)化水平，如配備自動(dòng)更換噴嘴，供應(yīng)焊絲，監(jiān)視電弧和過程異常等功能的機(jī)構(gòu)。 早期的焊接機(jī)缺乏“柔性”，焊接路徑和焊接參數(shù)須根據(jù)實(shí)際作業(yè)條件預(yù)先設(shè)置，工作時(shí)存在明顯的缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、人工智能技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的發(fā)展，焊接機(jī)也由單一的單機(jī)示教再現(xiàn)型向以智能化為核心的多傳感、智能化的柔性加工單元（系統(tǒng)）方向發(fā)展。 1） 一般角焊縫焊接研究現(xiàn)狀 為了適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)向大型、復(fù)雜、動(dòng)態(tài)和開放方向發(fā)展的需要，發(fā)達(dá)國(guó)家都在加大力度，對(duì)機(jī)技術(shù)進(jìn)行深入研究。從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看，智能化控制技術(shù)將是焊接機(jī)技術(shù)發(fā)展的主要方向。目前焊接機(jī)正從第一代反復(fù)操作型機(jī)向第二代帶有傳感器的知覺判斷機(jī)發(fā)展，也即由目前的固定式機(jī)逐漸向具有肌肉一樣的調(diào)節(jié)器、具有感覺和識(shí)別機(jī)能的雙足行走的活動(dòng)式機(jī)發(fā)展。多傳感器信息智能融和技術(shù)將廣泛應(yīng)用于焊接機(jī)上。早在1981年，美國(guó)的HILARE是第一個(gè)應(yīng)用多傳感器信息來創(chuàng)建世界模型的可移動(dòng)機(jī)，它充分利用視覺、聽覺、激光測(cè)距傳感器所獲得的信息，以確保其能穩(wěn)定地工作在未知環(huán)境中。韓國(guó)的Park Joong-Jo研制出來的智能傳感器能同時(shí)處理6個(gè)自由度數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)傳感器只能測(cè)量一個(gè)自由度數(shù)據(jù)的功能相比，性能大為提高。韓國(guó)漢陽大學(xué)研制出了激光視覺傳感器自由焊縫示教式自動(dòng)焊接機(jī)。隨著海洋石油和天然氣工業(yè)的發(fā)展以及我國(guó)海洋工程向深海的挺進(jìn),發(fā)展水下干法焊接技術(shù)勢(shì)在必行。挪威Sintef高壓焊接中心研制了一套水下高壓干法維修系統(tǒng)，可從事1000m水深的焊接，能焊補(bǔ)直徑為8～42英寸的，采用全自動(dòng)的軌道TIG焊機(jī)，目前已完成在334m水深的焊接。英國(guó)的OTTO系統(tǒng)主要由焊接艙和軌道TIG焊機(jī)組成，整個(gè)系統(tǒng)采用光纖傳導(dǎo)和計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，在135m水深進(jìn)行試驗(yàn)，取得了較為滿意的焊接質(zhì)量，焊縫斷裂強(qiáng)度達(dá)到550Mpa。焊縫跟蹤系統(tǒng)焊接機(jī)發(fā)展迅速，越來越多地應(yīng)用于去毛刺加工、膠合和焊接等。視覺控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)、智能化控制技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、嵌入式控制技術(shù)等是未來焊接機(jī)發(fā)展所要解決的一些關(guān)鍵技術(shù)。 2） 船舶角焊縫焊接研究現(xiàn)狀 焊接廣泛應(yīng)用于各個(gè)工程領(lǐng)域當(dāng)中，比如：油氣工業(yè)、核能與熱能工廠和化工廠。船舶導(dǎo)軌垂直雙面角焊機(jī)采用熔化極外圓焊接技術(shù)，最早出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代末期。MIG金屬焊絲惰性氣體保護(hù)焊是美國(guó)制造業(yè)四十多種焊接中的一種，它是一種連接兩個(gè)相同材料尤其是碳鋼材料經(jīng)濟(jì)的方法。美國(guó)CRC公司率先研制成功了一種高效焊接系統(tǒng)，即CRC多頭氣保護(hù)自動(dòng)焊系統(tǒng)，并于1972年將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于施工獲得成功。起初只是焊接小車帶動(dòng)焊槍行走，焊接參數(shù)（焊接電流、電壓、焊接速度等）均為手動(dòng)控制。目前，生產(chǎn)外圓自動(dòng)焊接設(shè)備的除了美國(guó)CRC公司外，還有德國(guó)VIETZ公司、美國(guó)MAGNATECH公司、荷蘭VERAWELD公司、英國(guó)Noreast公司、法國(guó)SERIMER DASA公司、意大利PWT公司等。CRC公司智能化的P-500、P-600型以及SERIMER DASA公司的雙槍焊接系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)具有很高的技術(shù)水平。到目前為止，CRC公司生產(chǎn)了P300，P400，P500和P600 4個(gè)型號(hào)的自動(dòng)焊機(jī)。其中P500和P600是雙焊炬自動(dòng)外焊機(jī),它采用了水冷式焊槍、外掛推絲式送絲機(jī)構(gòu)和帶有熔滴過渡單元(CDT)的脈沖焊接電源，焊接參數(shù)可編程并儲(chǔ)存在可方便更換的控制卡上，并根據(jù)焊接工藝以及焊接材質(zhì)的變化要求，隨時(shí)離線編程。P500和P600適用于窄間隙疊焊或?qū)掗g隙排焊,還可完成根焊。生產(chǎn)效率比單焊頭自動(dòng)外焊機(jī)提高40%～50%。缺點(diǎn)是焊槍采用強(qiáng)迫水冷卻，給實(shí)際應(yīng)用帶來許多不便。法國(guó)SERIMER DASA公司生產(chǎn)的Satur2nax Bug雙焊頭外焊機(jī)，采用了風(fēng)冷式焊槍、外掛推絲式送絲機(jī)構(gòu)和專用的脈沖焊接電源，計(jì)算機(jī)焊接編程控制單元和焊車運(yùn)動(dòng)控制單元分置，可進(jìn)行在線編程，可完成根焊、窄間隙疊焊或?qū)掗g隙排焊。總體性能與CRC的P500和P600類似。其缺點(diǎn)是雙焊頭的擺動(dòng)不能單獨(dú)控制，計(jì)算機(jī)焊接編程控制單元和焊車運(yùn)動(dòng)控制單元體積偏大。其中，CRC公司生產(chǎn)的自動(dòng)焊接機(jī)已焊接了長(zhǎng)達(dá)50000km的。這些廠家的設(shè)備雖然外形各具特點(diǎn)，但在控制方面，不外乎是計(jì)算機(jī)控制焊接參數(shù)和人工調(diào)控焊接參數(shù)兩種方法。 3） 船舶導(dǎo)軌垂直雙面直角焊機(jī)設(shè)計(jì)必要性 運(yùn)輸是油氣運(yùn)輸中最主要、最快捷、經(jīng)濟(jì)、可靠的方式，可用于輸送水、原油、天然氣、成品油等，具有輸量大、距離長(zhǎng)、安全性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在各國(guó)發(fā)展迅速。運(yùn)輸業(yè)的主體是，工程的核心工作是管口的焊接。因此研究高效率、性能可靠的全位置自動(dòng)焊接機(jī)具有十分重要的意義。 為解決建設(shè)野外作業(yè)的自動(dòng)化焊接的難題，研制了一種導(dǎo)軌式焊接機(jī)，其關(guān)鍵技術(shù)包括：研制新型的行走機(jī)構(gòu)、焊槍擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、及機(jī)軌道、焊槍機(jī)械手。介紹了導(dǎo)軌式焊接機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和焊接機(jī)控制，著重對(duì)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、動(dòng)作原理、設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析和說明?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，該機(jī)能沿導(dǎo)軌平穩(wěn)、可靠的行走，進(jìn)行全位置焊接，其操作簡(jiǎn)便，成本低，適合我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)及工人的技術(shù)水平，既保證了焊接質(zhì)量，又提高了勞動(dòng)效率。機(jī)器換人, 是推動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的一項(xiàng)重要舉措。是以現(xiàn)代化、自動(dòng)化的裝備提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)技術(shù)紅利替代人口紅利，成為新的產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)和經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的動(dòng)力之源。對(duì)于技術(shù)進(jìn)步、提升勞動(dòng)力素質(zhì)、提高企業(yè)生產(chǎn)效率、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、推進(jìn)工業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式等具有重要意義。隨著勞動(dòng)力價(jià)格的上漲，中國(guó)制造業(yè)的“人口紅利”正在不斷消失。國(guó)際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)復(fù)雜多變，世界經(jīng)濟(jì)深度調(diào) 機(jī)器整，發(fā)達(dá)國(guó)家推進(jìn)“再工業(yè)化”和“制造業(yè)回歸”，全球制造業(yè)高端化競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)日益明顯。以現(xiàn)代化、自動(dòng)化的裝備提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)技術(shù)紅利替代人口紅利，成為中國(guó)制造產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)和經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的必然之選。 2012年底，在浙江、江蘇的傳統(tǒng)制造企業(yè)中逐漸興起了“機(jī)器換人”，眾多企業(yè)紛紛引進(jìn)現(xiàn)代化、自動(dòng)化的裝備進(jìn)行技術(shù)的改造升級(jí)。2014年，隨著“東莞一號(hào)”文件及各項(xiàng)扶持政策的出臺(tái)，“機(jī)器換人”在珠三角的制造業(yè)重鎮(zhèn)-東莞轟轟烈烈的開展，并在全國(guó)的掀起了一場(chǎng)“機(jī)器換人”的浪潮。企業(yè)實(shí)施“機(jī)器換人”可以有效的減少低素質(zhì)勞動(dòng)用工量，節(jié)約勞動(dòng)力成本，提高全員勞動(dòng)生產(chǎn)率，提升產(chǎn)品優(yōu)良品質(zhì)率，確保安全環(huán)保生產(chǎn)。谷唐企業(yè)管理咨詢公司作為本土化精益管理落地解決方案服務(wù)商，在精益自動(dòng)化和“機(jī)器換人”領(lǐng)域通過輔導(dǎo)大量的客戶實(shí)踐證明：“機(jī)器換人”的成功實(shí)施推動(dòng)了生產(chǎn)管理、人力資源管理、信息化管理等管理方式轉(zhuǎn)變和創(chuàng)新，組織更精益化、系統(tǒng)化，最終高效而有力的推動(dòng)企業(yè)由“制造”向“智造”的轉(zhuǎn)型升級(jí)。