機械手制作總結(jié)

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自動搬運機械手的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計

畢業(yè)論文設(shè)計

炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文姓名:學(xué)號：

機電系系(院):院專題業(yè):機電一體化目:自動搬運機械手的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計指導(dǎo)者：指導(dǎo)者：評閱者：評閱者：201*年06月炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動搬運機械手的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計摘要隨著工業(yè)自動化的普及和發(fā)展，控制器的需求量逐年增大，搬運機械手的應(yīng)用也逐漸普及，主要在汽車，電子，機械加工、食品、藥等領(lǐng)域的生產(chǎn)流水線或貨物裝卸調(diào)運,可以更好地節(jié)約醫(yī)能源和提高運輸設(shè)備或產(chǎn)品的效率，以降低其他搬運方式的限制和不足，滿足現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展的要求。本機械手的機械結(jié)構(gòu)主要包括由兩個電磁閥控制的液壓鋼來實現(xiàn)機械手的上升下降運動及夾緊工件的動作，兩個轉(zhuǎn)速不同的電動機分別通過兩線圈控制電動機的正反轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)小車的快進、慢進、快退、慢退的運動運動；其動作轉(zhuǎn)換靠設(shè)置在各個不同部位的行程開關(guān)(SQ1---SQ9)產(chǎn)生的通斷信號傳輸?shù)絇LC控制器，通過PLC內(nèi)部程序輸出不同的信號，從而驅(qū)動外部線圈來控制電動機或電磁閥產(chǎn)生不同的動作，可實現(xiàn)機械手的精確定位；其動作過程包括：下降、夾緊、上升、慢進、快進、慢進、延時、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：回原位、手動、單步、單周期、連續(xù)；來滿足生產(chǎn)中的各種操作要求。2炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院目第1章前言1.1設(shè)計優(yōu)點1.2設(shè)計的一般步驟錄44第2章機械手設(shè)計簡介562.1設(shè)備的控制要求2.2裝置簡介第3章搬運機械手硬件系統(tǒng)設(shè)計8893.1機械手的結(jié)構(gòu)3.2電氣控制的設(shè)計3.3操作面板及動作說明第4章機械手的PLC控制1010111212131415174.1控制特點4.2系統(tǒng)控制示意圖4.3輸入和輸出點分配表及原理接線圖4.4操作系統(tǒng)4.5回原位程序4.6手動單步操作程序4.7自動操作程序4.8機械臂傳送系統(tǒng)梯形圖4.9指令語句表3炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院第1章前言機械手是工業(yè)生產(chǎn)中常用的機械設(shè)備,是現(xiàn)代企業(yè)和建筑工地不可缺少的運輸工具,它的動作由相應(yīng)的控制系統(tǒng)控制，如采用傳統(tǒng)的繼電接觸控制,由于機械觸點多,接線復(fù)雜,因而控制裝置體積很大,并且故障率高,可靠性差,動作精確度低。而可編程控制器是以中央處理器為核心,綜合了計算機和自動控制等先進技術(shù),具有可靠性高、功能完善、組合靈活、編程簡單、功耗低等優(yōu)點，已成為目前在機械手控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。它的使用大大降低了工人的勞動強度，提高了工作效率。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位非常重要！本設(shè)計主要研究內(nèi)容：要求有兩種工作方式：點動和自動操作；點動操作時，用按鈕單獨操作機械上升或下降，右移或左移，夾緊或放松；自動操作時，按下起動按鈕，機械從“原點”開始工作，自動完成一個工作循環(huán)過程，即將工件夾緊后，從A點移動到B點放下工件，然后返回“原點”等待下一次操作。1.1設(shè)計的優(yōu)點用可編程控制器，具有投資省、見效快的特點。因為使用PLC控制機床電氣系統(tǒng)后，可去掉了機械手的中間繼電器、時間繼電器、順序控制二極管及電阻，使線路簡化。同時，由于PLC的高可靠性，輸入／輸出部分還具有信號指示，這不僅使電氣故障次數(shù)大大減少，而且還能給準(zhǔn)確判斷電器故障的發(fā)生部位提供了很大的方便。論文從PLC選型開始介紹，并按照設(shè)計的全過程逐次的介紹了系統(tǒng)資源配置、控制系統(tǒng)程序設(shè)計集調(diào)試的方法、自動操作系統(tǒng)流程圖、總程序結(jié)構(gòu)框圖、源程序、程序清單、梯形圖、電氣原理圖。1.2設(shè)計的一般步驟（1）先要全面的了解被控對象的機構(gòu)、運行過程等，并明確動作邏輯關(guān)系；根據(jù)系統(tǒng)的功能要求選擇PLC的型號及各種附加的配置，并有規(guī)則，有目的分配輸入輸出點；4炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院（2）根據(jù)控制及流程要求，對應(yīng)輸入輸出開發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用程序；同時連接PLC與外部設(shè)備的連線；（3）將編制完成的程序?qū)懭隤LC中，模擬工況運行，進行調(diào)試及修改；在模擬成功后，接入現(xiàn)場實際控制系統(tǒng)中進行再次調(diào)試，直至完全通過為止。第2章機械手設(shè)計簡介每設(shè)計都要分析被控對象并提出控制要求：1.詳細(xì)分析被控對象的工藝過程及工作特點，了解被控對象機、電、液之間的配合，提出被控對象對PLC控制系統(tǒng)的控制要求，確定控制方案，擬定設(shè)計任務(wù)書。確定輸入／輸出設(shè)備2.根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設(shè)備（如：按紐、位置開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)及各種傳感器等）和輸出設(shè)備（如：接觸器、電磁閥、信號指示燈及其它執(zhí)行器等），從而確定與PLC有關(guān)的輸入/輸出設(shè)備，以確定PLC的I/O點數(shù)。2.1設(shè)備的控制要求設(shè)備應(yīng)具有“正常運轉(zhuǎn)”和“強制停止”控制系統(tǒng)設(shè)。有手動、單周期、單步和連續(xù)4種工作方式，機械手在最上面和左邊且放松時，成為系統(tǒng)處于原點狀態(tài)或初始狀態(tài)。機械手自動控制順序功能圖見圖2-1，機械手的運動過程主要有八個動作即為：原點→下降→夾緊→上升→右移↑↓左移←上升←放松←下降圖2-1機械手的自動控制順序功能手動操作時由按鈕操作對機械手的每一種運動單獨進行控制，在單步操作方式下，從初始步開始，按下啟動按鈕X0后，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到下一步，成該步的任務(wù)后，動停止工作并在該步，完自再按一下啟動按鈕，又往前走一步。如選擇單周期工作方式，按下啟動按鈕后，從初始步開始，機械手按順序功能圖（見圖2-2）的規(guī)定完成一個周期的工作后，返回并停留在初始步。5炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院原點→下降→夾緊→上升→右移↓左移←上升←放松←下降圖2-2機械手的單周期控制順序功能選擇連續(xù)工作方式時，在初始狀態(tài)按下啟動按鈕后機械手從初始步開始一個周期一個周期地反復(fù)連續(xù)工作，按下停止按鈕，并不馬上停止工作，完成最后一個周期的工作后，系統(tǒng)才返回并停留在初始步。在選擇單周期、連續(xù)和單步工作方式之前，系統(tǒng)應(yīng)處于原點狀態(tài)。如不滿足這一條件，可選擇原點工作方式，然后按回原點啟動按鈕，使系統(tǒng)自動返回原點狀態(tài)。在連續(xù)工作方式下設(shè)置兩種停車狀態(tài)：正常停車：在正常工作狀態(tài)下的停車。按下停車按鈕，機械手完成最后一個周期的工作后，返回原點自動停車。緊急停車：在發(fā)生故障或緊急狀態(tài)時的停車。按下緊急停車按鈕，機械手停止在當(dāng)前執(zhí)行狀態(tài)。當(dāng)故障排除后，需手動回原點。2.2裝置簡介參照圖1機械手結(jié)構(gòu)圖，機械手在連續(xù)工作方式下，機械手按下述順序周而復(fù)始地搬物：如圖2-3）（1）原位狀態(tài)下（機械手在左、上限位置）按啟動按鈕，機，械手開始下降。2）下降到下限位行程開關(guān)動作，下降結(jié)束，機械手開始夾緊。3）機械手夾緊工件，直到計時器計時時間到，上升運動開始。4）上升到上限行程開關(guān)受壓動作，上升運動結(jié)束，機械手開始右移。5）右移到右限行程開關(guān)受壓動作，右移運動結(jié)束，等待工件檢測信號。6）待無工件信號到來，機械手開始下降。7）下降到下限行程開關(guān)受壓動作，下降運動結(jié)束，機械手開始放松。8）機械手放松工件，直到計時器計時時間到，上升運動開始。6炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院9）上升到上限行程開關(guān)受壓動作，上升運動結(jié)束，機械手開始左移。左移到左限行程開關(guān)受壓動作，左限運動結(jié)束，機械手回到原始狀態(tài)，一個工作循環(huán)完畢。左左左（8）左左原原（4）右左（1）下降（3）上升（5）下降下左左（7）上升上左左右左左上左左下左左A原（2）夾夾B原（6）放放圖2-3機械手工作循環(huán)過程圖機械手的上升和下降、左行和右行由不同繼電器來控制不同電機的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，夾緊和放松由二位四通的電磁閥控制的。氣缸采用QGBQ系列，屬自保持式雙電控閥氣缸，工作壓力為0.15~0.8Mpa，其電磁換向閥有記憶功能，當(dāng)切斷電信號時，閥位不變，氣缸活塞位置保持不變，系統(tǒng)不受突然斷電的干擾。圖2-4為機械手示意圖，機械手的任務(wù)是將A工作臺上的工件搬到B工作臺左左右左上左下左夾夾放放工工工工工工A原圖2-4機械手結(jié)構(gòu)圖B原7炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院第三章搬運機械手硬件系統(tǒng)設(shè)計硬件系統(tǒng)設(shè)計包括機械部分和電氣控制部分的設(shè)計。3.1機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計其結(jié)構(gòu)如圖31所示SQ4SQ3SQ2BYA2YA3SQ6SQ7SQ8SQ9ASQ1YA1圖31機械手的結(jié)構(gòu)示意圖圖中設(shè)置9個行程開關(guān)SQ1SQ9用于檢測工件、小車、機械手的位置及機械手夾鉗的夾緊、放松狀態(tài)，并對系統(tǒng)實施控制。其中SQ1為工件是否到位的檢測開關(guān)；Q2為小車原位檢測開關(guān)；SSQ3、SQ4分別為機械手下降上升是否到位檢測開關(guān)；SQ5、SQ6分別為機械手夾緊放松檢測開關(guān)；SQ7、SQ8分別為小車速度轉(zhuǎn)換開關(guān)；SQ9為小車運動停止開關(guān)。3.2電氣控制的設(shè)計包括主電路和控制電路的設(shè)計。主電路由兩臺電動機，即慢速電機和快速電機，分別拖動小車慢行和快行，其控制如下：慢速電動機M1由接觸器KM1、KM2分別控制其正傳和反轉(zhuǎn)；快速電動機M2由接觸器KM3和KM4分別控制其正傳和反轉(zhuǎn)。機械手的夾緊放松動作是由一單電兩位四通電磁閥控制的一個液壓缸完成的，在通電情況下，機械手松開，得電時松開，可以防止在設(shè)備運行過程中突然斷電導(dǎo)致的機械手松開，工件脫落的情況發(fā)生。3.3操作面板及動作說明根據(jù)控制和生產(chǎn)工藝的要求，控制操作包括手動和自動，手動又包括手動步進、回原位操作，自動控制包括單步、單周期、連8炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院續(xù)的操作。故操作方式選擇開關(guān)設(shè)置有五個檔位。手動工作方式下，手動動作包括上升、下降、放松、快進、慢進、快退、慢退和復(fù)位，故設(shè)置六個動作看官按鈕。各個動作進行的同時均設(shè)有動作指示燈。另外設(shè)有啟動停止按鈕。其操作面板如圖32所示：單步啟動回原位單周期手動停止連續(xù)原位指示上升下降放松復(fù)位快進慢進快退慢退圖32機械手操作面板示意圖9炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院第4章機械手的PLC控制4.1控制特點機械臂電氣控制系統(tǒng)，除了有多工步特點之外，還要求有連續(xù)控制和手動控制等操作方式。工作方式的選擇可以很方便地在操作面板上表示出來。當(dāng)旋鈕打向回原點時，系統(tǒng)自動地回到左上角位置待命。當(dāng)旋鈕打向自動時，系統(tǒng)自動完成各工步操作，且循環(huán)動作。當(dāng)旋鈕打向手動時，每一工步都要按下該工步按鈕才能實現(xiàn)。以下是設(shè)計該機械手控制程序的步驟和方法。4.2系統(tǒng)控制示意圖機械臂傳送工件系統(tǒng)示意圖，如圖1所示。圖1機械臂傳送示意及操作面板圖10炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院4.3輸入和輸出點分配表及原理接線圖表1名稱代號SB1SQ1SQ2SQ3SQ4SB2SB3SB4機械臂傳送系統(tǒng)輸入和輸出點分配表輸入X0X1X2X3X4X5X6X7名稱代號SB5SB6SB7SB8SB9SB10SB11SQ5輸入X10X11X12X13X14X15X16X17名稱代號YV1YV2YV3YV4YV5EL輸出Y0Y1Y2Y3Y4Y5啟動下限行程上限行程右限行程左限行程停止手動操作連續(xù)操作夾緊放松單步上升單步下降單步左移單步右移回原點工件檢測電磁閥下降電磁閥夾緊電磁閥上升電磁閥右行電磁閥左行原點指示11炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院4.4操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)包括回原點程序，手動單步操作程序和自動連續(xù)操作程序，如圖3所示。其原理是：把旋鈕置于回原點，X16接通，系統(tǒng)自動回原點，Y5驅(qū)動指示燈亮。再把旋鈕置于手動，則X6接通，其常閉觸頭打開，程12炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院序不跳轉(zhuǎn)（CJ為一跳轉(zhuǎn)指令，如果CJ驅(qū)動，則跳到指針P所指P0處）執(zhí)行手動程序。之后，由于X7常閉觸點，當(dāng)執(zhí)行CJ指，令時，跳轉(zhuǎn)到P1所指的結(jié)束位置。如果旋鈕置于自動位置，既（X6常閉閉合、X7常閉打開）則程序執(zhí)行時跳過手動程序，直接執(zhí)行自動程序。4.5回原位程序回原位程序如圖4所示。用S10~S12作回零操作元件。應(yīng)注意，當(dāng)用S10~S19作回零操作時，在最后狀態(tài)中在自我復(fù)位前應(yīng)使特殊繼電器M8043置1。4.6手動單步操作程序如圖5所示。中上升/下降，移/右移都有聯(lián)鎖和限位保護。圖左13炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院4.7自動操作程序自動操作狀態(tài)轉(zhuǎn)移見圖6所示。當(dāng)機械臂處于原位時，按啟動X0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S20，驅(qū)動下降Y0，當(dāng)?shù)竭_下限位使行程開關(guān)X1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S21，而S20自動復(fù)位。S21驅(qū)動Y1置位，延時秒，以使電磁力達到最大夾緊力。當(dāng)T0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S22，驅(qū)動Y2上升，當(dāng)上升到達最高位，X2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S23。S23驅(qū)動Y3右移。移到最右位，X3接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S24下降。下降到最低位，X1141炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院接通，電磁鐵放松。為了使電磁力完全失掉，延時1秒。延時時間到，T1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S26上升。上升到最高位，X2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S27左移。左移到最左位，使X4接通，返回初始狀態(tài)，再開始第二次循環(huán)動作。在編寫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖時注意各狀態(tài)元件只能使用一次，但它驅(qū)動的線圈，卻可以使用多次，但兩者不能出現(xiàn)在連續(xù)位置上。因此步進順控的編程，起用基本指令編程較為容易，讀性較強。比可4.8機械臂傳送系統(tǒng)梯形圖如圖7所示。圖中從第0行到第27行為回原位狀態(tài)程序。從第28行到第66行，為手動單步操作程序。從第67行到第129行為自動操作程序。這三部分程序（又稱為模塊）是圖3的操作系統(tǒng)運行的。回原位程序和自動操作程序。是用步進順控方式編程。在各步進順控末行，都以RET結(jié)束本步進順控程序塊。但兩者又有不同。回原位程序不能自動返回初始態(tài)S1。而自動操作程序能自動返回初態(tài)S2。15炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院16炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院4.9指令語句表17炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院總結(jié)搬運機械手的PLC控制課程設(shè)計是機電課程當(dāng)中一個重要環(huán)節(jié)通過了畢業(yè)設(shè)計使我對機械設(shè)計過程有進一步了解，對機電產(chǎn)品的有關(guān)的控制知識有了深刻的認(rèn)識。因為理論知識學(xué)的不牢固，在設(shè)計遇到了不少問題，如：遺忘以前學(xué)過的專業(yè)基礎(chǔ)知識。通過理論與實際的結(jié)合，進一步提高觀察、分析和解決問題的實際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高素質(zhì)的復(fù)合型人才。運用學(xué)習(xí)成果，把理論運用于實際，使理論得以提升，形成創(chuàng)新思想。通過此次設(shè)計過程，鞏固了專業(yè)基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用機械設(shè)計課程及其他課程的理論知識和應(yīng)用生產(chǎn)實際知識解決工程實際問題的能力，在設(shè)計的過程中還培養(yǎng)出了我們的團隊精神，為今后的學(xué)習(xí)和工作過程打下基礎(chǔ)。18炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院參考文獻[1]郁漢琪、郭建主編.可變程序控制器原理及應(yīng)用.北京：中國電力出版社，201*[2]楊峰.SMR搬運機械手的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計.機車車輛工藝，1998年第6期：36-40[3]鄧星鐘主編.機電傳動控制。漢：中科技大學(xué)出版社，001武華2[4]言紀(jì)蘭.懂峰.基于PLC控制的搬運機械手的應(yīng)用.機械工程與自動化，201*年4月第2期：156-15819

擴展閱讀：200公里橫梁機械手焊接試驗總結(jié)

200公里橫梁機械手焊接試驗總結(jié)、為了通過200公里動車橫梁機械手焊接可行性的試驗，為公司投資建立焊接機械化生產(chǎn)線提供事實依據(jù)和數(shù)據(jù)參考，在技術(shù)工程部組織和轉(zhuǎn)向架分廠的安排下，我專職從事了此次焊接實驗的程序編輯工作。程序編制過程中以實用為基礎(chǔ)，努力創(chuàng)新，以求機械手焊接程序滿足高效、高質(zhì)量的要求。

為改變以往程序每道、每層均需找點確定的模式，首次采用機械手平面錯層堆焊和環(huán)焊縫錯層堆焊的方法，即機械手僅對首道焊縫找點，后續(xù)焊道以首道焊軌跡為準(zhǔn)，以固定值偏移，實現(xiàn)減少找點時間，使焊接效率達到最大化，同時通過對堆焊形式、偏移量、編程形式的多次試驗和改進，在達到效率的前提下，保證焊接質(zhì)量（滿足超聲波探傷的技術(shù)要求）。

之前機械手主要從事長直焊縫的焊接，這看起來和橫梁組成上各個組成部分之間平直的焊縫焊接很相似，程序編輯運用也很簡單，在直焊縫上確定兩個點焊接連接成一條直線而已。從形式上看是這樣的。但是考慮到橫梁上每個組成座從打底到焊后表面達到堆焊技術(shù)要求的寬度基本上要進行八至十層焊接，而且要達到超聲波探傷的要求（現(xiàn)在機械手焊接件最高要求進行表面磁粉探傷），我從事機械手操作已經(jīng)有八年多的時間，這還是第一此遇到�，F(xiàn)在機械手所焊接的產(chǎn)品如200公里側(cè)梁，焊接過程一層打底一層封面，分別獨立，在焊縫上以直線兩點圓弧三點到四點的方式分散上若干點，焊接時通過機械手尋找路徑長短的變化確定焊接起始點，后續(xù)依靠電弧傳感修正沿焊縫軌跡進行焊接。而且進行類似船形焊接，以利于電弧傳感的準(zhǔn)確性，保證焊接軌跡。而像橫梁上各個組成座，其長度短，焊道深而且寬，焊接層數(shù)多，在試驗中利用上述編程方式焊接，只適用第一層打底以外，以后各層由于電弧傳感過程中缺少電弧碰觸的參考，焊接行走路徑不規(guī)則，直線度得不到保證，導(dǎo)致試驗件超探時出現(xiàn)大量熔合線的存在，而且程序空間運行時間長，效率低下。如何能夠保證焊接路徑的直線度和各層之間的熔合質(zhì)量，如何發(fā)揮機械手的優(yōu)勢實現(xiàn)效率的提高，即使有八年工作經(jīng)驗的我也感到困難和壓力。

從焊接手法上來說，現(xiàn)有機械手操作人員手把焊接的經(jīng)驗相對較少，我專門到橫梁班跟師傅們交流，細(xì)心觀察人工焊接過程的控制.并和從日本回來的師傅們經(jīng)行了大量的交流，通過他們的描述了解日本在橫梁組成機械手焊接上的方式。找出解決內(nèi)部焊接質(zhì)量辦法和提高工作效率的程序方式.主要還是集中在在程序編輯上，新設(shè)備引進時IGM服務(wù)人員在培訓(xùn)時考慮到我們當(dāng)時的生產(chǎn)實際只教授了上述一種方式，而和日本的多道焊縫一體焊接中間幾乎不停頓相比，現(xiàn)在的程序方式是無法實現(xiàn)的。多年的IGM機械手操作經(jīng)驗這時候是無從談起。我從新舊IGM操作編程上掌握的程序方式有上述電弧傳感和單點尋找（同樣是在工件上設(shè)置若干點，通過尋找?guī)捉M不同位置的點的位移變化量來使焊縫上每個點都做相應(yīng)平移，來保證焊接軌跡）和帶電弧傳感的2層焊接（像206P那樣簡單的打底層帶電弧傳感蓋面層模擬打底層軌跡運行2層焊接）.對橫梁組成來說，單點尋找容易保證每道焊縫的直線度，但效率最低，帶電弧傳感2層焊的方式相對來說效率最高，但焊接過程中除打底時電弧在坡口中行走容易保證直線度以外，無法保證其它各層的直線度.而且我從試驗中發(fā)現(xiàn)，超探時熔合線的存在主要就是焊接中焊道不直，造成焊縫根部與坡口熔合不良。如何將這三種方式整合，在保證焊接內(nèi)部質(zhì)量的前提下實現(xiàn)多層焊接，提高工作效率？是我這次試驗要突破的難點，也是實現(xiàn)橫梁組成可行性焊接的前提和實現(xiàn)焊接機械化的根本。

在很久前老機械手廠方維修時，我曾經(jīng)和IGM服務(wù)人員談起過“多層焊”的機械手編程工作方式，但考慮到雖然效率很高，可是在程序編輯時非常復(fù)雜不容易掌握，應(yīng)用時對操作者要求較高，而且工作過程是連續(xù)的，一旦中斷很容易導(dǎo)致焊接過程無法繼續(xù)的情況，當(dāng)時的生產(chǎn)也沒有這方面的要求，只是簡單介紹了一下其焊接時的過程并沒有涉及到程序的編輯。究竟如何實現(xiàn)“多層焊接”（其運行方式為只確定一條焊縫的軌跡，后續(xù)的多道焊接軌跡以第一層的軌跡為參考，并且可以進行方位角度的調(diào)整，運行時不在進行找點修正等過程）我憑借對IGM機械手性能的了解，根據(jù)206P側(cè)梁焊接程序的編輯方式作為模型，就如何實現(xiàn)多層錯位、有順序的排列焊接，利用廢鋼進行了大量的多層焊試驗。從根本無法實現(xiàn)程序運行、運行程序但不能按照假想位置焊接、實現(xiàn)順序焊接但無法實現(xiàn)層間引弧收弧的錯位，從具有基本的程序模型到如何實現(xiàn)批量的模型調(diào)用，解決每條平面堆焊焊縫都要進行5到6組位置設(shè)置的繁瑣，實現(xiàn)平面堆焊如何實現(xiàn)環(huán)焊縫堆焊，等等通過大量的編程嘗試和數(shù)據(jù)調(diào)整，逐步的優(yōu)化，現(xiàn)在已經(jīng)完全掌握了多層焊的程序編輯方式，并且融合進了電弧傳感和多層焊的優(yōu)點，對如何高效率高質(zhì)量的實現(xiàn)平焊縫、角焊縫和環(huán)焊縫的多層錯層焊接，積累了大量的數(shù)據(jù)和樣板�，F(xiàn)在應(yīng)用的多層焊焊接程序的基本特點是：首先編制一個樣板焊縫的程序，在樣板焊縫中都是以直線步點的方式確定一條焊縫，然后以這道焊縫為多層焊的第一道焊，在平行確定上所需要的其它2、3、4、5、6.。。。等多道焊縫，在位置上按需要互相覆蓋1/2或1/3，并通過參數(shù)的輸入確定每道焊起始結(jié)尾相對于第一道焊位置的錯移量，（可以在正負(fù)999毫米內(nèi)錯移），同時通過錯移量的控制可以實現(xiàn)分段焊接，并對每層焊針對不同的位置輸入相應(yīng)的參數(shù)確定其電流、電壓、焊接速度、擺動寬度高度和頻率。同時在各層焊順序排列的方向設(shè)置上一個參考點，以確定后續(xù)調(diào)用時的排列錯層方向。然后在工件上進行實際焊接程序編程，只確定第一道焊的位置，并在工作步點中調(diào)用提前編制的樣板焊縫，同樣根據(jù)需要設(shè)置一個參考點和樣板焊縫中的相對應(yīng)，可以實現(xiàn)橫向、縱向任意方向上的多層平行錯層覆蓋焊接。環(huán)焊縫同樣如此，只是樣板焊縫編制中只有直線步點，在調(diào)用是要轉(zhuǎn)換成圓弧步點，對焊槍角度方位的控制要困難和嚴(yán)格很多。

針對現(xiàn)在200公里動車橫梁工藝要求，在編程時各個橫梁組成座全部按同一個方向焊接并將打底和封面層獨立開來，盡可能的減少焊接變形。打底兩層，第一層打底，由于焊接過程都在坡口中運行，采用尋找確定焊接起始點，打開電弧傳感，保證焊接過程不偏移，確保底層焊熔合的質(zhì)量，利于達到超聲波探傷要求。第二層打底，由于第一層打底后坡口深度有限，且靠近圓管邊緣處深度較大，所以在焊接時與第一層錯開，滿足封面層所需要的打底深度和寬度，此時電弧傳感不僅不能保證焊接時的直線路徑不偏移反而會因傳感的存在導(dǎo)致焊接過程電弧不穩(wěn)定，焊道忽左忽右，與第一層焊熔合不良，超探中有熔合線的存在，甚至夾渣。在第二層編程時根據(jù)找點的位置是否方便，采用尋找兩組點確定直線焊接的方式，和尋找比較有代表性的一組點，采用單點尋找的方式，實現(xiàn)直線上兩個點的同時平移。這兩種方式都比較容易保證第二層焊接時的直線度和相對第一層的覆蓋寬度。表面覆蓋層，采用多層焊的編程方式，利用第二層的編程方式確定覆蓋層第一道焊的位置，在焊接工作步點上調(diào)用提前編制好的樣板焊縫，就可以根據(jù)實際需要實現(xiàn)3層4層5、6.。。。多層錯移覆蓋焊接，并容易保證各層之間相互覆蓋的寬度和高度非常均勻，通過樣板焊縫中對各道焊層引弧、收弧偏移長度數(shù)據(jù)的控制，還可以很規(guī)則的實現(xiàn)焊接長度偏移，形成類似于打磨用的三角。還可以實現(xiàn)段焊，進行打磨輔助層的焊接。

角焊縫的堆焊在縱向梁和鋼管連接處用到，編程方式同樣采用多層焊，只需要打一層底，后續(xù)的4層堆焊可以一次性焊接完成，編程區(qū)別與平焊堆焊就是樣板焊縫中每道焊的焊槍角度和高度都要進行變化。角焊堆焊利用變位器還可以以近似船形焊的位置，采用平面堆焊的方式焊接。環(huán)焊縫的堆焊，也進行了大量試驗，利用變位器和焊槍的同步動作，使整個焊接過程近似于平面堆焊或者角焊縫堆焊，但由于現(xiàn)有機械手焊槍的限制，以及變位器和焊槍同步動作需要的空間大，焊槍規(guī)則擺動困難，導(dǎo)致焊接量有限，而且后續(xù)處理不方便，總體效率底，所以在200公里橫梁工件焊接中沒有采用。

在整個編程試驗和現(xiàn)車橫梁焊接中，突破了程序的編輯方式，困難就主要集中在如何保證各層之間的熔合質(zhì)量，進而達到后續(xù)超聲波探傷的要求上。同時，在橫梁組成時，各個組成件的尺寸控制和間隙大小決定了坡口邊沿的實際位置，在找點后確定實際焊接位置的控制上不夠準(zhǔn)確，尤其表現(xiàn)在表面覆蓋層的第一道焊上，這對表面成形影響不大，但對覆蓋層和打底層的熔合質(zhì)量有很大影響，直接影響探傷需求�，F(xiàn)在的現(xiàn)車編程找點在坡口寬度方向主要以圓管管壁作為參考，其它位置不是無法尋找就時沒有管壁作為參考更為準(zhǔn)且，所以要實現(xiàn)橫梁組成機械手焊接的批量生產(chǎn)和滿足超聲波探傷要求在橫梁組成時應(yīng)該考慮尺寸控制對機械手找點后確定坡口位置準(zhǔn)確度的影響。同時，考慮到工廠現(xiàn)有設(shè)備情況，單就橫梁組成平面堆焊利用單軸變位器機械手焊接的可行性進行了驗證，通過位置擺放和行走試驗，是完全可以實現(xiàn)的。并且在現(xiàn)在的200公里橫梁組成現(xiàn)車機械手焊接中進行了實際表現(xiàn)。

此次200公里動車橫梁組成機械手焊接試驗，過程較長，在編程過程中，得到了橫梁班師傅以及技術(shù)工程部和分廠相關(guān)人員的大量幫助和支持，在大量試驗的基礎(chǔ)上，獲得了大量的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，更在IGM程序編輯上取得了很大的突破并積累了相當(dāng)珍貴經(jīng)驗和數(shù)據(jù)參考，為進一步優(yōu)化程序，提高產(chǎn)品質(zhì)量和后續(xù)實際生產(chǎn)需要以及實現(xiàn)焊接機械化奠定了基礎(chǔ)。

劉建樹

201*.

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