李宗旺

（江門市科業(yè)電器制造有限公司，江門 529075）

在當(dāng)今的工業(yè)制造領(lǐng)域，自動(dòng)焊接技術(shù)是保證產(chǎn)品性能的重要技術(shù)。雖然自動(dòng)焊接技術(shù)提高了生產(chǎn)效率，但是它仍然面臨著焊接質(zhì)量控制、成本優(yōu)化和市場(chǎng)需求適應(yīng)等多重挑戰(zhàn)。本研究著眼于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的技術(shù)應(yīng)用，分析其在自動(dòng)焊接工藝中的作用，探討如何通過(guò)定制化設(shè)計(jì)和集成先進(jìn)控制系統(tǒng)，如可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)數(shù)控（Computer Numerical Control，CNC）系統(tǒng)，優(yōu)化焊接參數(shù)，控制焊接質(zhì)量，降低成本。分析非標(biāo)設(shè)備在提升焊接效率和質(zhì)量方面的優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合實(shí)際案例，展示其解決自動(dòng)焊接挑戰(zhàn)的能力。

1 非標(biāo)設(shè)備概述

非標(biāo)設(shè)備，即非標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備，指通過(guò)特別定制或特定制造以滿足特殊工業(yè)生產(chǎn)需求的設(shè)備。在自動(dòng)焊接領(lǐng)域，這類設(shè)備通過(guò)與先進(jìn)的控制系統(tǒng)（如PLC系統(tǒng)和CNC 系統(tǒng)）進(jìn)行集成，顯著提升了焊接工藝的精度和一致性。非標(biāo)設(shè)備能夠進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)，適應(yīng)復(fù)雜和多變的工業(yè)生產(chǎn)需求，優(yōu)化焊接參數(shù)，控制焊接質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，從而有效提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。在自動(dòng)焊接過(guò)程中應(yīng)用此類設(shè)備，不僅解決了傳統(tǒng)焊接面臨的質(zhì)量控制和成本優(yōu)化方面的挑戰(zhàn)，還能精確執(zhí)行復(fù)雜的焊接任務(wù)，增強(qiáng)工業(yè)制造行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。目前，非標(biāo)設(shè)備在工業(yè)制造中扮演著至關(guān)重要的角色，為技術(shù)創(chuàng)新和行業(yè)發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支撐。

應(yīng)用非標(biāo)設(shè)備的核心目的在于為特定的工業(yè)制造提供定制化解決方案。例如，在工業(yè)制造中，非標(biāo)設(shè)備能夠精確處理復(fù)雜的焊接任務(wù)，這是傳統(tǒng)方法難以實(shí)現(xiàn)的功能[1]。在葉輪制造過(guò)程中，精確焊接保證了葉片的均衡性和耐用性。通過(guò)高級(jí)的控制系統(tǒng)和精確的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，非標(biāo)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的焊接功能，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。

非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計(jì)涉及如下內(nèi)容。第一，高級(jí)控制系統(tǒng)。集成先進(jìn)的PLC 或CNC 技術(shù)，精確控制焊接過(guò)程，控制內(nèi)容包括速度、路徑和溫度。第二，自適應(yīng)焊接技術(shù)。根據(jù)不同的任務(wù)和材料類型調(diào)整焊接參數(shù)，優(yōu)化焊接過(guò)程。第三，精確的運(yùn)動(dòng)控制。使用高精度伺服電機(jī)和精細(xì)調(diào)校的機(jī)械臂，在三維空間中執(zhí)行焊接任務(wù)[2]。第四，耐用材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。確保長(zhǎng)期高強(qiáng)度工作的可靠性和耐用性。

2 非標(biāo)設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

在處理不規(guī)則形狀或多材料工件時(shí)，非標(biāo)設(shè)備展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。例如，對(duì)于工業(yè)風(fēng)扇的葉輪焊接，非標(biāo)設(shè)備能夠根據(jù)葉輪的形狀和材質(zhì)，自動(dòng)調(diào)整焊接路徑和速度，確保焊接接頭的均勻性和強(qiáng)度。在重型機(jī)械制造過(guò)程中，非標(biāo)設(shè)備主要用于焊接大型構(gòu)件。傳統(tǒng)的焊接方法處理大型、形狀不規(guī)則部件較為困難。非標(biāo)設(shè)備通過(guò)其高級(jí)的控制系統(tǒng)，能夠精確導(dǎo)航焊接路徑，即使對(duì)于復(fù)雜的幾何形狀也能保持焊接質(zhì)量。此外，通過(guò)自適應(yīng)技術(shù)，非標(biāo)設(shè)備能夠根據(jù)不同部件的厚度和材質(zhì)自動(dòng)調(diào)整焊接參數(shù)，確保焊接深度和強(qiáng)度一致。

非標(biāo)設(shè)備利用先進(jìn)的控制系統(tǒng)，如PLC 系統(tǒng)和CNC 系統(tǒng)，高度精確控制焊接過(guò)程[3]。這些系統(tǒng)能夠精確調(diào)節(jié)焊接參數(shù)，如速度、路徑、溫度及壓力等，確保焊接質(zhì)量具有的一致性。

此外，非標(biāo)設(shè)備能夠適應(yīng)多樣化的焊接需求。通過(guò)自適應(yīng)焊接技術(shù)，這些設(shè)備可以根據(jù)不同的工件材質(zhì)和厚度自動(dòng)調(diào)整焊接參數(shù)，從而在保持焊接質(zhì)量的同時(shí)提高效率。在處理復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)時(shí)，非標(biāo)設(shè)備使用高精度伺服電機(jī)和精細(xì)調(diào)校的機(jī)械臂，可以在復(fù)雜的空間路徑上執(zhí)行精確的焊接任務(wù)，這對(duì)于工業(yè)風(fēng)扇的葉輪制造等復(fù)雜產(chǎn)品至關(guān)重要[4]。非標(biāo)設(shè)備的使用還顯著提高了生產(chǎn)效率和靈活性。在大型或異形工件的焊接中，如風(fēng)扇葉輪或其他大型機(jī)械部件，非標(biāo)設(shè)備通過(guò)其高級(jí)控制系統(tǒng)和靈活的機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以快速適應(yīng)不同的生產(chǎn)需求。這種靈活性使得生產(chǎn)線能夠迅速調(diào)整以適應(yīng)市場(chǎng)變化，同時(shí)能有效減少材料浪費(fèi)和生產(chǎn)成本。

非標(biāo)設(shè)備在自動(dòng)焊接工藝中的應(yīng)用不僅提高了焊接質(zhì)量和效率，還為適應(yīng)多變的市場(chǎng)需求提供了有效的技術(shù)支持。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，非標(biāo)設(shè)備能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)高效率和高質(zhì)量焊接的嚴(yán)格要求。

3 非標(biāo)設(shè)備的應(yīng)用

定制化焊接設(shè)備的應(yīng)用顯著提升了焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率。以定制化的桑塔納后橋焊接生產(chǎn)線為例，該生產(chǎn)線采用特殊設(shè)計(jì)的工作站結(jié)構(gòu)，結(jié)合專門設(shè)計(jì)的夾具和自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)，旨在提升效率和質(zhì)量。工作站配備了2 套夾具，安裝在可移動(dòng)的滑動(dòng)小車上，使得帶有工件的2 個(gè)夾具可以輪流進(jìn)入焊接區(qū)進(jìn)行作業(yè)，操作人員可同時(shí)在另一側(cè)進(jìn)行裝卸工作。這種交叉作業(yè)的模式，實(shí)現(xiàn)了焊接與工件裝卸同步進(jìn)行，節(jié)約了30%的時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。定制化的雙夾具滑軌系統(tǒng)通過(guò)2 條滑軌向焊接站持續(xù)供料，不僅保持了高度可靠性，而且對(duì)焊接工件的外形和尺寸具有一定的適應(yīng)性，通常適用于直徑不超過(guò)0.6 m 的工件。

在生產(chǎn)線上應(yīng)用這種定制化的焊接設(shè)備，顯著提高了焊接效率，同時(shí)保持了工件的高質(zhì)量和一致性。通過(guò)引入高度自動(dòng)化的焊接工藝，大幅減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)環(huán)境，并確保焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性。這種設(shè)備在POLO 下?lián)u臂焊接生產(chǎn)線等多個(gè)場(chǎng)合均得到了有效應(yīng)用，展示出定制化焊接設(shè)備在工業(yè)制造中的廣泛適用性和顯著效益。

3.1 應(yīng)用案例

在帕薩納后橋焊接生產(chǎn)線上，通過(guò)高度自動(dòng)化的焊接工藝和非標(biāo)設(shè)備，顯著提高了焊接效率。在帕薩納后橋焊接生產(chǎn)線中，特別定制的非標(biāo)設(shè)備起到了關(guān)鍵作用。這些設(shè)備包括專門設(shè)計(jì)的夾具和變位機(jī)，均是為了滿足特定的焊接需求而定制的。例如，設(shè)計(jì)的夾具能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的車架結(jié)構(gòu)，而變位機(jī)則能夠精確調(diào)整工件位置，便于機(jī)器人焊接。這些非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計(jì)不僅提高了焊接的準(zhǔn)確性和效率，而且極大減少了因設(shè)備限制造成的生產(chǎn)中斷。

該生產(chǎn)線采用了帶變位機(jī)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)+焊接機(jī)器人的工作站。工作站由2 副帶變位器的夾具和1 個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)組成，結(jié)構(gòu)緊湊。2 副夾具可以同時(shí)進(jìn)行不同的焊接程序，滿足不同的工藝要求。在該系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)機(jī)器人在一副夾具上焊接工件時(shí)，操作工可以在另一副夾具上進(jìn)行裝卸工作。這種布局可以提高機(jī)器人的利用率，是目前使用最廣泛的一種形式。

為提升焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性，采用了工具中心點(diǎn)（Tool Center Point，TCP）自動(dòng)校零技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)激光傳感器和固定支座，記錄焊槍經(jīng)過(guò)TCP 支座時(shí)的數(shù)據(jù)，并與最初設(shè)定值進(jìn)行比較。當(dāng)TCP 發(fā)生偏離時(shí)，機(jī)器人自動(dòng)運(yùn)行校零程序，調(diào)整各軸的角度，快速恢復(fù)TCP 零位，以減少焊槍與夾具的碰撞。

該工具站應(yīng)用廣泛，在別克副車架焊接線、賽歐后橋焊接線、帕薩特副車架焊接線等多個(gè)生產(chǎn)線上均有應(yīng)用。通過(guò)高度自動(dòng)化和技術(shù)創(chuàng)新，不僅顯著提升了生產(chǎn)線的效率和焊接質(zhì)量，而且降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)環(huán)境。

3.2 應(yīng)用成效分析

在使用高度自動(dòng)化的焊接系統(tǒng)后，焊接效率提高了約30%，焊接質(zhì)量也得到顯著提升。這主要是因?yàn)閼?yīng)用的高度定制化的非標(biāo)設(shè)備，更適應(yīng)特定的焊接需求和工藝，可以實(shí)現(xiàn)更加高效和精準(zhǔn)的焊接操作。例如，通過(guò)將特別設(shè)計(jì)的夾具和變位機(jī)與焊接機(jī)器人相配合，使機(jī)器人在一副夾具上焊接工件時(shí)，操作工可以在另一副夾具上裝卸工件，從而使機(jī)器人的利用率超過(guò)90%。

在焊接質(zhì)量方面，焊接接頭的一致性提高了40%，焊接變形減少了50%。非標(biāo)焊接設(shè)備使焊接過(guò)程更加精細(xì)和可控，大幅提升了焊接接頭的質(zhì)量和一致性。例如，特制的焊接頭和精確控制系統(tǒng)的應(yīng)用，確保了焊接深度和強(qiáng)度的均勻性，顯著減少了焊接變形和缺陷。非標(biāo)設(shè)備能夠根據(jù)不同材料的特性自動(dòng)調(diào)整焊接參數(shù)，進(jìn)一步提升焊接質(zhì)量[5]。此外，質(zhì)量的提升主要得益于焊接系統(tǒng)的高精度控制和TCP 自動(dòng)校零技術(shù)的應(yīng)用。這些技術(shù)的應(yīng)用減少了焊槍與夾具間的碰撞，確保了焊接路徑的準(zhǔn)確性，從而提升了焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性。這種效率和質(zhì)量的提升，直接提升了整個(gè)汽車制造行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。高效率和高質(zhì)量的焊接工藝使得汽車制造商能夠快速響應(yīng)市場(chǎng)變化，提供更多樣化和高質(zhì)量的汽車產(chǎn)品，從而在市場(chǎng)上保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

在降低勞動(dòng)強(qiáng)度與改善勞動(dòng)環(huán)境方面，非標(biāo)設(shè)備的應(yīng)用顯著降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境。非標(biāo)焊接設(shè)備，如智能控制夾具和高精度變位機(jī)，減少了人工操作的需求，從而減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。這些高度自動(dòng)化和精確控制的設(shè)備，縮短了工人在高溫和有害環(huán)境下的工作時(shí)間，提升了整體的工作安全性。通過(guò)采用這些定制化的非標(biāo)設(shè)備，不僅可以提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量，還能有效減輕工人的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，創(chuàng)造一個(gè)更加安全、舒適的工作環(huán)境。

4 非標(biāo)設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新

非標(biāo)設(shè)備在汽車底盤焊接中的應(yīng)用，不僅展示了自動(dòng)化焊接技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中的重要性，還為未來(lái)焊接技術(shù)的發(fā)展提供了新的方向。

TCP 技術(shù)通過(guò)精確控制焊槍的位置和角度，大幅提升了焊接過(guò)程的準(zhǔn)確性。這項(xiàng)技術(shù)在焊接路徑復(fù)雜或焊接部位難以接觸的情況下顯示出優(yōu)勢(shì)。通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)整焊槍位置，TCP 技術(shù)減少了焊接缺陷，提高了焊接質(zhì)量，尤其是在高精度要求的焊接作業(yè)中。

雙絲高速焊接技術(shù)同時(shí)使用2 根焊絲，顯著提高了焊接速度和生產(chǎn)效率。這種技術(shù)特別適用于大批量生產(chǎn)，如汽車底盤焊接線，不僅加快了焊接速度，還保持了焊接質(zhì)量的一致性。

這些技術(shù)的應(yīng)用極大增強(qiáng)了非標(biāo)設(shè)備處理復(fù)雜焊接任務(wù)的能力。例如，在汽車底盤焊接中，常常需要應(yīng)對(duì)多變的焊接角度和復(fù)雜的焊接路徑。使用這些先進(jìn)技術(shù)，焊接系統(tǒng)能夠更靈活地適應(yīng)復(fù)雜的工況，確保焊接質(zhì)量和效率。引入這些創(chuàng)新技術(shù)后，生產(chǎn)線的靈活性和適應(yīng)性顯著增強(qiáng)，能夠快速適應(yīng)不同的焊接任務(wù)和變化，從而滿足多樣化的生產(chǎn)需求。

5 結(jié)語(yǔ)

在工業(yè)制造的復(fù)雜環(huán)境中，非標(biāo)設(shè)備在自動(dòng)化焊接工藝中的應(yīng)用具有顯著優(yōu)勢(shì)。通過(guò)集成高級(jí)控制系統(tǒng)，非標(biāo)設(shè)備不僅提升了焊接過(guò)程的精度和效率，還顯著降低了材料浪費(fèi)，并增強(qiáng)了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)完整性與安全性。通過(guò)分析實(shí)際案例發(fā)現(xiàn)，非標(biāo)設(shè)備在復(fù)雜和大規(guī)模項(xiàng)目中展現(xiàn)出高效率、高質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)，充分證明了其應(yīng)用價(jià)值。非標(biāo)設(shè)備的應(yīng)用不僅推動(dòng)了制造業(yè)向自動(dòng)化、智能化的方向轉(zhuǎn)型，還為行業(yè)技術(shù)水平的提高和創(chuàng)新能力的增強(qiáng)做出了重要貢獻(xiàn)。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，非標(biāo)設(shè)備將在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用。