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2022年11月01日

零件设计与自动化焊接 - 基础件 - 机械社区 - 百万机械行业人士网络家园

从开始准备采用自动焊接工艺这一时刻起,你就应首先问自己,“我的零件是否适应自动焊接?”这一关键问题可能引导你找出答案以利用好自动焊接。 一个零件怎样适用焊接包括下列问题: 1) 如果一个零件原先使用手工焊接,如何确保其适用自动焊接? 2) 如果是一个新零件,该怎样设计才能使其适用自动焊接? 3) 现行的焊接工艺是什么(气保焊、钨级气保焊或埋弧焊等等),适用自动焊接吗?焊接工艺中有操作者需要填充的间隙吗?有变形的问题吗? 4) 焊接工艺如果有填充间隙和变形的问题,是一直存在的或可预见的吗? 5) 焊接要求是什么? 6) 焊接有特殊的外观要求和强度要求吗? 从自动焊接的角度回答这些问题。 1) 是否可以改变焊接工艺? 2) 当从手工焊接转到自动焊接工艺时,有什么途径来改善焊接工艺吗? 如果一个零件的实际问题-诸如装夹、变形或重复精度等问题未在工艺设计的考虑之内,就会给自动焊接带来很多问题。计划的全面,投资回报也是必须考虑的。 决定性因素 在自动焊接中还要考虑其它因素: 1) 零件设计 取决于自动焊接中心和变位机的选型,变位机决定零件相对于自动焊接中心的焊接位置。有些零件要求多轴运动的变位机以协调焊接;有些零件在焊接时则要求单轴的变位机来重复定位;还有零件不需配置变位机。 2) 焊缝接头设计 自动焊接需要优先考虑的是焊缝设计。在零件设计(或工艺设计)阶段,需要对焊缝接头进行评价,目的是保证焊缝接头容易重复和容易焊接。例如,搭接接头和角焊缝是较多的焊缝形式,因为这样焊缝和熔滴易控制。外角焊则较困难,因为产生裂缝或零件产生滑动。开坡口的焊接较少考虑,因为零件的定位、焊接量的变化和焊缝等不易控制。 3) 重复精度 零件和焊缝接头的重复精度是重要的因素。零件的重复精度的变化会明显放大焊缝接头的重复精度的变化。典型的焊缝接头重复精度可节约一半的焊丝。Ф1.2的焊丝是自动焊接中心常用的焊丝,焊接接头的重复精度要求是±0.584mm,重复精度的变化要求自动焊接中心控制或改变焊接工艺来适应。适应性包括焊丝导嘴探测、焊缝跟踪、起弧或断弧缺陷或使用先进的夹具进行多步焊接。 4) 焊接机头连接 焊接中心尽可能地考虑交替使用焊接机头进行焊接,焊接臂上的焊接机头不一定能焊接所有的零件的所有位置。 零件重复精度的制造过程 需要自动焊接的零件的另一个因素焊接前的零件制造。制造工序通常包括激光、等离子或氧切割,冲压、锯割、剪切、折弯等。 使用氧切割,零件有3mm的尺寸公差,氧切割成的零件装夹在夹具时,公差较大,会出现间隙,焊缝接头会明显地变化。 等离子切割可使零件的公差在1.6mm内。其公差比氧切割要小。 激光切割或其它高精度切割是更好的切割方法。因为其公差更小,可控制在0.125mm范围内。切割公差越小,零件的可重复精度就高越高。 一个简单的零件也可以通过冲压机冲压成型。这种工艺制造的零件通常重复精度高,但也会因冲压回弹而产生变形。可通过折弯机或压力机反向加压零件以减少变形。 滚压是大尺寸零件成型的常用工艺,也会产生回弹变形,其变形比冲压要小,以避免产生焊缝接头的定位问题。 锯割和剪切是两种简单零件的成型工艺方法。剪切可生产出很好的零件,也可生产出很差的零件,这取决于所使用的设备。一台好的剪切设备但没有正确地调整好,也可使零件批量性地产生公差或变形。 正确使用锯割也可获得高质量精度的切割长度。当你为了提高效率进行成捆切割时会产生窜动,其切割的质量就不好。 因此,设计零件时要考虑上述零件加工工艺因素对其焊接工艺的影响。解决这些因素,就可提高零件的成型质量,就可更容易地实现在自动焊接,保证焊接零件的尺寸和规范要求。 设计影响装夹 零件的设计直接影响其在自动焊接中的装夹,一个简单零件的尺寸规定需要试制才能确定。如果零件设计使装夹变得复杂,装夹成本就会增加,零件调整位置和焊缝接头的接缝变得更加困难。 另外要考虑的因素是当决定是否使用自动焊接中心取决于该零件是否可组合式装夹。部件的组合式结构可使大零件分解成小零件,便于装夹、装夹编程,并且在自动焊接中心上可连续作业。 当零件比较大、比较复杂时,定位预焊也是一种途径。即预焊后再由自动焊接进行。 操作者和自动焊接之间的平衡点 操作者和自动焊接之间的平衡点优化可节省时间。在这种情况下,大零件的自动焊接需要的周期也长,操作者可选择手工焊接,再用自动夹具或其它工艺手段进行定位焊接或精密焊接。这样,自动焊接中心也具有了一定的柔性。 达到这种平衡仅靠自动焊接设备对该焊接零件的适应能力,这就需要对自动焊接设备的配置、焊接的可重复性、焊接间隙大小对自动焊接设备的影响等进行评估。 比较好的平衡点是80/20分配,即操作者操作占20%,以解决设计无法解决的的间隙等所产生的焊接质量问题,自动焊接解决其余80%的焊接工作量。 实现目标 不是每一个零件都能进行自动焊接。自动化的优先目标是减少成本、增加生产量,改善焊接质量和焊接一致性。

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