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液压支架结构件自动焊接系统的研究与应用

完成单位:山东兖矿智能制造有限公司

登记编号:ZSXC-05-J-2-491      登记年份:2022      登记日期:2022-06-27

项目概况
1.项目简介 本项目根据液压支架结构件特点,对焊接机器人进行配置选型,并对焊接过程工艺进行综合研究,构建液压支架结构件自动化机器人焊接系统。研究非平位置及狭窄空间焊缝自动化焊接、Φ1.6mm焊丝应用等关键技术;对等强小断面焊缝进行优化;研制一次吊装定位即可对不同工件执行程序的工装,减少翻转次数;生产过程中优先采用机器人焊接、人工仅进行补焊的生产模式,将切割下料、坡口加工、压型、机加工、拼装、预热等工序与整个含自动化焊接的工序相匹配,均衡各工序生产节拍,实现新旧动能转换工作提出的机械化换人、自动化减人的目标,降低焊接成本,提升公司生产的自动化水平以及生产效率,稳定和提高液压支架的焊接质量,改善工人劳动强度,为生产安全、可靠、高质量的综采液压支架提供有力的技术、设备和工艺保障。 项目实施后每年可为公司新增结构件产量7862.4吨,减少电焊工42人,降低结构件制造成本885.13万元,其中不合格品返修费用降低353.81万,人工工资节约504万元,焊丝材料费减少27.32万元。 2.创新点 (1)研发出应用于液压支架三大件基于机器人焊接工作站的智能生产模式。打破原有粗放的人工拼焊工件交叉周转的生产模式,应用机器人焊接工作站替代了部分人工,形成了机器人焊接为主,人工补焊为辅的液压支架结构件焊接智能化、数字化、柔性化、一字流式的生产管理模式。 (2)通过对机器人焊接工艺研究,提出提高焊接效率、提高焊接质量的手段和措施,制定针对液压支架结构件焊接的自动焊作业指导书。制定并下发了机器人焊接过程工艺,规范了从机器人焊接工位接收工件到焊接完成全过程的操作流程、注意事项、参数调整范围、参数应用代码等,对于过程检测、层道排布、接头错开等关键指导内容,执行工艺可视化,在行业内做到第一份支架结构件机器人焊接作业指导可视化工艺文件。 (3)研发自动化焊接结构件工件编码,与质量追溯相融合,为下一步数据化生产管理提供了理论和技术支撑。在程序文本内写入了数字和字母的焊接程序,在焊接工件编码时可直接调出焊接,下一步车间投入生产管理系统后,可直接联网,自动排列各工位焊接工件的编码并焊接,对于工件大小尺寸不同的,根据传感位置,焊接编码还可以使用缩放功能自动调整大小。 (4)充分利用焊接机器人高速运动的优点,使用Φ1.6焊丝替代人工焊接使用的Φ1.2焊丝,经验证后完全满足工艺要求,形成应用Φ1.6焊丝的自动焊接工艺规程(WPS),单位时间内提高熔覆量25%(6kg/h提升至7.5kg/h),降低焊丝成本5%,节约成本27.32万/年。 (5)结合目前结构件焊接工艺现状,研究适用于液压支架高效率高质量的焊接工艺,从钢板下料、坡口加工、压弯、拼装、预热等工序,与机器人自动化焊接工艺相融合,达到高效率、高质量焊接。 (6)通过大量的试验验证,确定了机器人平焊、爬坡焊和立向上焊的焊接参数,编写可直接调用的LIST参数代码,实现特殊焊缝焊接程序的标准化和模块化。