祁卫东
中车大同电力机车有限公司 山西省大同市037038
摘要：构架是支持机车运行的主要部件之一，焊接质量的好坏直接关系到机车运行是否安全，本文着重介绍焊接机器人的特点，并对机车构件生产过程中焊接机器人的实际应用进行探讨、分析和论述。
关键词：焊接机器人；电力机车；构架质量；运行安全；应用研究
前言
构架是支持机车运行的主要部件之一，焊接质量的好坏直接关系到机车运行是否安全。在传统的焊接过程中，大多依赖于人工操作，如今随着科学技术的不断发展，在机车构架的焊接生产领域已经实现了焊接机器人的普及和应用，这不仅可以使焊接质量变得更加稳定，对生产效率的提高也有着重大意义。
1.焊接机器人应用的主要特点和组成部分
随着工业4.0时代的如期而至，在电力机车的焊接生产领域中，焊接机器人的普及应用已经发展到了足够成熟的地步。路内机车企业基本都是选择奥地利、德国等国家生产的焊接机器人，其中最具代表性的是IGM和CLOOS焊接机器人。随着我国经济实力的不断提高以及产业结构的多元化发展，焊接机器人国产化已成为一种必然趋势，相信在不久的将来，我国的机器人行业一定能在世界相关领域中独树一帜。
1.1相比传统的人工焊接方式，机器人焊接的主要特点包括以下几个方面：
（1）焊接质量更加稳定，具有更高的安全性和可靠性
焊接机器人采取编制与参数设定的手段，可以确保每一条焊缝的焊接参数都在预期范围内，排除了人为因素带来的影响，整体焊接质量会变得更加稳定，有效避免了错误操作的发生。
（2）对操作者的要求相对较低
在传统的手工焊接过程中，操作者需要具备一定的能力才可以确保每一条焊缝位置都处理到位，而焊接机器人只需安装上变位器，就能达到绝大多数的生产标准。
（3）节省了大量的人工成本，工作效率变得更高
以往的钢结构焊接属于典型的劳动密集型操作，通过引入焊接机器人进行焊接，不仅节省了大量的人工成本，而且机器人不需要休息，只需定期进行维护即可，因此不论是工作效率还是产品质量，都要比传统的人工操作更加出色。
（4）工人的劳动条件得到明显改善
在焊接机器人的工作过程中，工人不需要再像以前一样接受焊接飞溅、烟雾、弧光产生的刺激，工作量也减少了很多。
1.2焊接机器人的组成部分
主要包括本体、示教器、焊接系统、控制系统、烟尘净化系统、行走系统、焊接工装夹具系统和悬挂系统等。其中，本体部位使用的是六轴旋转关节式设计，确保在运行过程中能够始终保持最合理的焊接角度。
焊机系统：由焊接电源、实时跟踪激光传感器、送丝机构、焊枪喷嘴清理装置及焊枪等部分构成。在混合气体保护焊条件下，焊接电源可以确保每一条焊缝都能达到指定标准。焊枪喷嘴清理装置，由启动焊枪清理增压器和配备剪丝器的机械式焊枪清理装置组成。实时跟踪激光传感器的作用是进行激光补偿，简单来说就是激光传感器的一个自动装卸过程。
变位机和焊接夹具系统：变位机具有满足要求的强度，可以在较强的冲击作用下保持正常工作状态。变位机的结构与工件的焊接没有直接联系，只是经过翻转让每一条焊缝都能满足生产要求。夹具和工装的装夹过程必须一步到位，在变位器进行翻转时，工件要始终处在指定位置不能有一丝窜动的情况发生。焊接夹具与工件的接触点即为夹持部件的安装位置，要求能够随时更换，具备耐磨、高强度等基本属性。夹具和工装不会对焊接机器人的工件加工、寻踪定位等过程产生任何影响，其存在的意义仅仅是为了让被焊工件的特性和生产工艺过程能够满足相关要求而已。
焊接烟尘净化系统：对焊接烟尘进行多次过滤并要符合相关要求才能进行排放，过滤器的自净化功能可以将过滤效率把控在98%及以上，同时对焊接质量的稳定性也不会产生任何影响。
2.焊接机器人在机车钢结构焊接生产过程的重要性
2.1.机车钢结构使用焊接机器人的实际意义
现目前，我国机车钢结构焊接工作也使用了大量的焊接机器人，焊接机器人本身具有良好的稳定性，可以有效的提高焊接的生产质量，对于机车焊接的过程当中焊缝的数值要求较高，人工焊接的过程当中因为焊接的速度较快很容易出现数值的差异，并且焊接机器人确保焊缝的数值保持在一个稳定的状态，保障焊缝的数值保持一致。
对于机车焊接工作当中使用人工焊接会导致操作人员的身体健康出现问题，在焊接的过程当中很容易出现烟雾以及灰尘等等情况，对于焊接人员造成非常严重的副作用，并且在人工焊接的过程当中需要搬运较为沉重的工具，使用焊接机器人可以有效的避免这样现象的出现，定期的对于焊接机器人进行相应的维修和升级工作，可以有效的提高焊接工作当中的实际效率。
2.2.焊接机器人在对于机车钢结构的生产过程当中的应用
焊接机器人在实际的工作过程当中通过对于工作台的变位实现焊接工作，焊接机器人在焊接的前期需要进行相应的配件工作，在配件工作完成之后操作人员进行装夹，可以大幅度的提高效率，根据生产弓箭的实际要求，工作人员需要对于装配点焊接加具以及正式焊接加具，并且在焊接过程当中使用焊接的工作台，让机器人和工作台有效的结合，提高整体的效率。在焊接机器人的工作过程当中除尘设备是最主要的设备，焊接工作当中会出现大量的灰尘，导致影响焊接机器人的实际寿命，所以在焊接机器人使用过程当中需要特别重视除尘设备，除尘系统针对工作房以及焊接机器人自身的除尘系统需要进行完善。
3.焊接机器人在构架焊接过程中的实际应用
构架是机车转向架众多部件连接的主要载体，是承重与传力的核心媒介，在电力机车的走行过程中，车体及其上部设施重量的垂直载荷和因振动引起的垂直附加动载荷及牵引产生的离心力、牵引力等都是由构架部分承载，所以构架只有具备了较强的刚度与强度，才能实现机车的安全运行。构架的组成部分包括两个横梁、侧梁、牵引横梁、前、后端梁及多个支座。构架组焊完成后，大多是以封闭的“目”字箱型结构呈现出来。
构架侧梁，从整体上看就是一个大型的箱子，组成结构十分复杂，主要包括上盖板、下盖板、隔板及立板几个部分，由Q345E材料制成，焊接性较好。测量组装结束后就交由焊接机器人完成后续的焊接工艺，因为需要消耗大量的编程时间，焊缝长度过大、机械手的摆放自由度有限且焊脚要求严格等各方面原因，所以就需要具备一定的编程技能，才能顺利完成这项任务。在变位机上，只要固定好工件的位置，如果焊缝出现了较大的偏差，就得在编程过程中对变位机进行实时调整，及所谓的船形焊接工艺。通过对机器人各轴位置的多次调整，确保焊枪相对接头的位置、角度和焊丝伸出长度等均处在合理范围内。
4.焊接机器人应用过程当中出现的问题以及相应的措施
机器人的焊接使用的是二氧化碳混合气体保护，在焊接的过程当中出现的问题有外观较差，出现咬边，飞溅，气孔等等，具体的分析如下所示
如果出现外观成型效果较差，我们需要考虑坡口的尺寸以及角度等等因素，进行相关的调整分析
如果出现咬边，飞溅现象较为严重，我们需要考虑焊接的参数的选择，焊枪的角度以及位置等等，适当的调整焊接的参数以及姿态，保障焊接位置的稳定。
如果出现气孔，焊接速度焦块，气体的保护存在问题，工件的底漆存在问题，我们需要进行相应的调整。
参考文献
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