浅析焊接机械手在铁路客车制造上的应用

浅析焊接机械手在铁路客车制造上的应用

王强

中车大同电力机车有限公司 山西省 大同市 037038

摘要：现阶段，铁路客车制造广泛应用焊接机械手，不仅有效提高了焊接质量和焊接效率，还在一定程度上增加了客车制造经济效益。因此，本文针对无外围装置的焊接机械手以及增加传感器与变位机焊接机械手在铁路客车制造中的应用进行详细分析，希望能够为专业人士提供参考借鉴。

关键词：焊接机械手；铁路客车制造；应用

引言：

焊接机械手是一种自动焊接技术，最早起源于欧美等工业较为发达的地区，相对于手工焊而言，焊接机械手具有稳定性高、焊接效果好等多重优势。随着科学技术不断发展，我国铁路客车制造业也广泛应用了该技术，不仅提高了客车制造水平，还增加了客车制造经济效益。焊接机械手涉及范围较广，包括多种科学技术和学科，所以在应用过程中经历了较为漫长的发展阶段，所以，本文针对铁路客车制造中应用焊接机械手的情况以及存在问题进行分析，并提出针对性改进对策，旨在为提高铁路客车制造水平奠定基础^[1]。

1. 焊接机械手在铁路客车制造上的应用

当前，在铁路客车制造过程中应用的焊接机械手有两种，一种为无外围装置焊接机械手，另一种为添加传感器与变位机设备的焊接机械手，以下本文对两种焊接机械手具体应用展开深入分析：

1. 无外围装置焊接机械手在铁路客车制造中的应用

所谓无外围装置的焊接机械手，实际上就是标准的焊接机械手本体，其不涉及任何传感器或变位机设备，一般为6轴机械手，适用于焊接1.2m以下长度，并且焊接量较大的机车部件。铁路客车转向架横梁属于长方形结构，板材厚度为16mm，共4条焊缝，每个焊缝长度约1.1m左右，同时又“V”型坡口，在焊接过程中需要焊接3层，所以焊接量较大。采用无外围装置焊接机械手的同时，还要配合变位机使用，只有发挥二者协调作用，才能够以最低成本，高水平完成焊接工作。

（二）添加传感器与变位机设备的焊接机械手在铁路客车制造中的应用

1.龙门配头尾架变位机焊接机械手具体应用

这种焊接机械手主要由龙门架与标注焊接机械手两部分组成，需要将焊接机械手悬挂在龙门架上，机械手在操作过程中可以在龙门架上自由移动6cm左右，下面是可以调节行程的头尾架变位器，同时还配备了电弧传感器、自动清理焊枪以及接触传感器等装置。这种焊接机械手可以焊接铁路客车构架直侧梁^[2]。其厚度为16mm，长度为4cm ，焊缝长度大概在4m左右，需要焊接3层，具有焊接量较大的特点，采用龙门配头尾架变位机焊接机械手不仅能够为机械手操作提供充足空间，还突出了机械手的应用优越性。

2. 龙门配框架式双轴变位机焊接机械手具体应用

铁路客车准高速构架侧梁在焊接过程中，其焊缝是直线与曲线的组合。想要满足焊接需求，就要在水平位置展开焊接工作，如果采用传统单轴变位器进行焊接，需要在曲线位置采用立焊方式，否则会影响焊接效果。而采用龙门配框架式双轴变位机焊接机械手恰好能够满足焊接需求，这种焊接方法能够同时满足焊接工件与焊接受协同移动的目标，有利于保障焊接质量和焊接效率。

3.L型双轴变位器悬挂臂式焊接机械手具体应用

铁路客车侧梁以及构架摇枕等工件在焊接过程中，需要形成闭环式焊缝，如果采用以上两种焊接机械手，会导致卡具夹持位置产生焊接盲区，无法充分保证焊接质量。而采用L型双轴变位器悬挂臂式焊接机械手，将工件中心位置夹紧，能够满足焊接基本需求。另外，由于焊接件长度较长，大概在3m左右，所以在采用这种机械手时，需要将两端锁死。

4.悬臂式行走机构焊接机械手的具体应用

在铁路客车车顶焊接过程中，需要焊接2条纵焊缝，长度为25m，同时要焊接28条环焊缝，长度为3m，由于焊接量较大，采用手工焊接方式容易受各种因素影响产生质量问题，。而采用悬臂式行走机构焊接机械手，可以充分保证焊接质量。在焊接过程中，需要将2个焊接机械手悬挂悬臂式在行走机构上^[3]，在此过程中，悬臂能够在地面前后移动30m距离，能够使机械手自动完成焊接工作，同时，采用激光传感器实时跟踪焊缝，能够有效提高焊接质量。

5. 铝合金客车部件焊接机械手的具体应用

铝合金铁路客车在枕梁、牵引梁焊接过程中，也可以采用焊接机械手进行焊接。焊接设备的主要组成结构为悬臂式焊接机械手和10m轨道。需要将机械手固定在轨道上，使其能够自由移动，同时需要在轨道下方位置搭建平台，并利用气动卡具将焊接工件固定在平台上，在焊接过程中，需要配合激光传感器同时使用，如此能够全过程监督焊接情况，从而充分保证焊接质量。

2. 焊接机械手在铁路客车制造中需要注意的问题

1. 合理选择应用对象

焊接机械手适用于焊接量大、辅助时间较短或者采用其他焊接方式无法保证焊接质量的焊接工作，不仅有利于提高焊接效率，还能够突出机械手优势。而在铁路客车制造过程总，针对一些焊接工作量较小，辅助时间较长，并且结构复杂的焊接工作，如果仍然选用焊接机械手，可能焊接效率会低于手工焊以及其他焊接方式。所以在铁路客车制造中，需要合理选择应用对象，如此能够充分发挥焊接机械手的作用和价值，从而提高客车制造效率和水平。

2. 科学设计工件结构

在选择焊接机械手焊接工件时，需要提前设计好构件结构，保证机械手在焊接过程中有充足操作空间。具体来说，在焊接过程中，如果临时更换焊枪，要比更改工件结构更加困难，所以只有保证工件结构合理，才能够提高焊接质量和效率。另外，在使用焊接机械手时，传感器对V型坡口较为有效，但对打底焊缝则无法全面跟踪，所以工件结构在设计过程中，最好选择V型坡口焊接缝。

3. 保证设备配置合理

在使用焊接机械手焊接铁路客车中较厚的材料使，需要配合电弧传感器、基础传感器等设备，这些设备的作用是寻找焊接初始点，其中电弧传感器的作用是全过程跟踪焊接过程中焊缝情况，接触传感器的作用是跟踪工件表面因油污、底漆等干扰，导致跟踪困难或不准确的焊接初始点^[4]。因此，在采用焊接机械手时，需要提前确定焊接初始点位置并配置好设备，从而保证跟踪水平。

4. 保证焊接人员专业水平过关

焊接机械手在铁路客车制造实际应用中，无法完全采用国外焊接模式，其中有许多环节需要采用人工焊接方式，这就需要焊接人员提高自身综合水平，不仅要掌握焊接工艺，还要了解机械手编程，保证在焊接过程中合理操作，从而满足焊接水平。

结束语：

综上所述，焊接机械手是一个较为复杂的系统工程，随着科学技术不断发展，这种焊接系统也经历了一系列优化和完善，并逐渐又困难向灵活应用方面转变。时至今日已经收到各行各业广泛青睐，将其应用到铁路客车制造中，不仅能够提高客车制造水平，还可以创造更大化利润空间，有利于促进我国客车制造行业持续发展，因此，本文对焊接机械手进行深入研究，旨在为拓展其应用范围奠定基础。

参考文献：

[1]孙大森.铁路客车制造中焊接机械手的应用研究[J].企业技术开发,2018,35(08):55-56.

[2]方军.焊接机械手在客车制造中的应用[J].客车技术与研究,2018,33(05):43-44.

[3].焊花飞舞写人生——记中国北车集团长春轨道客车股份有限公司转向架制造中心焊接车间机械手班班长谢元立[J].新长征(党建版),2017,12(08):2.

[4]王炎金,杨景宏,宋洪龙,岳存良.焊接机械手在铁路客车制造上的应用研究[J].电焊机,2017,11(07):35-36.