起重机主梁智能制造探索与实施

起重机主梁智能制造探索与实施

李岳峰

河南锐飞机械设备有限公司  河南新乡 453400

摘要：本文针对起重机主梁智能制造的突出技术难点,以特殊工艺装备改变构件所固有的特性“柔”为手断,使主梁的组成构件由“柔”变“刚”,从而提升起重机主梁构件组装的精度与可靠性,进一步通过整合工序、工艺及产品结构的改变,打通了传统的单件、小批量大型结构件流程制造的诸多瓶颈,使单件、小批量大型结构件实现智能制造成为可能。

关键词：起重机;主梁;大型结构件;智能制造;路径;

1现有的生产方式

主梁腹板上均有防止变形和增大刚性的纵向角钢,筋板根据结构需要有大筋板和小筋板两种。其中,主梁腹板厚度为6-8主梁盖板厚度为6-24主梁腹板高度≤1600主梁跨度≤28500;主梁筋板宽度≥340。

现有主梁制作主要依靠人工操作、手工焊接与半自动焊接来完成。制作流程:盖板的组对焊接、角钢与腹板组对焊接、筋板与上盖板组对焊接、腹板与盖板及筋板组对、π形梁内缝焊接、π形梁与下盖板组对、抽头制作、主梁四条外缝焊接、检验,桥架组装工序。

这种人工生产方式是最传统的生产方式。工人劳动强度大,生产效率偏低,无法充分保证焊接质量;而且焊接车间的实时控制能力较弱,易受设备故障、物流不同步等因素的影响,导致在制品库存积压偏高、资金周转率偏低、管理成本过高、停工待料时间过长、采购提前期需要大幅提前。

2主梁生产线的要求

2.1主梁组成构件的下料精度

主梁由盖板、大小筋板、腹板、角钢等构件组成,各构件的下料工艺要求有所不同。盖板采用半自动火焰切割下料,盖板宽度偏差≤2mm,每10000mm长的盖板下料产生的水平旁弯≤5mm。大小筋板采用等离子数控整体下料,尺寸偏差≤1mm,垂直偏差≤H/1000,平面度≤2mm。腹板利用卷板开卷校平后采用等离子数控整体下料,无接长焊缝,保证同一根主梁两块腹板拱度的一致性,腹板下料后带有拱度。角钢为外购件成品,无需下料工艺要求。

主梁生产的主要工序及其顺序为:筋板与上盖板组对焊接、腹板与盖板及筋板组对、π形梁内缝焊接、π形梁与下盖板组对、主梁四条外缝焊接。主梁生产的辅助工序为:盖板的组对焊接、角钢与腹板组对焊接;主梁生产的主要工序和辅助工序合计7个任务,分别有7个工位来一一完成。

2.3生产线各工位技术要求

1)盖板拼焊工位

盖板采用辊道传输至该工位,采用水冷紫铜单面焊双面成形工艺,机器人焊接。盖板接头正式焊接前需增加引弧板与收弧板。引、收弧板采用机械压紧的形式与盖板进行组对。盖板拼接完成后转运至缓存区,超声波探伤检验合格后,另一台机器人打磨腹板位置线处的焊缝余高。

盖板接头正式焊接前需增加引弧板与收弧板。引、收弧板可采用焊接或机械压紧的形式与盖板进行组对。

2)腹板与角钢组焊工位

腹板采用辊道运输到该工位;角钢采用智能起重机搬运到腹板上,腹板在下料时划出角钢的焊接位置曲线;角钢在腹板上的起点焊缝由人工焊接完成,后续角钢与腹板组对焊接由机械按照腹板拱度仿形自动完成。角钢与腹板的焊接采用先组对、后焊接的工艺顺序。腹板与角钢组焊完成后转运至缓存区临时存放。

3)筋板与上盖板组焊工位

上盖板通过辊道、RGV转运至工作台上,智能起重机将筋板料筐吊运至筋板焊接机器人料台上。焊接机器人抓取、调正筋板后定位,焊接机器人焊接,上盖板与筋板组焊完成后转运至下个工位。

4)腹板与上盖板及筋板组对工位

由于主梁要求有一定拱度,故已焊好筋板的盖板通过辊道运到该工位后,辊道的升降机构可调整各辊轮的高低位置以形成主梁的拱度。

已焊接好纵向角钢的腹板通过辊道、RGV运输到该工位,腹板分布在盖板两侧。将盖板两侧的翻转装置翻转腹板90°,将腹板与盖板组合。

扶正机器人与龙门压紧工装、焊接机器协同工作完成大筋板与腹板的点焊工作,焊接机器人独自完成小筋板与腹板的点焊工作。点焊好的π形梁对通过辊道转运至下个工位。

5)π形梁内缝焊接工位

点焊好的π形梁通过辊道运至该工位。翻转工装与焊接机器人协同工作焊接各筋板。焊接完内缝的π形梁通过本工位的翻转装置,将π形梁翻转至开口朝下位置。π形梁内缝焊接完成后转运至下个工位。

6)π形梁与下盖板组对工位

通过辊道将π形梁、下盖板运至该工位。下盖板通过RGV与π形梁组对,机器人点焊大筋板与下盖板的最近处。由于π形梁的腹板在大筋板之间因焊接产生收缩变形,腹板向内凹陷,需进行校正处理。可移动的吸附装置与焊接机器人协同工作点焊被吸附拉伸到正确位置的腹板。主梁抽头采用液压装置与加热装置协同工作,将加热后的下盖板与腹板头部贴合,焊接机器人点焊固定,然后通过辊道运输至下一工位。

7)主梁四条外缝焊接工位

翻转工装与焊接机器人协同工作,从主梁跨中向两端焊接主梁的四条主焊缝。主梁四条外缝焊接完成后,智能起重机将主梁转运至缓存区域,待主梁冷却后对主梁各项参数检测,检测合格后的主梁吊离生产线。

3技术难点及需要解决的问题

3.1技术难点

1)主梁尺寸大室内起重机主梁跨度小的在10m左右,跨度大的在30m左右,制造难度较大。

2)单件、小批量定单式生产由于是定单生产,生产周期较短,最大批量为10台左右,亦即生产线上有多种不同规格的主梁在同时流动,对生产线的智能化程度要求就高。

如前所述,一个是起重机主梁固有需要,不可改变;另一个则是行业特点,亦无法改变。然而,随着认识的不断提高,尤其是产业集中度的不断增加,起重机标准化程度大幅提升后,用户在采购起重机只提功能需求时,才可解决批量小、定单生产的问题。

3.2需要解决的问题

1)无论是组成主梁的盖板、腹板、纵向角钢,还是半成品的π形梁,均为柔性体,这使主梁制造过程的每一个工序都困难重重,吊运困难、定位困难、翻转困难、装配困难、焊接困难等。

2)主梁端部制作困难,下盖板需经过2次折弯与腹板贴合。当下盖板板厚小于14mm时,在生产线上通过火焰(或电磁)加热、液压压紧的方式可与腹板贴合。当下盖板的板厚大于14mm时,无论采用哪种方式,因为腹板板厚仅有6mm稳定性差,故很难贴合,还影响生产线的效率、节拍。

3)起重机有(0.9~1.4)S/1000的上拱度。按照中国的制造标准,无论何种起重机,其主梁在出厂前必需有(0.9~1.4)S/1000的上拱度。为此,腹板在下料时就已经预制了上拱,但在腹板与盖板焊接时,要解决好盖板与腹板紧密贴合的技术难题。

4)焊接后的变形。只要有焊接就会有变形,盖板的拼接焊、纵向角钢与腹板焊接等的变形可通过反变形措施来消除,但大隔板与盖板的焊接变形无法消除。当腹板与盖板组对形成π形梁时,因隔板变形而使腹板上的纵向角钢无法进入到隔板的豁口内,需要人工进行干预。在π形梁内缝焊接完成后,腹板在2块大隔板间均向内收缩,当下盖板与腹板焊接时,必须以外力将腹板内凹部分拉到下盖板合适的位置,以控制腹板在长度方向的波浪度。

5)尺寸精度低。组成主梁的各构件的制造精度低,手工制作主梁时,大隔板采用4块剪板机剪切下料的薄板拼焊而成,尺寸误差为±8mm,小隔板采用剪板机剪切下料,尺寸公差为±5mm。为适应生产线的要求,现将大小隔板改为整体等离子切割下料,其精度为±1mm。盖板每10000mm盖板下料产生的水平旁弯≤5mm,精度不高,但由于采用火焰切割,热变形难免,很难再提高其下料精度。

4结论

本文详细阐述了起重机主梁智能化制造的工序、工艺方法,及各工位的定位基准、组对方式(法)及精度、焊接方式(法)、物流方式及要求、翻转方式等内容,为进一步研究大型结构件的智能制造提供的重要的参考依据。

参考文献

[1]吴军, 王玉金, 彭生. 起重机主梁智能制造路径分析[J]. 起重运输机械, 2018, (06): 74-78.

[1]黄小伟.起重机主梁智能制造探索与实施[J].起重运输机械,2023,(17):6-9.