焊接机器人在高速列车生产中的应用前景

随着智能制造计划的推进， 工业机器人在制造业中的应用将会飞速发展。实际上， 近年来我国每年新装机器人的台套数都在以 50％/ 年的速度在增长。对于容量较小的变压器可以用50Hz工频交流，而对于容量较大的变压器，工业上已经开始采用逆变技术把50Hz工频交流变为600～700Hz交流，使变压器的体积减少、减轻。随着机器人售价的降低和人工成本的增加， 使用机器人所带来的经济效益越来越驱动企业使用机器人进行焊接。另一方面， 机器人的性能大幅提高，经过了几十年的积累， 机器人厂商已经能够针对不同的产品形式提供成套的设备， 包括机器人本体、变位机、 离线编程系统和传感系统等， 大大降低了用户使用机器人的难度。

在高速列车生产中， 北车集团已经采用多套机器人系统进行铝合金车体的焊接， 其转向架的焊接已经可用焊接机器人来完成。由于复杂的形状和严格的质量要求， 转向架是另一种采用弧焊很难焊接的工件。在实际焊接过程中，焊接条件是经常变化的，如加工和装配上的误差会造成焊缝位置和尺寸的变化，焊接过程中工件受热及散热条件改变会造成焊道变形和熔透不均。为了获得规定的熔透， 焊缝的***要求非常关键。采用装有视觉系统的机器人已用于焊接这些工件， 其中所用的机器人带有焊接参数自适应控制的功能。

可以预见， 在高速列车生产中采用机器人焊接无疑可以提高产品质量， 为实现智能制造奠定基础。

焊接机器人将是未来重工业的底层

焊接机器人技术是工业机器人技术在焊接领域的应用，它能够根据预先设定的程序同时控制焊接端的动作和焊接过程，在不同的场合可以进行重新编程。其应用目的在于提高焊接生产率，提高质量稳定性和降低成本。

焊接机器人几个趋势和技术

1、机器人性能价格比： 机器人性能不断提高(高速度、、高可靠性、便于操作和维修)，而单机价格 不断下降。由于微电子技术的快速发展和大规模集成电路的应用，使机器人系统的可靠性有了很大提高。

2、多智能体调控技术： 这是目前机器人研究的一个崭新领域。主要对多智能体的群体体系结构、相互间的 通信与磋商机理，感知与学习方法，建模和规划、群体行为控制等方面进行研究。

3、虚拟机器人技术： 虚拟现实技术在机器人中的作用已从、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器 人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。基于多传感器、多媒体和虚拟现实以及临场感技 术，实现机器人的虚拟遥操作和人机交互。

随着电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展，自动焊接机器人, 从60年始用于生产以来，其技术已日益成熟，主要有以下优点：

1）稳定和提高焊接质量，能将焊接质量以数值的形式反映出来；

2）提高劳动生产率；

3）改善工人劳动强度，可在***环境下工作；

4）降低了对工人操作技术的要求；

5）缩短了产品改型换代的准备周期，减少相应的设备***。

因此，在各行各业已得到了广泛的应用。

电子束焊是利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。

电子束焊接因具有不用焊条、不易氧化、工艺重复性好及热变形量小的优点而广泛应用于航空航天、原子能、及、汽车和电气电工仪表等众多行业。

▲电子束焊接原理

电子束焊接工作原理

电子从电子枪中的发射体（阴极）逸出，在加速电压作用下，电子被加速至光速的0.3～0.7倍，具有一定的动能。再经电子枪中静电透镜和电磁透镜的作用，会聚成功率密度很高的电子束流。其功能是在焊接过程中自动检测并自动调节焊枪的位置，以便于始终跟随焊接位置进行焊接，焊枪与工件之间的距离始终保持恒定，从而确保了焊接质量，提高了焊接效率并降低了劳动强度。这种电子束流撞击工件表面，电子动能转变为热能而使金属迅速熔化和蒸发。在高压金属蒸气作用下，工件表面被迅速“钻”出一个小孔，也称之为“匙孔”，随着电子束与工件的相对移动，液态金属沿小孔周围流向熔池后部，并冷却凝固形成焊缝。