前言
為適應我國高速貨物運輸的發展需要，齊車公司成功開發研制了高速貨車轉向槊，通過了測試鑒定投入生產。
高速貨車轉向架為焊接構架式轉向架，構架由2個箱形結構側梁和2個橫梁組焊而成，枕梁是由銅板焊接成的魚腹形的箱形結構梁。
為了保證高速轉向架在長期運行中動力學性能的穩定性，確保鐵路貨物高速運輸的安全，加強轉向架的關鍵部件搖枕，側梁、焊接構架等焊接質量及可靠性是非常必要的。
為此，將機器人焊接技術應用干轉向架側梁，搖枕的焊接生產是保證焊接質量，提高可靠性的有效方法。
一、工件信息
產品名稱：2E軸構架式轉向架側梁及枕梁
母材材質：Q345E
工件重量：307Kg、339Kg
工藝要求：焊接腹板與上、下蓋板之間的焊縫，坡口形式為全焊透Y型坡口或角焊縫，角焊縫焊腳尺寸為8mm。組裝間隙控制在1～3mm，定位焊間距200mm，定位焊每段長度10～20mm。
二、生產流程
側梁、枕梁：組對→焊接→探傷
三、焊接工藝
所有焊縫均采用MAG焊，焊絲牌號SM-70，直徑φ1.2mm，保護氣體Ar80%+CO，20%。每條焊縫分兩層焊接完成，第一層打底采，第二層填充蓋面，單槍單絲焊接。
四、焊接質量要求
要求焊縫外觀成型良好，焊縫與母材圓滑過渡，焊縫不應有裂紋、弧坑、夾渣等缺陷。每100mm范圍內氣孔數不得多于2個，且單個氣孔直徑不得大于2mm。
五、機器人焊接系統配置
整個系統由德國KUKA KR16工業機器人，龍門式移動滑臺裝置，L型雙軸變位機2臺、焊接電源TS5000（奧地利福尼新）、水冷焊槍系統（德國賓采爾）及清槍剪縫裝置等構成，電壓穩壓器，并預留焊煙排塵接口。
整個系統由機器人控制柜集中統一控制，自動按照設定的程序完成焊縫尋找定位、焊縫跟蹤，焊接參數控制，焊接質量控制、焊接順序，清槍等功能。
CLV03 1-單軸移動龍門式移動滑臺，行程為7米，適用于機器人的懸掛安裝，由伺服電機驅動減速器，通過獨有的齒輪齒條無間隙傳動技術，使驅動溜板在兩組直線滑軌上滑行。龍門架運動采用的伺服電機和伺服驅動為機器人的外部軸，由KRC2機器人控制器控制實現聯動。
六、操作流程
6.1 工件裝夾
操作人員使用行車將組對好的工件安裝在變位機上的焊接夾具，按“加緊”按鈕將工件定位夾緊，退出機器人工作區域，雙手按下操作臺上的“開始”按鈕，向機器人系統發出“工件到位，開始自動焊接”的指令，機器人系統執行程序開始自動焊接。
6.2 機器人焊接
自1962年美國推出世界第一臺Unimat型和Versatra型工業機器人以來，2005年底全世界已有大約260萬臺工業機器人投入生產應用。這其中大約半數是焊接機器人。隨著現代高技術產品的發展和對焊接產品質量，數量的需求不斷提高，以焊接機器人為核心的焊接自動化技術已有了長足的發展。近25年來，焊接技術的發展比任何時期都快，從過程的控制到焊接工藝和裝備都不斷有新的突破，為焊接生產向優質，高教，低成奉的方向發展提供了前所未有的良好條件。焊接過程的自動化，機械化是機械制造企業焊接生產技術改造的主要方向。因為采用了機械化，自動化的焊接設備會使焊接車間的生產效率提高2～4倍，改善及穩定焊接質量，減少廢品或返修量，降低成本，并能形成一個比較清潔文明和安全衛生的勞動環境。同時由于市場競爭加劇，產品趨向個性化，生產批量越來越短，使得常規的生產方式難以適應。出路只有一條，那就是加速技術改造，用生產的柔性化和自動化解決造一矛盾。
目前我國焊接生產的機械化，自動化水平還很低，根據1995和1997年我國焊接材料生產的統計數據，全年焊接材料總產量已達70～80萬噸，而各種焊絲的產量才約為8萬噸，我國的焊接機械化自動化率，按熔敷金屬量來計算，近幾年一致徘徊在20%左右。既使再考慮各廠自行進口的那部分氣電焊和埋弧焊悍絲的話，自動化率也不會超過25%，仍達不到日本1973的35%的水平，而和世界工業發達國家當前的60%相比，差距是明顯的。據國際機器人聯合會及聯合國歐洲經濟委員會統計及預測，1996年到2000年期間，工業機器人的需求量以每年13%的速度增長，到2002年，全世界將有近140萬臺機器人投入使用。從世界上工業機器人應用的統計結果來看，主要應用領墟是焊接。所以說，從現在開始到2010年，將會是我國機械制造行業技術改造的又一個高潮時期，尤其焊接生產技術的改造。因為這樣，才能在21世紀激烈的國際競爭中，使我國的機械制造業能在世界市場上有立足之地。
焊接機器人的主要優點如下：
1)穩定和提高焊接質量，保證其均勻；
2)提高勞動生產率，一天可24小時連續生產；
3)改善工人的勞動條件，可在有害環境下工作；
4)降低對工人操作技術的要求；
5)縮短產品改型換代的準備周期，減少相應的設備投資；
6)可實現小批量產品的焊接自動化；
7)能在空間站建設、核能設備維修、深水焊接等極限條件下完成人工難以進行的焊接作業；
8)為焊接柔性生產線提供技術基礎。
焊接機器人主要應用于下面幾種情況：
1)應用于機械化程度較高的組裝焊接流水線上。在組裝焊接流水線上生產的產品一般都年產量較高，例如，汽車生產企業。生產企業為了提高年生產量，擴大本企業產品在市場上的銷售份額，采用生產效率高的焊接機器人來生產產品。這也是焊接機器人的優點之一。
2)應用于專業化程度高的企業。在許多微電子行業，如電視機、計算機等，大多數都采用了焊接機器人。山千其專業他程度高，每個工序組裝焊接不同的零部件，生產工藝參數各不相同，這就要求不同的焊接機器人組焊不同的部件，完成不同的生產任務，以提高生產效率。
3)應用于對人體有毒、有害以及危險的工作環境，大多數企業所采用的焊接方法一般為手工電弧焊及CO，混合氣體保護焊。焊接過程中，焊條藥皮的反應及保護氣體發生的化學反應，會產生氣態和顆粒狀的物質，即焊接煙塵與氣體。當焊接煙塵和保護氣體超過允許濃度時，就會影響焊工的身體健康。一般在一些特殊行業，如油漆噴涂，焊接環境惡劣，以及存在潛在危險的工序，一般會采用機器人進行操作。機器人在這種環境下操作，避免了在工作中對人體的危害。
機器人使用接觸尋位功能尋找捍縫起始點位置，對需要焊接的每條焊縫進行尋找；啟弧后自動打開電弧跟蹤功能對焊縫進行跟蹤，糾正部件在組對點固時所產生的精度偏差。完成工件的打底焊接后，機器人按事先設置的偏移量自動生成蓋面焊接軌跡進行蓋面焊（多層多道焊工藝）。
通過變位機的旋轉變位保證工件的焊縫始終處于船型位置施焊，以防止熔池下陷、焊縫不對稱現象的發生，保證焊縫圓滑對稱且焊縫兩側與母材形成平滑過渡。
6.3 工件裝卸
當機器人焊接完畢后，將自動移動到另一變位機處進行焊接，這時操作人員可將焊后工件卸下，裝上新的待焊工件。由干系統內布置有2臺變位機工位，操作人員可分別進行工件裝卸的工作，而機器人始終處于工作狀態，可晟大限度地提高生產效率。
結論
提高焊接技術水平是采用焊接機器人的主要出發點，即使對應大型復雜的工件，難度大的焊縫也能獲得較好的焊接質量并保持質量的穩定性和一致性。
采用機器人焊接傳感技術克服了焊接過程中隨時可能發生的變化，其可靠性與其他自動化方式相比更具有優勢，這也是采用機器人焊接的決定因素。
與手工焊接相比，不僅解決了勞動強度大，環境惡劣等問題，而且焊后再加工，修磨的工作量也會大大地減少，機器人焊接技術越來越多的應用于更廣泛的工業領域，受到各界人士的普遍歡迎。
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