無錫市陽通機(jī)械設(shè)備有限公司     羅文輝 朱雄偉 史樹 波

    隨著國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的不斷發(fā)展，H型鋼在許多鋼結(jié)構(gòu)廠房、機(jī)場、高層建筑及橋梁中得到普遍的應(yīng)用。H型鋼原本由鋼廠軋制而成，但因軋制型鋼的規(guī)格有限且價格比普通優(yōu)質(zhì)鋼板高得多，使焊接H型鋼逐漸成為建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計和生產(chǎn)中*的結(jié)構(gòu)型材，焊接H型鋼的需求量逐年大幅度增加。采用手工加機(jī)械組裝焊接生產(chǎn)焊接H型鋼的方式由于生產(chǎn)效率低，而遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足建筑鋼結(jié)構(gòu)高速發(fā)展的需要。因此，為提高焊接H型鋼的生產(chǎn)效率，以自動生產(chǎn)線的方式組織生產(chǎn)是必然的發(fā)展趨勢。

　　我公司自1994年開始生產(chǎn)焊接適用于輕鋼制作的H型鋼組裝、焊接、矯正及多頭切割機(jī)等設(shè)備，到目前為止，已在400多家用戶單位得到成功的應(yīng)用。1996年初，上海中遠(yuǎn)川崎鋼結(jié)構(gòu)有限公司首先向我公司訂購中型焊接H型鋼自動生產(chǎn)線，并于當(dāng)年上半年設(shè)計、試制、調(diào)試成功，正常投入生產(chǎn)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。迄今，我公司已生產(chǎn)十多條類似的焊接H型鋼 自動生產(chǎn)線。主要的用戶有：武鋼金屬結(jié)構(gòu)廠、唐山二十二冶金屬結(jié)構(gòu)有限公司、浙江中南集團(tuán)、上海振華港機(jī)和上海明珠石材等單位。實際生產(chǎn)應(yīng)用證明，焊接H型鋼自動生產(chǎn)線達(dá)到了預(yù)期的效果。

　　一、焊接H型鋼組裝焊接工藝流程

　　焊接H型鋼組裝焊接工藝流程按所生產(chǎn)的H型鋼規(guī)格范圍和技術(shù)要求而有多種形式。圖1示出一種中型焊接H型鋼組裝焊接工藝流程方框圖。主要工序有切割下料、組裝成形、點固焊、角焊縫自動焊、工件翻轉(zhuǎn)，另一面角焊縫自動焊及翼緣矯正。根據(jù)不同的技術(shù)要求還可增加 焊前預(yù)處理或焊后拋丸清理處理以及切割坯料的矯正等。

　　生產(chǎn)線主要設(shè)備包括：數(shù)控/多頭直條火焰切割機(jī)、輸送輥道、H型組立機(jī)、90°翻轉(zhuǎn)架，*組單臂焊接操作機(jī)(兩臺)、60°翻轉(zhuǎn)支架、平移機(jī)、二級輸送輥道，180°鏈條翻轉(zhuǎn)機(jī)、三級輸送輥道、第二組單臂焊接操作機(jī)(兩臺)、60°翻轉(zhuǎn)支架、平移機(jī)、可升降液壓輸入輥道、液壓翼緣矯正機(jī)和可升降液壓輸出輥道等。

　　自動生產(chǎn)線的工作程序如下：①原材料鋼板由車間橋式吊車吊至切割平臺，多頭切割機(jī)將鋼板切割成不同規(guī)格的翼緣板和腹板，分別堆放于翼板和腹板坯料堆放區(qū)。②將一塊翼緣板和腹板吊至H型鋼組裝點固焊機(jī)輸入輥道，并由三組拉桿夾緊機(jī)構(gòu)將翼板和腹板初步夾緊定位，由主動輸入輥道將工件輸入主機(jī)，將工件精確定位對中并按預(yù)定的程序進(jìn)行自動點固焊。③將點固成形的T形型鋼輸入翻轉(zhuǎn)支架翻轉(zhuǎn)90°，用吊車分別將另一塊翼板和T形型鋼吊到輸入輥道，重復(fù)以上相同程序，將組裝件自動點固成H型鋼。④組裝點固成形H型鋼由輸送輥道送入到A焊接區(qū)的平移機(jī)1和2上，平移機(jī)的頂升裝置將H型鋼抬離輥道面，并將型鋼送入焊接操作機(jī)1的翻轉(zhuǎn)支架上，然后平移機(jī)脫離工件，由翻轉(zhuǎn)支架將工件轉(zhuǎn)動45°，使接縫處于船形位置，由單臂焊接操作機(jī)焊接第1條角焊縫。⑤第1條角焊縫完成后，翻轉(zhuǎn)支架將工件復(fù)原，再由平移機(jī)將工件頂升送入第2臺焊接操作機(jī)的翻轉(zhuǎn)支架上，將工件轉(zhuǎn)至45°船形位置，由第2臺焊接操作機(jī)焊接第2條角焊縫。⑥第2條角焊縫焊完后，由平移機(jī)將工件送至輸送輥道上，再由輸送輥道將工件送入180°鏈條翻轉(zhuǎn)機(jī)，翻轉(zhuǎn)180°后由輸送輥道送至B焊接區(qū)。⑦重復(fù)與A焊接區(qū)相同的工作程序，自動完成另一面的二條角焊縫的焊接。⑧*一條角焊縫焊完后，由液壓輸送輥道將工件送入液壓翼緣矯正機(jī)進(jìn)行矯正，直至達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸允許偏差。

　　二、加工型鋼規(guī)格

　　H型鋼翼緣板寬度：200～800mm
　　H型鋼翼緣板高度：200～1200mm
　　H型鋼翼緣板厚度：6～40mm
　　H型鋼長度：4000～15000mm

　　三、生產(chǎn)線主要設(shè)備的技術(shù)特性

　　1.數(shù)控/多頭直條火焰切割機(jī)

　　數(shù)控/多頭直條火焰切割機(jī)是專門用于將鋼板切割成不同寬度板條的高效率切割下料設(shè)備，其由T形機(jī)架，縱向軌道，縱向和橫向移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)，供氣系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)，割炬架及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和割炬等組成。采用齒輪齒條傳動，行走切割平穩(wěn)。

　　數(shù)控/多頭直條火焰切割機(jī)軌道跨距可從3000～9000mm任選。軌道的長度可按鋼板進(jìn)料長度設(shè)計，通常在12～15mm之間。割炬的數(shù)量可按用戶的要求選定。

　　2.H型鋼組立機(jī)

　　H型鋼組立機(jī)的特點是采用立式組裝點固的方法，克服了傳統(tǒng)的臥式組裝點固方法組裝合格率低的問題。我公司設(shè)計的H型鋼組裝點固焊機(jī)由門架及定位壓緊機(jī)構(gòu)、拉桿夾緊機(jī)構(gòu)、主傳動系統(tǒng)、輸入輥道、輸出輥道、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和CO₂氣體保護(hù)自動點固焊機(jī)等八大部分組成。

　　本機(jī)的*特點是翼板和腹板的定位采用液壓傳動，左右兩側(cè)機(jī)械同步夾緊對中，可保證不同寬度的翼板與腹板自動準(zhǔn)確定位對中。整個組裝和點固焊過程由可編程序控制器(PLC)全自動控制，焊點長度、焊接速度、間隔距離和兩點固焊之間空程移動速度可預(yù)先設(shè)定。

　　3.單臂焊接操作機(jī)

　　焊接H型鋼4條角焊縫的埋弧焊可以采用單臂焊接操作機(jī)4臺，依次焊接角焊縫1，2，3，4。亦可采用龍門式焊接操作機(jī)，同時焊接二根H型鋼的二條角焊縫。本文介紹的焊接H型鋼自動生產(chǎn)線配備4臺單臂焊接操作機(jī)，其優(yōu)點更適應(yīng)流水作業(yè)的節(jié)拍。

　　單臂焊接操作機(jī)由臺車體、立柱、橫梁、滑板行走機(jī)構(gòu)、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、焊槍跟蹤機(jī)構(gòu)、焊劑輸送回收系統(tǒng)、焊接機(jī)頭、焊接電源和電氣控制系統(tǒng)等組成，其結(jié)構(gòu)外形圖見圖2。

　　單臂焊接操作機(jī)臺車在軌道上的移動由交流變頻器拖動主電動機(jī)實現(xiàn)無級調(diào)速，驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過鏈輪副帶動從動軸，形成雙軸四輪驅(qū)動，確保臺車移動速度平穩(wěn)。焊接滑板裝在操作機(jī)橫梁上，由電動機(jī)驅(qū)動可作上下左右移動，以適應(yīng)不同規(guī)格H型鋼的焊接，焊接機(jī)頭裝于縱向滑板的端部，特制的跟蹤機(jī)構(gòu)可使焊槍對焊縫作三向跟蹤。焊槍離工件表面距離的控制采用氣 動跟蹤，焊槍相對于接縫左右位置和旋轉(zhuǎn)角度為浮動式機(jī)械跟蹤，可確保在整個焊接過程中，焊絲始終對準(zhǔn)接縫的中心線，形成外形均整的優(yōu)質(zhì)焊縫。

　　4.鏈條式翻轉(zhuǎn)機(jī)

　　鏈條式翻轉(zhuǎn)機(jī)專用于將待焊接的H型鋼翻轉(zhuǎn)至所要求的位置，并防止工件在翻轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生扭曲變形。翻轉(zhuǎn)機(jī)由兩個機(jī)座和四根立柱組成，在每個立柱上都裝有驅(qū)動機(jī)構(gòu)，由主電動機(jī)通過擺線針輪減速器帶動鏈輪。鏈輪上方裝有兩個上滑輪，其中上滑輪安裝在擺臂上。上滑輪的作用是改變鏈條的運動方向和鏈條伸縮的位置。緊靠鏈輪的下部裝有兩個導(dǎo)向輪，用來增加鏈條在鏈輪上的包角，使鏈輪更有效地將功率傳遞到鏈條上。鏈輪的下面還裝有一個下滑輪，以改變鏈條端部均重塊的位置。立柱上部各設(shè)一個擺臂及重錘裝置，其作用是當(dāng)工件需要翻轉(zhuǎn)時，擺臂向下轉(zhuǎn)動一個角度。當(dāng)不需要翻轉(zhuǎn)時擺臂抬起，鏈條松開，便于工件前后輸送。

　　兩個機(jī)座和四個立柱組成一個整體，通過各立柱主動鏈輪旋轉(zhuǎn)方向的不同組合，實現(xiàn)工件的上升、下降、翻轉(zhuǎn)(180°)和鏈條的復(fù)位。每根鏈條的末端均裝有一個均重塊，使鏈條不會因外力而滑出。立柱上還設(shè)有行程開關(guān)，可避免誤操作而發(fā)生故障。

　　5.H型鋼翼緣矯正機(jī)

　　H型鋼翼緣矯正機(jī)由機(jī)座、機(jī)架、傳動輥輪、電動機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、上輥輪組、下壓機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向輥輪等組成。主要用于H型鋼焊接后翼緣板的角變形的矯正，該矯正機(jī)通過二組上下輥輪對翼緣兩側(cè)邊的頂壓，使其在連續(xù)送進(jìn)過程中產(chǎn)生反方向的塑性變形，完成H型鋼翼緣的連續(xù)矯正。

　　H型鋼翼緣矯正機(jī)的主要操作步驟如下：

　　(1)根據(jù)待矯正H型鋼翼緣寬度和厚度調(diào)整好機(jī)架的位置，使上輥輪和傳動輥輪構(gòu)成的矯正孔型符合矯正的要求。
　　(2)根據(jù)腹板的厚度及縱向變形量，將導(dǎo)向輥輪調(diào)到正確的位置，使其不受過大的軸向力。
　　(3)矯正孔型調(diào)整好后，起動主電動機(jī)帶動傳動輥輪，使被矯H型鋼送入矯正機(jī)進(jìn)行翼緣的連續(xù)矯正。當(dāng)翼緣厚度超過25mm時，通常需要往返矯正多次，才能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　四、H型鋼自動化生產(chǎn)配套設(shè)備

　　隨著鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的飛速發(fā)展，對鋼結(jié)構(gòu)制造質(zhì)量要求越來越高，特別焊接后的H型鋼涂裝前表面處理已成為鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中的重要工藝。針對這一情況，本公司1998年底研制開發(fā)了H型鋼拋丸清理機(jī)，采用輥道連續(xù)輸送清理形式，自動化程度高、表面清潔度可達(dá)Sa2^１/₂，并達(dá)到一定的粗糙度使H型鋼油漆后附著牢固，并解決了H型鋼的防腐蝕問題。目前該設(shè)備已在近60家鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)廠應(yīng)用，取得了良好效果。

　　五、結(jié)論

　　(1)多年的生產(chǎn)實踐證明，我公司設(shè)計和生產(chǎn)的焊接H型鋼自動生產(chǎn)線大大提高了焊接H型鋼的生產(chǎn)速度。所生產(chǎn)的焊接H型鋼的外形尺寸和焊縫質(zhì)量完全符合有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，值得大力推廣應(yīng)用。

　　(2)焊接H型鋼自動生產(chǎn)線是一種低成本自動化生產(chǎn)裝備，可獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，通?？稍趦赡曛畠?nèi)完全收回設(shè)備投資。

　　(3)可按用戶的需求采取各種改進(jìn)方案，使焊接H型鋼自動生產(chǎn)線的設(shè)備和生產(chǎn)工藝布局更趨合理，生產(chǎn)效率更高，焊接質(zhì)量更易得到保證。

　　(4)對于要求高質(zhì)量的焊接H型鋼的生產(chǎn)，自動生產(chǎn)線的工藝流程應(yīng)增加鋼板焊前預(yù)處理或焊接H型鋼的焊后清理處理，并設(shè)置相應(yīng)的拋丸清理設(shè)備。

插圖略