柔性制造系统在工程机械产品制造中的应用

公艳庆

（山重建机有限公司，山东 临沂 276000）

工程机械产品的质量标准越来越高，工程机械产品制造技术不断提升，各个系统的匹配性也更强。工程机械产品的质量、核心技术受到了很多因素的影响，除了大型结构件的制造技术水平之外，还与各系统的协调性有关。工程机械产品的制造需要经过很多个工序才能够完成，具有复杂性、系统性，为了保障工程机械产品的精度、质量等需要尽快使用先进的制造系统。柔性制造系统作为目前在工程机械产品制造中应用价值比较高的系统之一，具有优越的灵活性，可以起到积极的作用。

1 柔性制造系统

柔性制造系统在工程机械产品制造中的应用价值越来越高，这与其信息控制系统、物料储运系统等子系统有关，也得益于柔性制造系统中的一组数字控制加工设备。柔性制造系统的应用主要是发挥了其自动化的优势，可以最大程度地减轻人力劳动强度。成组技术属于柔性制造系统的工艺基础，为此应用柔性制造系统时需要以生产计划作为前提条件，从而确保生产过程中的生产组织流程可以灵活地调整，并适用于多样化的工程机械产品制作需求，充分提高生产的整体效率。而且也能够从市场变化的需求着手，利用柔性制造系统相应地调整生产计划和生产目标，确保所生产的工程机械产品能够拥有良好的销量。

柔性生产作业系统、生产控制信息系统、物流储运系统作为柔性制造系统的重要组成部分。而销存管理和工艺研发系统则属于生产控制信息系统。从柔性制造系统的柔性生产作业系统的组成部分来看，则主要以各种生产线组成，比如焊接、加工、热处理、装配等方面的生产线。物料管理、营销、物流运输定位系统则组成了物流储运系统。从这些柔性制造系统的子系统来看，其采用的明显是分级管理技术，能够确保每一个层级的作业系统都处于高效运转状态之中，并且有效预防作业故障。焊接柔性作业系统作为柔性制造系统重要的内容，在很多制造企业中都在加以应用，本文便从实践经验和技术研究成果等各方面对焊接柔性作业系统的应用作了详细分析，以展现柔性制造系统在工程机械产品制造中的应用价值。

2 焊接柔性作业系统

2.1 柔性组合工装

焊接柔性作业系统在很多制造企业中应用频率非常高，生产控制系统、物流储运系统等都属于其子系统，服务于工程机械产品的制作。柔性制造系统的核心技术是焊接生产线，在具体实践中有着清晰的生产线，生产流程非常关键。例如从工程机械产品制造中应用的推土机这一机械设备的后桥箱工艺流程来看，需要经过组队、焊合，再次组队、焊合，最终进行机器人焊接、焊补、打压等环节，工艺流程非常清晰流畅。不过如果没有柔性焊接作业生产线，则意味着很多环节都需要采用人工完成，这样不仅会增加柔性焊接作业的难度，还无法保障焊接作业的精度，对于最终生产出来的工程机械产品的质量就无法保障，不利于制造企业的发展和进步。应用了柔性焊接作业系统之后，将工艺流程进一步优化，采取C型布置的方法，有效地减少了跨路转运的次数，物流速度以及畅通性都因此得到明显提升。在此系统的作用下大行车、叉车等的使用频率耕地，降低了冲突的概率，而且改用半跨手拉行车之后推土机后桥箱的物料搬运效率也得到了提升。此种工艺布局和流程对于工程机械产品的制造具有非常重要的作用，因为其优势是高效、灵活性，能够满足当前制造行业的基本发展需求。柔性制造系统的应用下以自动化设备为主，工装也具有显著的柔性化特点，尤其是组合夹具的柔性特点，值得被探讨和分析。柔性组合工装系统、工业机器人作业单元等设备都具有明显的自动化特征。

柔性组合工装作为焊接柔性作业系统的重要组成部分，包括了重要的柔性组合夹具，此夹具的标准化、系列化、通用化程度非常深，作为工艺装备在工程机械产品制造中具有关键性的作用。柔性组合夹具需要适用于多种多样的标准与案件、组合件等，为了提高整体生产效率，需要提前设定好不同的夹具模式，从而让拆卸、清洗、组装夹具的过程更加高效。组合夹具的使用有助于解决很多的工程机械产品制作困难，相较于传统的夹具而言，组合夹具的可以根据需求组装的特点可以节省时间，柔性化特点因此而呈现。

柔性制造系统中的柔性组合工装具有超越传统系统的重要优势，其组合平台具有多维性，而且增加了定位、缩进、测量、匹配等装置和设施，整体自动化水平明显提升。工程机械产品的制造过程中柔性组合工装会应用三维平台材质完成热处理，最大程度地消除内应力，为后续工程机械产品的粗加工、精细加工，以及打磨抛光打好扎实的基础。这些工序相互作用和影响，应用柔性制造系统时需要准备好各种工具和设施，例如导轨、支撑轨、平台平面等，并通过具体的装置系统确定孔位，提高精度，以确保平台位置变换之后的精度仍然能够达到预期。通常实践中会结合平台的大小确定拼接钢板的尺寸，一般情况下3m×1.5m尺寸的钢板适用于大平台操作，大平台的长度一般能够达到15m，为此可以在大平台上进行多张钢板的拼接操作，平面度在1mm以内，则会更进一步地实现大型结构件的拼接、操作精度。主工作面和副工作面的功能和作用有所不同，通常为了更进一步地提升工程机械产品制造的综合水平，在主要的工作面上都会设置100mm的刻线，方便操作过程中的参照和对比，通过所设置的刻线也可以完成角铁、方箱等的支撑和操作。除此之外，主工作面中设置的定位孔、定位槽等也会给构件的拼接操作起到精度保障的作用。主工作面的各个部件等都具有装卸方便的特点，整体维护的时候不需要耗费太长的时间，也不需要投入过多的人力，尤其是尺寸调整方面灵活性非常高，又可以在很多场景中通用，可以适用于各种各样机型的组队需求，能够最大程度地提高柔性制造系统的应用效率，并保障工程机械产品制造的安全性。在制造行业使用柔性组合工装，可以高效地完成组队焊接，除了可以对部件质量加以控制之外，还可以对组队效率加以提升，从各方面来降低工艺装备投入，采用柔性组合工装缩短产品试制的周期已经成为很多制造企业的通用模式。

2.2 焊接作业单元

柔性制造系统在工程机械产品的焊接作业单元中的应用频率很高，这也是当前柔性制造系统主要的应用价值之一。工程机械产品制造中的工序非常多，而且都具有复杂性和系统，焊接则属于不仅特殊而且复杂的工序之一。近年来，一些大中型的工程机械产品制造都开始应用柔性制造系统，解决了人力焊接存在的各种问题，提高焊接的安全性以及整体效率。应用柔性制造系统之后便可以确保焊接过程中的每一个工序、每一个环节都在秩序运行的状态之中。焊接的过程中需要人力的参与，也需要具备物料、设施设备，需要监督、测试，应当采用科学合理的操作方法等等，其中某一个环节或者具体的细节出现了错误，都会产生明显的损失，降低制造企业的经济效益。焊接作为工程机械产品制造的瓶颈工序，一直以来都备受重视。很多制造企业在经营发展的过程中开始应用工业机器人，使得机器人代替人工进行结构件的焊接，显然这属于柔性制造系统的一部分，柔性化程度已经比较深，影响意义重大。使用工业机器人进行焊接可以稳定质量、生产效率，为此很多地区的工业机器人都得到了推广使用，产品焊接的制造工艺水平显著提升，工程机械产品的市场被扩大了不少。

在焊接作业单元中使用工业机器人可以提高焊接的效率和质量，为了更进一步确保焊接结果达到预期，为企业创造最大化的经济效益，很多企业采用了双工位机器人作业单元的方式。应用工业机器人的时候也需要技术人员辅助操作，尤其是在台车机架方盒类的焊缝工序中，更需要人机配合。台车机架方盒一般都是长、直、平行焊缝模式，所以焊接设备属于半自动化的双丝焊设备，具体的焊接工作需要建立在很多的基础条件、具体信息的研讨和论证基础之上，从而建构出双工位焊接机器人工作模式，保障预期的焊接目标在最短的时间内完成。应用了双工位机器人作业单元之后，产品质量能够得到提升，因为新产品试制的速度明显加快，工人劳动强度较之前降低很多。双工位焊接机器人顾名思义是两个工位、两个焊接机器手，为此产品制造的效率也是双倍的，作为并行工程的产物，在制造行业的作用非常明显。焊接生产单元包括了机械手、焊接设备、控制柜、变位机、弧焊软件等部分，焊接机器人需要完成的工作内容非常多，所以需要技术人员加以辅助，以保障机器人操作的精度。机械手作为焊接生产单元中的重要组成部分，也是焊接动作完成的主体。目前很多制造企业使用的都是六轴机器人，主要组成部分是伺服电机，因此各轴旋便可以在伺服电机带动手臂的时候完成各种动作，继而达到操作目标。

计算机在柔性制造系统中占有重要地位，例如在焊接作业单元中计算机就需要用来控制伺服电机，而伺服电机往往都是安装在机器人本体上的，还会应用到伺服放大器，所以机械手在这些机械设备的作用下能够协调运动，达到预期的控制效果。另外配有计算机控制系统软件的控制柜还可以起到寻找起始点、跟踪电弧的作用。探讨焊接作业单元中柔性制造系统的应用时也会涉及到变位机的作用，工件的定位要想精确则需要应用到变位机，精确的定位是固定工件安装的重要前提条件，利用变位机旋转工件，确保焊缝可以得到精确焊接，与机械手充分联动。变位机在实践中的应用效果显著，而且目前已经有了头尾架、L型等两种变位机，能够满足大部分情况下的固定工件安装需求。在焊接过程中会应用到很多焊接设备，除了常见的焊枪、焊接电源之外，还需要使用剪丝、水冷、送丝等装置，以达到焊接标准和要求。例如一些由厚钢板拼接的构件进行组对的时候容易出现误差，具体表现在焊缝的位置、宽窄上面，所以在焊接过程中会遇到焊缝偏离组对的情况，这是因为先焊接的焊缝会变形，焊接质量因此无法保证。通过应用机器人则可以更好地控制起始位置、方向，保障焊接功能的发挥与实现。

推土机后桥箱作为工程机械产品制造中常见的机械设备之一，由多个部分组成，其中最为重要的一个是密封式腔体，是用来储油的。由于这一类的机械设备表面的焊缝数量大，所以需要保证焊缝的质量，加之此类机械设备的结构整体上呈现出复杂性，包含了多个组成部分，焊缝的形式也会多种多样，则更加需要协调机器人与变位机之间的关系，保障工程机械产品制造的技术水平符合企业以及行业制定的标准。焊接系统、控制系统、机器人移动装置、变位机等都属于柔性制造系统十分重要的子系统，各个子系统之间的层级关系、协调配合程度等都会受到很多因素的影响。在实践中焊接作为柔性化生产特点体现的重要环节，充分地应用焊接机器人可以达到目的。除了这些基本的条件之外，还需要从提高企业的工程机械产品制造管理水平，提高工程机械产品制造人员的技术水平，并且要加快柔性制造系统的完善与优化，使其更适用于工程机械产品制造的各种各样的需求，促使制造企业的工程机械产品质量得到保障，最终实现更大的经济效益和社会效益。

3 结语

综上所述，市场竞争越来越激烈，使得很多制造企业不得不转型发展，采用高新技术进行工程机械产品制造。柔性制造系统同对工程机械产品制造起到了积极的作用，有效降低了人力资源的投入，避免了工人高强度工作，具有明显的柔性化管理效果，生产方面的灵活性也更高，能够保障制造企业的经济效益。采用柔性制造系统推进工程机械产品制造业的发展和进步，可以确保工程机械产品的质量得到提升，确保工程机械行业可以稳定、持续地发展和进步，为我国经济发展创造更大的贡献。