广东万和电气有限公司 广东省佛山市 528522
摘要：工程机械智能化属于新兴的行业，将传统的人工作业转变成智能化科技产品，这样不仅可以减少劳动成本而且可以实现企业的智能化和科技化发展，加強企业的市场竞争优势，实现可持续发展。本文主要针对工程机械智能化生产线的关键技术进行简要分析。
关键词：工程机械；智能化；生产线；关键技术
1工程机械的智能化发展趋势
1.1工程机械智能化控制和单机集成化技术
通常，就工程机械智能化控制和单机集成化技术来讲，其涉及到多个方面的技术，比如：无人操作技术以及变成控制技术等等。现阶段我国工程机械智能化发展趋势，其自动换挡技术受到普遍应用。此技术不仅可以保证质量，而且为工程机械操作技术创造大量的经济效益，在技术应用方面可以加强技术性能，降低传统工程机械的工作量和工作强度，在很大程度上可以缓解工作人员的工作压力。而常见的自动换挡设备有两种类型，一是液压式，二是电液式。首先，就液压式的应用模式来讲，其是指在汽车行驶中，将多项参数转变成油压信号，比如：油门启动程度以及车辆的行驶速度等等，以合理运用油压信号对汽车换挡阀进行控制，让汽车的换挡阀构建自动化换挡模式。其次，就电液式的应用模式来讲，其将车辆在行驶中出现的参数变成信号模式，比如：油门开度以及汽车行驶的速度等等，利用电子换挡控制器对换挡阀进行控制，以构建自动换挡模式，确保车辆正常行驶。此外，电液式可以和工程机械实现彼此兼容，这是现阶段实现工程机械电液一体化的主流趋势，还是智能条件改善的主要途径。
1.2工程机械智能化检测、监控和维护的发展趋势
一般来说，工程机械制智能监控的重点是电子智能化。此技术的应是对现场施工碰到的一些复杂情况进行在线监控，自动化监控工程机械，而且远程维修和诊断工程机械运转过程中的故障现象。此智能化工程技术的根本目的在于数字化和智能化维护现场监控工作以及机械故障情况。
进入新时代后，我国开始广泛应用微型计算机。很多欧美国家的工程机械企业都使用微型计算机，而且在许多设备和领域中启动实验环节。经过长时间的实验探究获得成果后，工程机械行业普遍认可工程机械智能化运营模式，而且在工程机械的很多领域到普遍应用，获得显著的效果。近年来，许多欧美国家都将电子监控设备安装在故障数据员存储部位和输出部位，进而方便维修人员可以在找到故障因素后，利运用故障代码的输出以及输入完成故障分析，以迅速准确发现故障类型和故障因素。相对于其他国家而言，现阶段我国智能化监控还没有在工程机械领域中普遍应用，其故障监控技术和诊断技术都尚未成熟，而且我国也没有普遍应用智能化监控系统，不利于促进我国工程机械设备的进一步完善以及稳定发展。
2 高效电弧焊接技术
无论是数字化焊接还是智能化焊接，焊接方法都是首要的问题，因为无论是焊接效率还是焊接质量都是由所采用的焊接方法和具体的工艺技术所决定的。焊接工作量大是工程机械焊接中的一个共同特点，因此在保证焊接质量的前提下，如何提高焊接效率就成为首要的问题。选择高效焊接方法还必须考虑到如何适合于机器人焊接系统。综合以上问题，双丝熔化极气体保护焊就成为最佳选择。目前，在生产中使用较广泛的是Tandem双丝气体保护焊，焊接设备如图1所示。Tandem双丝焊设备采用了两台协同控制的数字化脉冲焊接电源和一种特制的双丝焊枪，这种双丝焊枪的气体保护喷嘴中集合了两个相互绝缘的导电嘴。Tandem双丝焊的焊丝熔敷率可以达到单丝焊的两倍以上，同时在相同焊丝熔敷率条件下，焊接热输入能降低15%~20%，因此有利于降低工件的焊接变形，减少焊后的人工矫形工作量。在中联重科集团榫头式主弦杆生产线中，使用16套Tandem双丝焊，组成8套双机器人焊接工作站，满足了生产的高节拍需要。
.png)
图1 Tandem双丝焊系统
图2是另一种新型Tri-Arc双丝焊系统，Tri-Arc双丝焊可以视为Tandem双丝焊的升级版本，图3是两种双丝焊的电源电路原理对比，如果将图3中Tri-Arc双丝焊的VPPS关闭，就简化成为Tandem双丝焊，因此Tri-Arc双丝焊向下兼容Tandem双丝焊。Tri-Arc双丝焊具有与Tandem双丝焊相同，甚至更高的焊丝熔敷率，同时在相同焊丝熔敷率的条件下，可以进一步降低焊接热输入20%以上。对于这一点可以从后面SCADA系统获得的电流对比波形中加以理解：中间电弧的存在降低了流入焊接工件的电流，因此Tri-Arc双丝焊是一种比Tandem双丝焊综合性能更优越的高效电弧焊接方法，其高焊丝熔敷率，低焊接热输入的特点不仅可以进一步降低焊接变形，而且具有优良焊缝间隙适应能力，在0~3mm内可以保证熔透且不烧穿。这点对于工程机械行业具有非常重要的意义，因为大多数产品不仅无法保证足够小的对接间隙，而且也不方便使用背面焊接衬垫。
.png)
图2 Tri-Arc双丝焊系统
.png)
图3 Tandem双丝焊与Tri-Arc双丝焊电路原理对比
3 数字化焊接生产线的关键装备
自动化焊接生产线中的焊接效率除了采用高效焊接工艺之外，焊接工件的自动装配和自动物流都是非常重要的环节。
3.1角钢自动拼方
使用两根角钢拼成一个方形的空心梁是一种常用的钢结构方式，榫头式标准节主弦杆的主体部分就是由两根长度约6000mm、边长约200mm，壁厚约20mm重型角钢拼方后焊接而成。自动拼方机构3D设计如图4所示。图5为自动拼方机构才有的液压压紧方式，该机构可以适应角钢边长尺寸在±2mm、角钢开口尺寸在±2mm内的变化。在上述尺寸发生波动时，可以保证拼方的外廓尺寸精度。该机构可以适应角钢规格在一定范围内的变化，包括角钢边
长和角钢长度。角钢拼方过程全部自动化，无需人工干预。
.png)
图4 角钢自动拼方机构3D设计图
.png)
图5 用于中联重科的角钢自动拼方机构实物
3.2高精度RGV
为了实现生产线物流的自动化，RGV/AGV是必须的装备。尽管RGV/AGV是非常平常的装备，但是对于本自动化生产线来说，目前市场上难以找到满足要求的产品。这是因为普通的RGV/AGV都是针对一般的物料搬运设计的，运动精度都是在±5mm的水平。而在本项目中，RGV实际上承担了远距离装配机械手的作用，要求行走和提升的定位精度都在±1mm。为此，我们研发了自动焊接生产线装配用高精度RGV，RGV的外形与一般的RGV基本一致，关键在轨道行走使用数控切割等级的轨道和齿轮齿条传动，提升部分采用了液压-电动复合精密驱动，如图6、图7所示。
.png)
图6 带提升机构的RGV3D设计图
.png)
图7 用于中联重科的高精度RGV实物
4结束语
综上所述，今后我国机械行业发展的主要趋势是工程机械智能化发展，既可以提升机械产品的生产效率，又可以为企业创造更多的经济效益，对促进机械产业规模化发展有着重要的促进作用。
参考文献：
[1]双丝三电弧焊中熔滴过渡及焊缝成形机理[J].郑佳，李亮玉，钟蒲，王天琪.焊接学报.2019（07）
[2]双丝三电弧铝合金熔丝电弧行为[J].刘丹，常云龙.焊接.2018（05）
[3]高熔敷率低热输入的Tri-Arc双丝电弧焊接方法[J].耿正，魏占静，韩雪飞，汪清华，王巍，邱光.金属加工（热加工）.2020（22）