（三）主要結構及工作原理

本機主要由主機、焊接電源及送絲機頭、焊劑給料及回收系統、控制系統等成。

（1）主機主機是該機的主體,主要由T型架、橫梁、焊頭調節機構、焊絲盤支架等組成。T型架由交流電機驅動、經減速機減速后實現縱向空行走或焊接行走，行走速度由變頻器控制，調速，以便于不同焊接速度的控制。T型架主體結構采用矩型管焊接而成，其特點是重量輕,剛性好,外形美觀。橫梁上裝有調節機構和驅動裝置,沿主橫梁的導軌作橫向運動,以實現調節機構橫向調節的作用。調節機構包括導柱、調節板、升降減速機及電機等組成。調節板一側通過導向輪固定在橫梁上，另一側也裝有導向輪與導柱連接，導柱通過導軌在調節板的導向輪上下運動，實現導柱上下調節的作用。焊絲支架的作用是支承焊絲盤，焊絲盤能在焊絲盤支架上作運轉，以實現連續送絲的作用。

（2）焊接電源及送絲機頭該機配用電源為MZ-1-1000K型弧焊電源。主電路采用可控硅三相半控橋控制技術，具有控制精度高、網壓補償好、多特性輸出、下限電流低等

優點。其詳細說明請參考MZ-1-1000K型弧焊電源使用說明書。

（四）焊劑輸送及回收系統

（圖五，焊劑輸送及回收系統）

 

     焊劑回收采用真空泵式回收機構,對焊劑進行自動回收、給料。焊劑給料及回收系統主要由主機箱、真空泵、過濾器、盛料桶、輸送管等組成（見圖五），其工作原理是:當回收機真空泵運轉后,盛料桶內的空氣經過濾器后被風機吸出,從而產生負壓,于是空氣便夾帶著焊劑通過吸管進入盛料桶內,盛料桶內的焊劑又從下料管到工件,從而實現給料及回收的作用。

（五）控制系統

采用集中控制方式,控制T型架行走,兩件焊接機頭的調節、焊劑回收裝置的起停、兩臺焊接電源的引弧-焊接-收弧、送絲等。兩件焊接機頭可以同時焊接，也可以分別焊接。焊接過程自動進行，設有急停按鈕。焊接速度由變頻器控制，無級調速。

（六）MZ-1-1000K埋弧焊機

一、概述

焊接電源采用滬工公司焊接電源MZ-1-1000K型，電流、電壓穩定，負載持續率高，無故障運行時間長，多特性輸出，真正實現多功能。電子控制線路，能有效補償電網電壓波動，保證焊接規范的穩定。

MZ-1-1000K焊接電源：

A.       焊接電源電流、電壓穩定，100%負載持續率，無故障運行時間長，多特性輸出，可用于埋弧焊、碳弧氣刨和手工電弧焊，真正實現多功能。主回路采用技術成熟可靠的可控硅控制線路，能有效補償電網電壓波動，采用PLC控制系統，保證焊接規范的穩定。

B.       主要技術參數

輸入電源：                       三相  380V   50Hz

   配套焊接電源：                   MZ-1-1000K型

   焊接電流（A）：                   200～1000

   空載電壓（V）：                   75

   額定負載持續率：                 100%

   外特性：                         平、降兩用

   適用焊絲直徑（mm）:              φ2.0-φ6.0

送絲速度（cm/min）:               20-200

額定輸入容量（KVA）：              72.8

功率因子（cos￠）：               0.9

空氣開關容量(A/V)：              160/380

焊絲盤容量（Kg）：                100X2

重量（kg）：                      440

          焊接電源外型（mm）長x寬x高：   1090x695x1150

(七）可供貨范圍

 1．主機架：含T型架、行走機構、橫向滑線架、爬梯、護欄等。

 2．機頭調節機構：含升降機構、橫移機構及其附件各兩套。

 3．調整機構：含機架、機械調節機構、焊槍、送絲機頭等各兩組。

4．電控系統：含強電箱、操作箱、變頻器等。

注：行線架、工件胎架用戶自備（導軌長22m及壓板和其調整附件等用戶要求供方配備，需方需另加費用）。

第一節 概述

我國鋼結構生產技術，近十年來發展很快。結合國內研制和國外引進消化，鋼結構件焊接生產的機械化和自動化水平迅速提高，可以說是取得了突破性的進展。從H型鋼、箱形梁柱的拼裝，到自動翻轉機具，以及H型鋼翼緣矯正，都實現了機械化和自動化。包括各種焊接操作機的自動化水平也達到或接近世界發達國家水平。

在鋼結構件的生產加工過程中，在保證焊接質量的前提下，工件焊接的速度幾乎是固定值，要想提高生產效率，只能盡量壓縮焊接工序的輔助時間。由單臺設備組成的生產車間，工件的運送、移位或翻轉，幾乎全部由吊車完成，滿負荷工作時，吊車的利用率，經常會出現工件等吊車的情況。這樣一來，壓縮焊接工序輔助時間的目的就很難達到。

為了提高鋼結構件的生產率，減少吊車的占用率，各種生產輔助設備得到相應發展。其中用于移動和翻轉的輔助設備全面發展，使型鋼焊接自動流水作業成為可能。近幾年發展起來的H型鋼生產線和箱形梁柱生產線就是大量應用輔助設備實現的。自動流水作業可以使吊車占用率盡量很少，同時，通過輔助設備定工位工作來減少輔助時間，提高生產率增加生產量。

第二節 生產線輔助設備

生產線輔助設備是指除下料、拼裝、焊接和矯正等必須設備外，為完成工件輸送翻轉等輔助作業而設立的設備。主要包括輸送滾道、90°翻轉架、移鋼機、60°翻轉支架、180°移動翻轉架、鏈條翻轉機等。下面對幾種主要輔助設備進行一下介紹說明。

1.90°翻轉架

90°翻轉架作為組立機的輔助設備，主要用于經T形或H形組立完的型鋼進行90°翻轉，以便輸入下道工序進行焊接，它采用液壓翻轉形式，每邊由3個油缸帶動3個L型架同步轉動90°，T形或H形工件也相應翻轉90°以便于焊接或輸送。90°翻轉架適用工件的尺寸或重量范圍，應該以組立機的規格為依據進行配套。

2.移鋼機

移鋼機主要用于埋弧焊接區，成對配置在軌道上使用。工件從滾道送進后，由移鋼機在滾道間頂升，工件脫離滾道面，并由移鋼機托送到懸臂式焊接機工位。該機工作時每個移鋼機的機架通過2個液壓缸同步整體抬升，使工件抬離滾道，并可通過行走減速電機將工件來回移動。

3.60°翻轉支架

60°翻轉支架是配套于懸臂式焊接機的輔助設備，結構和90°翻轉架基本相同，也是由液壓缸推拉L臂轉動翻轉工件。主要用途就是把H型鋼從水平放置變成傾斜45°的船形位置，保證焊接角度。翻轉支架可以翻轉60°，其目的是當翼板腹板厚度相差較大時，可以調整翼板腹板上焊腳高度，適應不同的焊接要求。

4.180°移動翻轉架

180°移動翻轉架成對配置使用，主要用于單面焊接完的H型鋼或箱形梁柱進行翻轉，它通過2個液壓油缸帶動2個搖臂同步轉動，將組立完的型鋼翻轉后移動至滾道架中間，滾道架再輸送至下道工序焊接或其他的作業。翻轉架的搖臂可以向兩側放平，移動時讓開工件，到達工件一側后，工件下搖臂擺動托起工件，另一搖臂也擺起托住工件后緩慢下放，就把工件翻轉了90°，經兩次翻轉可使工件翻轉180°。翻轉架上設有減速機和行走輪，使翻轉架具了移動功能。翻轉架可以依翻轉工件噸位設計，可達50噸。

5.鏈條翻轉機

鏈條翻轉機是通過鏈條成U形兜起工件，并依靠鏈條一端升一端降轉動，被鏈條兜起的工件就隨之轉動的原理完成工件的翻轉。對于一些較長的柱類工件，還可以空中翻轉，空中焊接。

鏈條翻轉機一般有兩種較為常用，一種是電動葫蘆鏈條翻轉機，一種是U形架鏈條翻轉機。

電動葫蘆鏈條翻轉機是兩個龍門架上各安裝兩套電動葫蘆，每個門架的兩個電動葫蘆下裝一條鏈條成U形，工件通過滾道送進U形半環內，電動葫蘆提升抬起工件，門架同一側的電動葫蘆提升，另一側的下放，鏈條就包著工件轉動，完成工件的翻轉。這種鏈條翻轉機受空間高度限制，進而限制了鏈條長度，再加上電動葫蘆的承載噸位限制，無法大角度翻轉大截面和大質量工件，因此僅應用于小型型鋼的翻轉。

U形架鏈條翻轉機也是兩個U形架配對使用。結構原理如圖8-2-1所示。立柱2、梁1組成U形架，立柱頂裝有擺臂6，一根鏈條7從兩立柱內的重錘3開始，經主鏈輪5和擺臂上鏈輪，下垂至U形架中部并低于滾道9，以型鋼8由滾道送入時不干涉為基礎。擺臂平時由擺臂重錘4拉扯揚起，增加擺臂間距，也就是增加U形鏈條開口寬度，方便型鋼送進。

工作過程為：型鋼送進后，主鏈輪工作，向下拉動鏈條，擺臂首先被壓低，U形開口縮小，增加型鋼包角。繼續拉動鏈條，型鋼即被抬離滾道，到一定高度后停止抬升。這時一側主鏈輪繼續向下拉動鏈條，另一側主鏈輪則同步放松鏈條，吊在空中的型鋼就隨著鏈條的轉動進行翻轉。

這種鏈條翻轉機的空間尺寸較大，并且承載能力受限，翻轉工件的截面尺寸受限，可靠性不高，維護保養較難。優點是上方敞開，可以直接用吊車吊運工件，對于不便利用滾道運送的工件還是比較適用的。

 

第三節 H型鋼生產線

H型鋼全自動焊接生產線是近幾年發展起來的，以焊接H型鋼的自動流水作業方式，實現H型鋼的大批量高效率生產。主要設計思想是把工件從拼裝焊接到矯正通過輔助設備連續起來，并且把焊接工序分解，H型鋼的四條主焊縫，分別利用四臺懸臂式焊接機獨立焊接，互不干涉，盡力壓縮焊接輔助時間，提高了焊接效率，也相應提高了生產能力。

H型鋼自動生產線的生產工藝流程如下：

首先，切割機下料的翼板、腹板用吊車在組立機上拼裝成⊥形鋼，90°翻轉架翻轉90°，再用吊車將T型鋼吊上輸入端的另一塊翼板上拼裝成工型鋼；由組立機的翻轉架翻轉90°成H型鋼后，由輸送滾道將H型鋼送入A焊接區的移鋼機上方（每個焊接區設兩臺焊接機，可同時焊接兩根H型鋼），移鋼機的頂升裝置將H型鋼抬離滾道，并移送入懸臂焊接機的60°翻轉支架上，移鋼機下降，翻轉支架將工件轉動45°，由懸臂式焊接機對工件的第一條焊縫實施船形位置焊，焊接完成后翻轉支架將工件復原，再由移鋼機抬升后將工件送入第二臺焊接機的翻轉支架上，同樣轉動支架使工件成45°，由第二臺焊機對H型鋼的第二條焊縫實施船形位置焊；完成兩條埋弧焊的工件再由移鋼機將工件送至輸送滾道上，由輸送滾道將工件送入A焊接區后的移動式180°翻轉架（有的生產線采用鏈條翻轉機）翻轉180°后，再由輸送滾道送入B焊接區，與A焊接區相同工藝焊接H型鋼的另二條焊縫；四條焊縫全部焊接完畢后由輸送滾道送入矯正機，矯正因埋弧焊造成的H型鋼翼板彎曲。

整個拼裝焊接過程均可以實現自動化，生產過程可少用或不用吊車，控制系統能夠實現互鎖、連鎖，增加安全性可靠性，從現有生產工藝來看，是比較完善的H型鋼制作自動化生產線。

 

圖8-3-1是高度1500mm的生產線的平面示意圖。

典型H型鋼生產線（HBBL15生產線）的設備組成：

1.數控/直條火焰切割機（1臺）

2.H型鋼自動組立機（1臺）

3.90°液壓翻轉架（1組 共3臺）

4.懸臂式焊接機（4臺） 

5.液壓頂升移鋼機（2組 4臺）

6.60°翻轉架（4組、共12臺）

7.移動式180°翻轉架（2組 4臺）

8.液壓矯正機 （1臺）

9.輸送滾道（1套）

生產線的主要技術參數：

適用H型鋼翼板寬度：200-800 mm

適用H型鋼腹板高度：200-1500 mm

適用工件重量： ≤20T

適用工件長度 15000 mm

H型鋼自動生產線雖然專業化生產程度較高，但對于其他型材的生產也有一定的通用性。只是要求生產車間要有足夠的長度，占用生產車間面積較大。在H型鋼生產上，還需要按照運籌學理論進行計劃安排，即工件焊接加工順序排列上，應盡可能把長度一致或接近的工件排在一起，這樣才能體現出生產線的優勢。如果長短工件交錯排列，生產中的等待時間加長，效率可能還低于單臺設備組合生產的生產方式。

第四節 箱形梁柱生產線

箱形梁柱主要應用在橋梁和高層鋼結構建筑等方面，近幾年在我國得到快速發展。高層鋼結構建筑在歐美日等國家發展較早，生產技術成熟，在箱形梁柱的生產上采用生產線來提高生產效率，設備比較齊全，工件的拼裝組立和翻轉輸送均由專用設備完成，自動化程度較高。

我國現今的箱形梁柱生產線一般是以自身技術為基礎，吸收借鑒國外先進技術研制的。生產線以大批量、高質量、高效率生產為目標，因此在工序排布、焊接效率質量方面，盡力作到既能保障生產的有序進行，又能合理利用工廠空間。同時盡量減少不必要的輔助工序和流程，節省時間，提高工效。在箱形梁的生產工藝上，各生產企業存在一些細節變化，有的取消了隔板電渣焊時的鉆孔工序，直接預留間隙進行電渣焊。有的用簡單高效的熔嘴式電渣焊（即消耗性電極電渣焊）工藝取代了價格較貴不易掌握的熔絲式電渣焊（即非消耗性電極電渣焊）工藝。

箱形梁柱生產線的主要特點是整個拼裝焊接過程中大量采用專用設備，自動化程度高。從板材的下料切割、閣板組裝、U形拼裝組立、工件的翻轉焊接到箱形組立和電渣焊接，采用輔助設備輸送翻轉，不但減少吊車等通用設備的使用沖突，更主要的是通過流水作業，實現箱形梁柱的大規模生產。對于工藝上隔板電渣焊時安排鉆孔工序的工廠，還應配置一臺可在軌道上行走的搖臂鉆床來完成鉆孔工作，如果工件移動而鉆床固定，因工件質量較大，慣性也大，定位困難

生產線采用對稱焊接工藝，使焊接時的熱影響區對稱分布，應力互相抵消以減少工件變形，特別是電渣焊熱輸入量大，單側焊接會引起梁柱的彎曲變形，所以只能對稱焊接才會使變形很小。

箱形梁柱焊接工藝示意圖和箱形梁柱生產工藝流程圖。

 

 

箱形梁柱(BOX)生產線在生產中的各工藝過程及所用設備為：

1.梁體直條及隔板端板下料:數控/多頭直條切割機

2.劃線:平臺，以確定隔板位置及割孔位置

3.梁體主板開坡口:銑邊機或半自動切割機

4.割電渣焊預留孔：氣割槍

5.單件隔板拼裝點焊:隔板組裝機胎具

6.隔板點焊于翼板上：U型組立機輥道

7.U形組裝：U型組立機組裝成U形，壓緊至無間隙點焊

8.翻轉90°：180°移動翻轉支架（向兩邊分別翻轉）

9.隔板焊接：手工焊機（根據工藝需要）

10.襯板點焊：手工焊機

11.箱形上蓋板組裝: 箱型組立機壓緊并點焊

12.翻轉90°：180°移動翻轉支架

13.焊縫打底：箱型梁氣保焊打底焊接機

14.翻轉180°：180°移動翻轉支架

15.焊縫打底：箱型梁氣保焊打底焊接機

16.內隔板電渣焊接：懸臂式電渣焊機

17.移動翻轉到切割工位：移動式90°翻轉支架

18.焊縫檢驗：超聲波檢查儀

19.清除電渣焊澆口、冒口：碳弧氣刨清根

20.移動翻轉（回位）：移動式90°翻轉支架

21.輸送到埋弧焊區域：輸送輥道

22.移動到埋弧焊工位：移動式180°翻轉支架

23.箱形焊接：LHF型懸臂焊，主機移動直至焊接完畢

24.翻轉：180o移動翻轉支架

25.箱形焊接：LHF型懸臂焊，主機移動直至焊接完畢

26.移動到中間輥道：移動式180°翻轉支架

27.輸送到檢驗區域：輸送輥道

28.焊縫檢驗：超聲波檢查儀、移動式180°翻轉支架

29.焊縫檢驗、人工補焊

30.配焊端頭連接板：手工焊機

31.人工火焰矯正

32.銑兩頭：端面銑、移鋼機

33.橫梁、筋端板組裝焊接：手工焊機

34.表面除銹：型鋼拋丸機。

35.表面油漆：涂裝設備或手工噴漆設備。

箱形梁柱生產線加工工件參數如下：

截面尺寸：1200×1200 mm-300×300 mm

工件長度：2000～15000 mm

工件板厚：20～80 mm

工件重量：≤20，000 kg

在上述工藝過程中專機輔機綜合應用，工件不必在空中行走即可轉換所有焊接工位，加工過程中僅有各別工序需要吊車參與。配置齊全的BOX生產線，自動化程度、效率較高，可操作性較強，其單班鋼結構年生產量可達到1.2萬噸以上。并且，該生產線還具有一定的柔性，可以依據實際情況進行一定的調整，以適應不同廠房情況或工藝的要求。

在箱形梁柱生產線中，還有一種型鋼橫移來轉換工位的生產線，稱為橫向箱形梁柱生產線。這種生產線取消了大量的滾道，通過增加移鋼機實現工件移位，生產工藝上沒有多大差別，焊機均在大跨度龍門架上行走焊接，移鋼機移動后的工件焊縫與焊機行走軌道平行度不易控制，所以對焊縫自動跟蹤及焊槍位置隨動自調方面要求較高，焊接設備設計制作較難，設備總體成本較高，除廠房長度受限的企業外，應用并不廣泛。

結束

生產線及其設備一直在不斷向前發展，生產工藝和焊接技術的每次進步，都會給焊接設備帶來很大的變化，相應各種生產線也會進行局部或系列調整。隨著數字技術的快速普及應用，生產線及設備也在進行著數字化改造，特別是各種焊接機方面比較明顯，其他設備的數字化應用還不廣。目前我國焊接生產線數字化程度不高的原因，主要是數字化設備的性能價格比不高，有一些開發的產品，并沒有真正理解用戶的需求，本身的應用特點不明顯；其次大部分功能用戶可能不會或極少用到，多種功能的設備，完成單一的功能，本身就是浪費；再加上人員素質有一定差距，造成設備的購置成本、使用維護成本偏高。另外，作為專用生產線來說，采用PLC可編程序控制器進行自動控制已經能夠滿足大部分要求，PLC的功能越來越強大，且價格低廉，操作起來相對簡單得多，因此在自動生產線上PLC更適用、更可靠。

                                      懸臂焊接機的（一）簡介

TMZ 型 H型鋼懸臂自動埋弧焊機主要用于H型鋼的埋弧焊接，焊接自動化程度高、操作方便；機頭具有垂直升降、角度調整（0—180°）等功能。以適應不同焊接工件的需要，焊劑靠重力送進，自動回收；兩個焊接機頭既能同時焊接，又能單獨焊接，而且焊接速度勻速無級可調。符合GB8118-87標準要求。

（二）主要技術參數

型   號 技術參數		TMZ
輸入電源		AC380V    50Hz
輸入電源容量		主機容量10KW+配用焊機容量
配用焊機		MZ-1-1000K埋弧焊機
懸臂焊機軌距		2m
焊接速度		0.3-1.2m/min (視焊接工藝而定，無級調速)
行走速度		2.5m/min
焊接位置		船形焊
焊絲盤容量		100KgX2
適用焊絲		φ3-φ5mm
焊劑回收機容量		50L×2
行走路軌長度		18m
適 用 H 型 鋼	腹 板 高 度 H	300-1800㎜
	腹 板 厚 度 t1	6-32㎜
	翼 板 寬 度 B	200-800㎜
	翼 板 厚 度 t2	6-40㎜
	H型 鋼 長 度 L	4-15m
	設備重量(T)	約7.5
	腹板高度/翼板寬度	H/B≥1.5

 
（三）主要結構及工作原理
本機主要由主機、焊接電源及送絲機頭、焊劑給料及回收系統、控制系統等成。
（1）主機主機是該機的主體,主要由T型架、橫梁、焊頭調節機構、焊絲盤支架等組成。T型架由交流電機驅動、經減速機減速后實現縱向空行走或焊接行走，行走速度由變頻器控制，無級調速，以便于不同焊接速度的控制。T型架主體結構采用矩型管焊接而成，其特點是重量輕,剛性好,外形美觀。橫梁上裝有調節機構和驅動裝置,沿主橫梁的導軌作橫向運動,以實現調節機構橫向調節的作用。調節機構包括導柱、調節板、升降減速機及電機等組成。調節板一側通過導向輪固定在橫梁上，另一側也裝有導向輪與導柱連接，導柱通過導軌在調節板的導向輪上下運動，實現導柱上下調節的作用。焊絲支架的作用是支承焊絲盤，焊絲盤能在焊絲盤支架上作運轉，以實現連續送絲的作用。
（2）焊接電源及送絲機頭該機配用電源為MZ-1-1000K型弧焊電源。主電路采用可控硅三相半控橋控制技術，具有控制精度高、網壓補償好、多特性輸出、下限電流低等
優點。其詳細說明請參考MZ-1-1000K型弧焊電源使用說明書。
（四）焊劑輸送及回收系統
 焊劑回收采用真空泵式回收機構,對焊劑進行自動回收、給料。焊劑給料及回收系統主要由主機箱、真空泵、過濾器、盛料桶、輸送管等組成（見圖五），其工作原理是:當回收機真空泵運轉后,盛料桶內的空氣經過濾器后被風機吸出,從而產生負壓,于是空氣便夾帶著焊劑通過吸管進入盛料桶內,盛料桶內的焊劑又從下料管到工件,從而實現給料及回收的作用。
（五）控制系統
采用集中控制方式,控制T型架行走,兩件焊接機頭的調節、焊劑回收裝置的起停、兩臺焊接電源的引弧-焊接-收弧、送絲等。兩件焊接機頭可以同時焊接，也可以分別焊接。焊接過程自動進行，設有急停按鈕。焊接速度由變頻器控制，無級調速。
（六）MZ-1-1000K埋弧焊機
一、概述
焊接電源采用滬工公司焊接電源MZ-1-1000K型，電流、電壓穩定，負載持續率高，無故障運行時間長，多特性輸出，真正實現多功能。電子控制線路，能有效補償電網電壓波動，保證焊接規范的穩定。
MZ-1-1000K焊接電源：
A.       焊接電源電流、電壓穩定，100%負載持續率，無故障運行時間長，多特性輸出，可用于埋弧焊、碳弧氣刨和手工電弧焊，真正實現多功能。主回路采用技術成熟可靠的可控硅控制線路，能有效補償電網電壓波動，采用PLC控制系統，保證焊接規范的穩定。
B.       主要技術參數
輸入電源：                       三相  380V   50Hz
   配套焊接電源：                   MZ-1-1000K型
   焊接電流（A）：                   200～1000
   空載電壓（V）：                   75
   額定負載持續率：                 100%
   外特性：                         平、降兩用
   適用焊絲直徑（mm）:              φ2.0-φ6.0
送絲速度（cm/min）:               20-200
額定輸入容量（KVA）：              72.8
功率因子（cos￠）：               0.9
空氣開關容量(A/V)：              160/380
焊絲盤容量（Kg）：                100X2
重量（kg）：                      440
          焊接電源外型（mm）長x寬x高：   1090x695x1150
(七）可供貨范圍
 1．主機架：含T型架、行走機構、橫向滑線架、爬梯、護欄等。
 2．機頭調節機構：含升降機構、橫移機構及其附件各兩套。
 3．調整機構：含機架、機械調節機構、焊槍、送絲機頭等各兩組。
4．電控系統：含強電箱、操作箱、變頻器等。
注：行線架、工件胎架用戶自備（導軌長22m及壓板和其調整附件等用戶要求供方配備，需方需另加費用）。