（三）主要结构及工作原理

本机主要由主机、焊接电源及送丝机头、焊剂给料及回收系统、控制系统等成。

（1）主机主机是该机的主体,主要由T型架、横梁、焊头调节机构、焊丝盘支架等组成。T型架由交流电机驱动、经减速机减速后实现纵向空行走或焊接行走，行走速度由变频器控制，调速，以便于不同焊接速度的控制。T型架主体结构采用矩型管焊接而成，其特点是重量轻,刚性好,外形美观。横梁上装有调节机构和驱动装置,沿主横梁的导轨作横向运动,以实现调节机构横向调节的作用。调节机构包括导柱、调节板、升降减速机及电机等组成。调节板一侧通过导向轮固定在横梁上，另一侧也装有导向轮与导柱连接，导柱通过导轨在调节板的导向轮上下运动，实现导柱上下调节的作用。焊丝支架的作用是支承焊丝盘，焊丝盘能在焊丝盘支架上作运转，以实现连续送丝的作用。

（2）焊接电源及送丝机头该机配用电源为MZ-1-1000K型弧焊电源。主电路采用可控硅三相半控桥控制技术，具有控制精度高、网压补偿好、多特性输出、下限电流低等

优点。其详细说明请参考MZ-1-1000K型弧焊电源使用说明书。

（四）焊剂输送及回收系统

（图五，焊剂输送及回收系统）

 

     焊剂回收采用真空泵式回收机构,对焊剂进行自动回收、给料。焊剂给料及回收系统主要由主机箱、真空泵、过滤器、盛料桶、输送管等组成（见图五），其工作原理是:当回收机真空泵运转后,盛料桶内的空气经过滤器后被风机吸出,从而产生负压,于是空气便夹带着焊剂通过吸管进入盛料桶内,盛料桶内的焊剂又从下料管到工件,从而实现给料及回收的作用。

（五）控制系统

采用集中控制方式,控制T型架行走,两件焊接机头的调节、焊剂回收装置的起停、两台焊接电源的引弧-焊接-收弧、送丝等。两件焊接机头可以同时焊接，也可以分别焊接。焊接过程自动进行，设有急停按钮。焊接速度由变频器控制，无级调速。

（六）MZ-1-1000K埋弧焊机

一、概述

焊接电源采用沪工公司焊接电源MZ-1-1000K型，电流、电压稳定，负载持续率高，无故障运行时间长，多特性输出，真正实现多功能。电子控制线路，能有效补偿电网电压波动，保证焊接规范的稳定。

MZ-1-1000K焊接电源：

A.       焊接电源电流、电压稳定，100%负载持续率，无故障运行时间长，多特性输出，可用于埋弧焊、碳弧气刨和手工电弧焊，真正实现多功能。主回路采用技术成熟可靠的可控硅控制线路，能有效补偿电网电压波动，采用PLC控制系统，保证焊接规范的稳定。

B.       主要技术参数

输入电源：                       三相  380V   50Hz

   配套焊接电源：                   MZ-1-1000K型

   焊接电流（A）：                   200～1000

   空载电压（V）：                   75

   额定负载持续率：                 100%

   外特性：                         平、降两用

   适用焊丝直径（mm）:              φ2.0-φ6.0

送丝速度（cm/min）:               20-200

额定输入容量（KVA）：              72.8

功率因子（cos￠）：               0.9

空气开关容量(A/V)：              160/380

焊丝盘容量（Kg）：                100X2

重量（kg）：                      440

          焊接电源外型（mm）长x宽x高：   1090x695x1150

(七）可供货范围

 1．主机架：含T型架、行走机构、横向滑线架、爬梯、护栏等。

 2．机头调节机构：含升降机构、横移机构及其附件各两套。

 3．调整机构：含机架、机械调节机构、焊枪、送丝机头等各两组。

4．电控系统：含强电箱、操作箱、变频器等。

注：行线架、工件胎架用户自备（导轨长22m及压板和其调整附件等用户要求供方配备，需方需另加费用）。

第一节 概述

我国钢结构生产技术，近十年来发展很快。结合国内研制和国外引进消化，钢结构件焊接生产的机械化和自动化水平迅速提高，可以说是取得了突破性的进展。从H型钢、箱形梁柱的拼装，到自动翻转机具，以及H型钢翼缘矫正，都实现了机械化和自动化。包括各种焊接操作机的自动化水平也达到或接近世界发达国家水平。

在钢结构件的生产加工过程中，在保证焊接质量的前提下，工件焊接的速度几乎是固定值，要想提高生产效率，只能尽量压缩焊接工序的辅助时间。由单台设备组成的生产车间，工件的运送、移位或翻转，几乎全部由吊车完成，满负荷工作时，吊车的利用率，经常会出现工件等吊车的情况。这样一来，压缩焊接工序辅助时间的目的就很难达到。

为了提高钢结构件的生产率，减少吊车的占用率，各种生产辅助设备得到相应发展。其中用于移动和翻转的辅助设备全面发展，使型钢焊接自动流水作业成为可能。近几年发展起来的H型钢生产线和箱形梁柱生产线就是大量应用辅助设备实现的。自动流水作业可以使吊车占用率尽量很少，同时，通过辅助设备定工位工作来减少辅助时间，提高生产率增加生产量。

第二节 生产线辅助设备

生产线辅助设备是指除下料、拼装、焊接和矫正等必须设备外，为完成工件输送翻转等辅助作业而设立的设备。主要包括输送滚道、90°翻转架、移钢机、60°翻转支架、180°移动翻转架、链条翻转机等。下面对几种主要辅助设备进行一下介绍说明。

1.90°翻转架

90°翻转架作为组立机的辅助设备，主要用于经T形或H形组立完的型钢进行90°翻转，以便输入下道工序进行焊接，它采用液压翻转形式，每边由3个油缸带动3个L型架同步转动90°，T形或H形工件也相应翻转90°以便于焊接或输送。90°翻转架适用工件的尺寸或重量范围，应该以组立机的规格为依据进行配套。

2.移钢机

移钢机主要用于埋弧焊接区，成对配置在轨道上使用。工件从滚道送进后，由移钢机在滚道间顶升，工件脱离滚道面，并由移钢机托送到悬臂式焊接机工位。该机工作时每个移钢机的机架通过2个液压缸同步整体抬升，使工件抬离滚道，并可通过行走减速电机将工件来回移动。

3.60°翻转支架

60°翻转支架是配套于悬臂式焊接机的辅助设备，结构和90°翻转架基本相同，也是由液压缸推拉L臂转动翻转工件。主要用途就是把H型钢从水平放置变成倾斜45°的船形位置，保证焊接角度。翻转支架可以翻转60°，其目的是当翼板腹板厚度相差较大时，可以调整翼板腹板上焊脚高度，适应不同的焊接要求。

4.180°移动翻转架

180°移动翻转架成对配置使用，主要用于单面焊接完的H型钢或箱形梁柱进行翻转，它通过2个液压油缸带动2个摇臂同步转动，将组立完的型钢翻转后移动至滚道架中间，滚道架再输送至下道工序焊接或其他的作业。翻转架的摇臂可以向两侧放平，移动时让开工件，到达工件一侧后，工件下摇臂摆动托起工件，另一摇臂也摆起托住工件后缓慢下放，就把工件翻转了90°，经两次翻转可使工件翻转180°。翻转架上设有减速机和行走轮，使翻转架具了移动功能。翻转架可以依翻转工件吨位设计，可达50吨。

5.链条翻转机

链条翻转机是通过链条成U形兜起工件，并依靠链条一端升一端降转动，被链条兜起的工件就随之转动的原理完成工件的翻转。对于一些较长的柱类工件，还可以空中翻转，空中焊接。

链条翻转机一般有两种较为常用，一种是电动葫芦链条翻转机，一种是U形架链条翻转机。

电动葫芦链条翻转机是两个龙门架上各安装两套电动葫芦，每个门架的两个电动葫芦下装一条链条成U形，工件通过滚道送进U形半环内，电动葫芦提升抬起工件，门架同一侧的电动葫芦提升，另一侧的下放，链条就包着工件转动，完成工件的翻转。这种链条翻转机受空间高度限制，进而限制了链条长度，再加上电动葫芦的承载吨位限制，无法大角度翻转大截面和大质量工件，因此仅应用于小型型钢的翻转。

U形架链条翻转机也是两个U形架配对使用。结构原理如图8-2-1所示。立柱2、梁1组成U形架，立柱顶装有摆臂6，一根链条7从两立柱内的重锤3开始，经主链轮5和摆臂上链轮，下垂至U形架中部并低于滚道9，以型钢8由滚道送入时不干涉为基础。摆臂平时由摆臂重锤4拉扯扬起，增加摆臂间距，也就是增加U形链条开口宽度，方便型钢送进。

工作过程为：型钢送进后，主链轮工作，向下拉动链条，摆臂首先被压低，U形开口缩小，增加型钢包角。继续拉动链条，型钢即被抬离滚道，到一定高度后停止抬升。这时一侧主链轮继续向下拉动链条，另一侧主链轮则同步放松链条，吊在空中的型钢就随着链条的转动进行翻转。

这种链条翻转机的空间尺寸较大，并且承载能力受限，翻转工件的截面尺寸受限，可靠性不高，维护保养较难。优点是上方敞开，可以直接用吊车吊运工件，对于不便利用滚道运送的工件还是比较适用的。

 

第三节 H型钢生产线

H型钢全自动焊接生产线是近几年发展起来的，以焊接H型钢的自动流水作业方式，实现H型钢的大批量高效率生产。主要设计思想是把工件从拼装焊接到矫正通过辅助设备连续起来，并且把焊接工序分解，H型钢的四条主焊缝，分别利用四台悬臂式焊接机独立焊接，互不干涉，尽力压缩焊接辅助时间，提高了焊接效率，也相应提高了生产能力。

H型钢自动生产线的生产工艺流程如下：

首先，切割机下料的翼板、腹板用吊车在组立机上拼装成⊥形钢，90°翻转架翻转90°，再用吊车将T型钢吊上输入端的另一块翼板上拼装成工型钢；由组立机的翻转架翻转90°成H型钢后，由输送滚道将H型钢送入A焊接区的移钢机上方（每个焊接区设两台焊接机，可同时焊接两根H型钢），移钢机的顶升装置将H型钢抬离滚道，并移送入悬臂焊接机的60°翻转支架上，移钢机下降，翻转支架将工件转动45°，由悬臂式焊接机对工件的第一条焊缝实施船形位置焊，焊接完成后翻转支架将工件复原，再由移钢机抬升后将工件送入第二台焊接机的翻转支架上，同样转动支架使工件成45°，由第二台焊机对H型钢的第二条焊缝实施船形位置焊；完成两条埋弧焊的工件再由移钢机将工件送至输送滚道上，由输送滚道将工件送入A焊接区后的移动式180°翻转架（有的生产线采用链条翻转机）翻转180°后，再由输送滚道送入B焊接区，与A焊接区相同工艺焊接H型钢的另二条焊缝；四条焊缝全部焊接完毕后由输送滚道送入矫正机，矫正因埋弧焊造成的H型钢翼板弯曲。

整个拼装焊接过程均可以实现自动化，生产过程可少用或不用吊车，控制系统能够实现互锁、连锁，增加安全性可靠性，从现有生产工艺来看，是比较完善的H型钢制作自动化生产线。

 

图8-3-1是高度1500mm的生产线的平面示意图。

典型H型钢生产线（HBBL15生产线）的设备组成：

1.数控/直条火焰切割机（1台）

2.H型钢自动组立机（1台）

3.90°液压翻转架（1组 共3台）

4.悬臂式焊接机（4台） 

5.液压顶升移钢机（2组 4台）

6.60°翻转架（4组、共12台）

7.移动式180°翻转架（2组 4台）

8.液压矫正机 （1台）

9.输送滚道（1套）

生产线的主要技术参数：

适用H型钢翼板宽度：200-800 mm

适用H型钢腹板高度：200-1500 mm

适用工件重量： ≤20T

适用工件长度 15000 mm

H型钢自动生产线虽然专业化生产程度较高，但对于其他型材的生产也有一定的通用性。只是要求生产车间要有足够的长度，占用生产车间面积较大。在H型钢生产上，还需要按照运筹学理论进行计划安排，即工件焊接加工顺序排列上，应尽可能把长度一致或接近的工件排在一起，这样才能体现出生产线的优势。如果长短工件交错排列，生产中的等待时间加长，效率可能还低于单台设备组合生产的生产方式。

第四节 箱形梁柱生产线

箱形梁柱主要应用在桥梁和高层钢结构建筑等方面，近几年在我国得到快速发展。高层钢结构建筑在欧美日等国家发展较早，生产技术成熟，在箱形梁柱的生产上采用生产线来提高生产效率，设备比较齐全，工件的拼装组立和翻转输送均由专用设备完成，自动化程度较高。

我国现今的箱形梁柱生产线一般是以自身技术为基础，吸收借鉴国外先进技术研制的。生产线以大批量、高质量、高效率生产为目标，因此在工序排布、焊接效率质量方面，尽力作到既能保障生产的有序进行，又能合理利用工厂空间。同时尽量减少不必要的辅助工序和流程，节省时间，提高工效。在箱形梁的生产工艺上，各生产企业存在一些细节变化，有的取消了隔板电渣焊时的钻孔工序，直接预留间隙进行电渣焊。有的用简单高效的熔嘴式电渣焊（即消耗性电极电渣焊）工艺取代了价格较贵不易掌握的熔丝式电渣焊（即非消耗性电极电渣焊）工艺。

箱形梁柱生产线的主要特点是整个拼装焊接过程中大量采用专用设备，自动化程度高。从板材的下料切割、阁板组装、U形拼装组立、工件的翻转焊接到箱形组立和电渣焊接，采用辅助设备输送翻转，不但减少吊车等通用设备的使用冲突，更主要的是通过流水作业，实现箱形梁柱的大规模生产。对于工艺上隔板电渣焊时安排钻孔工序的工厂，还应配置一台可在轨道上行走的摇臂钻床来完成钻孔工作，如果工件移动而钻床固定，因工件质量较大，惯性也大，定位困难

生产线采用对称焊接工艺，使焊接时的热影响区对称分布，应力互相抵消以减少工件变形，特别是电渣焊热输入量大，单侧焊接会引起梁柱的弯曲变形，所以只能对称焊接才会使变形很小。

箱形梁柱焊接工艺示意图和箱形梁柱生产工艺流程图。

 

 

箱形梁柱(BOX)生产线在生产中的各工艺过程及所用设备为：

1.梁体直条及隔板端板下料:数控/多头直条切割机

2.划线:平台，以确定隔板位置及割孔位置

3.梁体主板开坡口:铣边机或半自动切割机

4.割电渣焊预留孔：气割枪

5.单件隔板拼装点焊:隔板组装机胎具

6.隔板点焊于翼板上：U型组立机辊道

7.U形组装：U型组立机组装成U形，压紧至无间隙点焊

8.翻转90°：180°移动翻转支架（向两边分别翻转）

9.隔板焊接：手工焊机（根据工艺需要）

10.衬板点焊：手工焊机

11.箱形上盖板组装: 箱型组立机压紧并点焊

12.翻转90°：180°移动翻转支架

13.焊缝打底：箱型梁气保焊打底焊接机

14.翻转180°：180°移动翻转支架

15.焊缝打底：箱型梁气保焊打底焊接机

16.内隔板电渣焊接：悬臂式电渣焊机

17.移动翻转到切割工位：移动式90°翻转支架

18.焊缝检验：超声波检查仪

19.清除电渣焊浇口、冒口：碳弧气刨清根

20.移动翻转（回位）：移动式90°翻转支架

21.输送到埋弧焊区域：输送辊道

22.移动到埋弧焊工位：移动式180°翻转支架

23.箱形焊接：LHF型悬臂焊，主机移动直至焊接完毕

24.翻转：180o移动翻转支架

25.箱形焊接：LHF型悬臂焊，主机移动直至焊接完毕

26.移动到中间辊道：移动式180°翻转支架

27.输送到检验区域：输送辊道

28.焊缝检验：超声波检查仪、移动式180°翻转支架

29.焊缝检验、人工补焊

30.配焊端头连接板：手工焊机

31.人工火焰矫正

32.铣两头：端面铣、移钢机

33.横梁、筋端板组装焊接：手工焊机

34.表面除锈：型钢抛丸机。

35.表面油漆：涂装设备或手工喷漆设备。

箱形梁柱生产线加工工件参数如下：

截面尺寸：1200×1200 mm-300×300 mm

工件长度：2000～15000 mm

工件板厚：20～80 mm

工件重量：≤20，000 kg

在上述工艺过程中专机辅机综合应用，工件不必在空中行走即可转换所有焊接工位，加工过程中仅有各别工序需要吊车参与。配置齐全的BOX生产线，自动化程度、效率较高，可操作性较强，其单班钢结构年生产量可达到1.2万吨以上。并且，该生产线还具有一定的柔性，可以依据实际情况进行一定的调整，以适应不同厂房情况或工艺的要求。

在箱形梁柱生产线中，还有一种型钢横移来转换工位的生产线，称为横向箱形梁柱生产线。这种生产线取消了大量的滚道，通过增加移钢机实现工件移位，生产工艺上没有多大差别，焊机均在大跨度龙门架上行走焊接，移钢机移动后的工件焊缝与焊机行走轨道平行度不易控制，所以对焊缝自动跟踪及焊枪位置随动自调方面要求较高，焊接设备设计制作较难，设备总体成本较高，除厂房长度受限的企业外，应用并不广泛。

结束

生产线及其设备一直在不断向前发展，生产工艺和焊接技术的每次进步，都会给焊接设备带来很大的变化，相应各种生产线也会进行局部或系列调整。随着数字技术的快速普及应用，生产线及设备也在进行着数字化改造，特别是各种焊接机方面比较明显，其他设备的数字化应用还不广。目前我国焊接生产线数字化程度不高的原因，主要是数字化设备的性能价格比不高，有一些开发的产品，并没有真正理解用户的需求，本身的应用特点不明显；其次大部分功能用户可能不会或极少用到，多种功能的设备，完成单一的功能，本身就是浪费；再加上人员素质有一定差距，造成设备的购置成本、使用维护成本偏高。另外，作为专用生产线来说，采用PLC可编程序控制器进行自动控制已经能够满足大部分要求，PLC的功能越来越强大，且价格低廉，操作起来相对简单得多，因此在自动生产线上PLC更适用、更可靠。

                                      悬臂焊接机的（一）简介

TMZ 型 H型钢悬臂自动埋弧焊机主要用于H型钢的埋弧焊接，焊接自动化程度高、操作方便；机头具有垂直升降、角度调整（0—180°）等功能。以适应不同焊接工件的需要，焊剂靠重力送进，自动回收；两个焊接机头既能同时焊接，又能单独焊接，而且焊接速度匀速无级可调。符合GB8118-87标准要求。

（二）主要技术参数

型   号 技术参数		TMZ
输入电源		AC380V    50Hz
输入电源容量		主机容量10KW+配用焊机容量
配用焊机		MZ-1-1000K埋弧焊机
悬臂焊机轨距		2m
焊接速度		0.3-1.2m/min (视焊接工艺而定，无级调速)
行走速度		2.5m/min
焊接位置		船形焊
焊丝盘容量		100KgX2
适用焊丝		φ3-φ5mm
焊剂回收机容量		50L×2
行走路轨长度		18m
适 用 H 型 钢	腹 板 高 度 H	300-1800㎜
	腹 板 厚 度 t1	6-32㎜
	翼 板 宽 度 B	200-800㎜
	翼 板 厚 度 t2	6-40㎜
	H型 钢 长 度 L	4-15m
	设备重量(T)	约7.5
	腹板高度/翼板宽度	H/B≥1.5

 
（三）主要结构及工作原理
本机主要由主机、焊接电源及送丝机头、焊剂给料及回收系统、控制系统等成。
（1）主机主机是该机的主体,主要由T型架、横梁、焊头调节机构、焊丝盘支架等组成。T型架由交流电机驱动、经减速机减速后实现纵向空行走或焊接行走，行走速度由变频器控制，无级调速，以便于不同焊接速度的控制。T型架主体结构采用矩型管焊接而成，其特点是重量轻,刚性好,外形美观。横梁上装有调节机构和驱动装置,沿主横梁的导轨作横向运动,以实现调节机构横向调节的作用。调节机构包括导柱、调节板、升降减速机及电机等组成。调节板一侧通过导向轮固定在横梁上，另一侧也装有导向轮与导柱连接，导柱通过导轨在调节板的导向轮上下运动，实现导柱上下调节的作用。焊丝支架的作用是支承焊丝盘，焊丝盘能在焊丝盘支架上作运转，以实现连续送丝的作用。
（2）焊接电源及送丝机头该机配用电源为MZ-1-1000K型弧焊电源。主电路采用可控硅三相半控桥控制技术，具有控制精度高、网压补偿好、多特性输出、下限电流低等
优点。其详细说明请参考MZ-1-1000K型弧焊电源使用说明书。
（四）焊剂输送及回收系统
 焊剂回收采用真空泵式回收机构,对焊剂进行自动回收、给料。焊剂给料及回收系统主要由主机箱、真空泵、过滤器、盛料桶、输送管等组成（见图五），其工作原理是:当回收机真空泵运转后,盛料桶内的空气经过滤器后被风机吸出,从而产生负压,于是空气便夹带着焊剂通过吸管进入盛料桶内,盛料桶内的焊剂又从下料管到工件,从而实现给料及回收的作用。
（五）控制系统
采用集中控制方式,控制T型架行走,两件焊接机头的调节、焊剂回收装置的起停、两台焊接电源的引弧-焊接-收弧、送丝等。两件焊接机头可以同时焊接，也可以分别焊接。焊接过程自动进行，设有急停按钮。焊接速度由变频器控制，无级调速。
（六）MZ-1-1000K埋弧焊机
一、概述
焊接电源采用沪工公司焊接电源MZ-1-1000K型，电流、电压稳定，负载持续率高，无故障运行时间长，多特性输出，真正实现多功能。电子控制线路，能有效补偿电网电压波动，保证焊接规范的稳定。
MZ-1-1000K焊接电源：
A.       焊接电源电流、电压稳定，100%负载持续率，无故障运行时间长，多特性输出，可用于埋弧焊、碳弧气刨和手工电弧焊，真正实现多功能。主回路采用技术成熟可靠的可控硅控制线路，能有效补偿电网电压波动，采用PLC控制系统，保证焊接规范的稳定。
B.       主要技术参数
输入电源：                       三相  380V   50Hz
   配套焊接电源：                   MZ-1-1000K型
   焊接电流（A）：                   200～1000
   空载电压（V）：                   75
   额定负载持续率：                 100%
   外特性：                         平、降两用
   适用焊丝直径（mm）:              φ2.0-φ6.0
送丝速度（cm/min）:               20-200
额定输入容量（KVA）：              72.8
功率因子（cos￠）：               0.9
空气开关容量(A/V)：              160/380
焊丝盘容量（Kg）：                100X2
重量（kg）：                      440
          焊接电源外型（mm）长x宽x高：   1090x695x1150
(七）可供货范围
 1．主机架：含T型架、行走机构、横向滑线架、爬梯、护栏等。
 2．机头调节机构：含升降机构、横移机构及其附件各两套。
 3．调整机构：含机架、机械调节机构、焊枪、送丝机头等各两组。
4．电控系统：含强电箱、操作箱、变频器等。
注：行线架、工件胎架用户自备（导轨长22m及压板和其调整附件等用户要求供方配备，需方需另加费用）。