[发明专利]一种适配焊接机器人作业的配变油箱及其设计加工方法

说明书

本发明提供了一种适配焊接机器人的配变油箱及其设计加工方法，层次分明的三层骨架，它包括从下往上依次连接箱底部分、主体骨架部分和箱沿部分，油箱半成品焊缝全部在外侧，便于机械手焊枪工作；箱底面板采用一体成型设计、箱底切割直角采用三角形法开槽，主体骨架采用凹槽法定位，通过该设计方法及油箱骨架的结构设计，给变压器生产厂家提供了一个标准的工艺流程，提升了变压器生产厂家的生产效率；解决了传统油箱上焊接机器人工作时焊枪难以进入的难题；方便了焊接机器人生产厂家统一规划各型号配套工装的标准化工作；降低生产成本，合理的控制产品的生产精度和美观程度。

技术领域

本发明涉及配变油箱设备领域，具体为一种适配焊接机器人作业的配变油箱及其设计加工方法。

背景技术

目前国内配变油箱生产主要依靠人力，传统手工焊接油箱通常的过程包扩以下步骤：

1、车间依据图纸对主要的钢板、结构件(角钢、槽钢、钢管等)材料进行下料，钢板主要依靠仿形切割机或等离子火焰切割床工作，我们以用等离子火焰切割机加工箱盖钢板为例，常规等离子火焰切割的火焰喷头直径在8～15mm之间，这种情况下火焰切割的力度可以烧穿5～10mm的原平板(包括开平板)，但烧穿的钢板厚度越大、切割速度越快就意味着切割机的需求功率也就越大，导致喷射火焰的直径也就越大，对于6mm左右的原平板来说，从边角下料一般要预留出10～15mm左右的边料，目的是防止火焰打空，切出来的材料毛刺很多导致无法进行深加工的情况出现。这样一整张6mm的原平板就会至少造成40～60mm宽、6000mm长的材料浪费(以一张板切两组料为例)，浪费情况是不容小视的，而且对于受热敏感度相对较高的开平板来说，除了原材料浪费外，切割过后钢板的受热变形也令各个变压器制造厂家苦恼，而且对于容量越大的变压器这种情况越明显。综上所属，传统油箱初加工的缺点主要是剩余材料浪费严重、加工的办成品良品率低。

2、对初加工完成的原材料再进行深加工，主要体现在对第一步初加工的材料进行折弯、剪切和开孔等工序。这一步除了存在上条所述的缺点以外，还存在人力、物力浪费严重的情况，我们以加工一个常规配电变压器的油箱箱沿为例：最开始要选定箱沿所用角钢的型号，然后用锯床进行切分断料、校正垂直度、打磨切割断面、将四根槽钢组焊成箱沿的雏形、校正组焊偏差、再进行满焊、清渣并打磨焊缝、然后上钻床打孔、打孔后再次打磨。这些工序完成后才算对箱沿完成了深加工，中间还不考虑会有其他情况发生(如机器疲劳磨损、人为误差等等)，经现场实地考察，一般按上述传统深加工手法进行工作，仅箱沿就需要约8～9项零散工序才能完成，一个熟练工人平均每项小工序都需要花费大约10～15min时间完成，中间加上物料的转移和运输等时间，总的算下来有近2h浪费在了箱沿的加工上，这也是为什么很多工厂明明工人数量不少，加班加点的工作，但效率一直上不来的问题根源，主要缺点就在工序繁琐、过程时间长、人力和物力浪费太过严重。

3、对深加工完成的物料进行组合焊接和满焊，这一步加工的缺点和问题更为突出，主要存在在加工精度和误差方面，传统手工焊接无法做到人为控制精度精确到小数点后两位以内，往往在0.1～0.5mm已经接近极限，虽然不会对实际变压器油箱的使用造成很大的影响，但对于需要精密配合的台套、组合箱变这些设备而言，已经属于比较显而易见的配合方面的问题了。除此之外，常规手工焊接的油箱外观往往会有很粗很明显的焊缝甚至焊瘤出现，这对于独立使用的厂用变压器和站用变压器等的美观程度造成了极为不好的影响。

综上所述，从下料、裁剪、折弯、组焊、满焊到最后的酸洗磷化喷漆，需要大量的人力和物力，生产效率底下、材料浪费严重、产成品质量参差不齐、良品率底。

近年来已有厂家开始着手于使用机器人焊接方式替代人工焊接的工作，但因为油箱焊接机器人技术尚不成熟，无法针对传统的油箱结构以及焊接模式提出有效地解决方案，现在基本都沿用了传统手工焊接模式下所设计的油箱结构，这就导致了诸多机器人厂家很难提供出一套标准化的工装解决方案，并且临时更改的工装一般运行情况也频频受阻，机器人焊接的能力发挥不出来，起到的实际效果甚微，导致变压器生产厂家也无法实现初步预期的产能提升和产品升级。