液压支架作为综采的关键设备,其支架结构件多为箱体式焊接结构,焊缝密集,结构形式复杂,强度要求高。国内外传统工艺多为人工焊接,工人劳动强度大,工作环境恶劣,由于受人为因素影响,焊缝质量不稳定、一致性差、外观成型不好,生产效率低。本文针对液压支架结构件在生产过程中存在的问题,对液压支架顶梁高效焊接系统的方案设计及其关键技术开展了研究,主要研究工作包括:(1)顶梁焊接生产线工艺分析与设计。分析了顶梁三维结构、顶梁焊材、顶梁焊缝形式,拟定了顶梁高效焊接生产线的工艺规程,对其中部分关键焊接工位进行焊接模拟和工艺分析,开展了相应的板材焊接基础实验工作,制定了实际焊接工艺,确定了板材焊接特性和合理的焊接参数;对顶梁结构中占有比例最大的角焊和单V坡口焊进行了实验模拟,进一步验证了焊接参数,确保了焊接效果。(2)焊接生产线的布局设计与工位实现。依据焊接生产线工艺规程,进行了生产线的主要工位设备数量配置,并依据精益生产要求,完成了整个生产线的布局。完成了生产线各个主要焊接工位的设备配置和专机设计,并对每台专机的主要特点进行了对比分析,主要包括结构特性,示教特性,焊接特性等。此外,设计了生产线的辅助设备,包括运输小车、工装板和胎架。(3)顶梁横焊缝焊接专机运动学建模与工艺仿真。结合横焊缝焊接专机的结构,给出了其运动方程和理论解,基于工艺仿真软件DELMIA对液压支架横焊缝焊接工艺完成了虚拟仿真。不仅验证了专机设计的合理性,还实现了专机的虚拟调试,对实际焊接专机的研制和调试起到作业指导作用。本文给出的方法,不仅适用于本专机,还适用于其它类似焊接专机的工艺仿真验证,具有较大的实际参考价值。(4)液压支架结构件焊缝寻位跟踪系统设计。对现有焊缝跟踪寻位技术进行研究,探寻了适合液压支架横焊缝焊接时的焊缝跟踪寻位系统的实现方法,设计了基于五面激光测距传感的焊缝跟踪寻位系统,对跟踪寻位原理进行了详细描述,并对跟踪误差评价和补偿进行了理论探索,最终跟踪系统在工业应用中得以实现,并满足顶梁横焊缝焊接需求,该示教跟踪系统不仅适用于液压支架结构件的焊接,还适合船舶分段、工程机械壳体等类似结构件焊接时的跟踪。