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篇1

關(guān)鍵詞：白車(chē)身；機(jī)器人焊接；路徑規(guī)劃

我國(guó)目前白車(chē)身焊接機(jī)器人焊接路徑規(guī)劃方面仍處于落后水平，相關(guān)路徑規(guī)劃也極為不完善，機(jī)器人工作的過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)作業(yè)順序不合理的狀況，導(dǎo)致生產(chǎn)周期增長(zhǎng)，影響整個(gè)焊接線路的發(fā)展。所以如何制定出一條合理的路徑規(guī)劃是當(dāng)前首要目標(biāo)，本文立足實(shí)際就針對(duì)這個(gè)問(wèn)題提出一些有效性策略。

一、路徑規(guī)劃的意義

白車(chē)身焊接機(jī)器人焊接中制定出一條合理的路徑規(guī)劃可以有效縮短機(jī)器人生產(chǎn)時(shí)間，進(jìn)而縮短整個(gè)工期，提高整個(gè)生產(chǎn)效率，某種程度上降低了生產(chǎn)成本。另一方面，白車(chē)身焊接機(jī)器人焊接路徑規(guī)劃具有一定的典型性，在自動(dòng)駕駛、服務(wù)機(jī)器人、挖掘機(jī)器人等路徑規(guī)劃研究方面具有重要的借鑒意義，具有較高的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

二、白車(chē)身焊接機(jī)器人焊接路徑規(guī)劃

（一）路徑規(guī)劃的基本任務(wù)

現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的主要目標(biāo)是為了獲得較高的制造質(zhì)量、取得較高的生產(chǎn)率，而付出較低的生產(chǎn)成本，這是現(xiàn)代企業(yè)提高自身競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段，也是路徑規(guī)劃中的主要任務(wù)之一，而在路徑規(guī)劃的過(guò)程中要想保證焊接質(zhì)量主要取決于以下兩點(diǎn)：

第一，最大程度的使用機(jī)器人工位。使用機(jī)器人工位能夠有效降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少人為錯(cuò)誤幾率，提高焊接的準(zhǔn)確性，保證焊接的順利進(jìn)行，從而保證焊接的穩(wěn)定性。

第二，要完成所有的焊接點(diǎn)，保證焊接的工藝參數(shù)。

要想實(shí)現(xiàn)較低的制造成本就是最大化的利用現(xiàn)有資源，提高機(jī)器人的工作效率，縮短機(jī)器人工位的生產(chǎn)周期，減少機(jī)器人的使用數(shù)量。路徑規(guī)劃的重要方向就是提高生產(chǎn)率，保證生產(chǎn)環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率。

（二）路徑規(guī)劃

白車(chē)身焊接機(jī)器人焊接路徑規(guī)劃主要有兩個(gè)分支，一是改變工藝參數(shù)，使用新的工藝方法和輔助設(shè)備。二是要提高分配的合理性、提高焊接順序的合理性，提高合理性的目標(biāo)是為了減少機(jī)器人工位的生產(chǎn)周期。第二個(gè)分支實(shí)現(xiàn)的途徑主要是通過(guò)提高機(jī)器人焊接路徑的合理性，從而提高單個(gè)機(jī)器人的生產(chǎn)效率，最終縮短整個(gè)生產(chǎn)周期。

（三）遺傳算法

遺傳算法是進(jìn)化算法中產(chǎn)生最早、應(yīng)用最廣泛的一種基本算法，在工程技術(shù)和經(jīng)濟(jì)管理領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。遺傳算法有群體搜索和遺傳算子兩個(gè)基本特征，所謂的群體搜索打破了領(lǐng)域的限制，使信息可以廣泛分布于整個(gè)空間。而遺傳算子就是使染色體進(jìn)行隨機(jī)操作，以降低人機(jī)交互的依賴(lài)。兩個(gè)特征保證了遺傳算法具有最優(yōu)的搜索能力、最簡(jiǎn)明的操作能力以及信息處理的隱秘能力。

白車(chē)身焊接路徑規(guī)劃主要問(wèn)題如下：

第一，白車(chē)身中所需要焊接的焊接點(diǎn)眾多。

第二，在生產(chǎn)的過(guò)程中常常追求沒(méi)有意義的高精度。

第三，在解答相關(guān)問(wèn)題時(shí)需要運(yùn)用數(shù)學(xué)方法。

第四，因?yàn)榉桨缸罱K應(yīng)用于企業(yè)，所以數(shù)學(xué)方法最好要簡(jiǎn)潔明了，便于學(xué)習(xí)。

綜上，在路徑研究時(shí)需要運(yùn)用遺傳算法，主要優(yōu)勢(shì)在于：

第一，遺傳算法的計(jì)算步驟比較簡(jiǎn)單明了，在實(shí)際操作時(shí)便于學(xué)習(xí)和使用。在計(jì)算時(shí)大大減少了計(jì)算量，從而節(jié)約時(shí)間。

第二，能夠在很大程度上優(yōu)化焊接作業(yè)順序，減輕焊接的工作量。

第三，減少定量分析與定性分析的工作量。

第四，能夠很好的掌控全局，在全局中找到最優(yōu)解。

三、路徑規(guī)劃的仿真

（一）仿真系統(tǒng)的各要素

路徑仿真系統(tǒng)一般要具有以下幾個(gè)基本要素：

第一，對(duì)仿真問(wèn)題的描述。模型和仿真運(yùn)行控制共同組成了一個(gè)仿真系統(tǒng)，而一個(gè)特定的模型又是由一個(gè)參數(shù)和一組參數(shù)值構(gòu)成。例如白車(chē)身點(diǎn)焊機(jī)器人焊接路徑的參數(shù)模型一般包括家具模型、機(jī)器人模型、側(cè)圍模型，在這基礎(chǔ)之上還加入了具體的參數(shù)值，就形成了特定的模型。

第二，行為產(chǎn)生器。模型確定以后就要對(duì)模型進(jìn)行試驗(yàn)，這是一套試驗(yàn)的軟件，行為產(chǎn)生器可以生成一組根據(jù)時(shí)間變化的數(shù)據(jù)，這類(lèi)數(shù)據(jù)是仿真的物資基礎(chǔ)。

第三，模型行為及對(duì)行為的處理。

模型行為可以大致分為三種：軌跡行為、結(jié)構(gòu)行為以及點(diǎn)行為。

仿真系統(tǒng)中都要獲取軌跡行為，這些行為的獲取主要是根據(jù)時(shí)間的推移而產(chǎn)生的。

（二）仿真軟件的選擇

一個(gè)完善的機(jī)器人仿真系統(tǒng)可以依據(jù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、行為軌跡等多項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行仿真計(jì)算，并可以根據(jù)機(jī)器人的實(shí)際操作內(nèi)容進(jìn)行仿真操作過(guò)程，并不依賴(lài)于真正的機(jī)器人。但目前最主要的工作是對(duì)機(jī)器人的路徑規(guī)劃做一個(gè)仿真方案，而不是設(shè)計(jì)出一個(gè)機(jī)器人的仿真系統(tǒng)。在進(jìn)行機(jī)器人路徑規(guī)劃時(shí)需要一定的條件，在現(xiàn)實(shí)生活中可以有多個(gè)選擇，最好的選擇就是使用一些類(lèi)似CAR這種專(zhuān)業(yè)軟件，如果條件不允許可以選擇VC++或者使用CATIA等軟件進(jìn)行仿真。VC++自主編寫(xiě)的優(yōu)點(diǎn)在于針對(duì)性比較強(qiáng)，在做路徑時(shí)可以考慮多方面因素，然而缺點(diǎn)是不能建立詳細(xì)的三維模型，在實(shí)際操作時(shí)不能全方面的展現(xiàn)白車(chē)身焊接工位情況，且工作量較大。CATIA與VC++相比最大的優(yōu)勢(shì)就是可以建立詳細(xì)的三維模型，能夠全方位展現(xiàn)工位情況，仿真軌跡最為真實(shí)，在仿真過(guò)程中還可以檢查是否干涉。而缺點(diǎn)也是比較明顯的，在仿真的過(guò)程中不能將動(dòng)力學(xué)和控制算法考慮在內(nèi)。

四、小結(jié)

白車(chē)身主要是以鋼結(jié)構(gòu)為主的支架，是汽車(chē)中重要組成部分。而車(chē)身制造是整個(gè)環(huán)節(jié)中比較復(fù)雜又極為重要的一環(huán)，影響整個(gè)汽車(chē)的質(zhì)量。我國(guó)研究白車(chē)身焊接機(jī)器人焊接路徑仍處于落后階段，為了提高綜合競(jìng)爭(zhēng)力需要加大技術(shù)投資，提高我國(guó)白車(chē)身制造綜合競(jìng)爭(zhēng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王立東.基于Christofides算法的白車(chē)身焊接機(jī)器人路徑優(yōu)化[J].河西學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，27（2）：96-100.

篇2

關(guān)鍵詞：高效焊接；機(jī)器人；船舶管系；節(jié)能減排；

中圖分類(lèi)號(hào)：U671.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 概述

在造船殼、舾、涂管理日趨完善的前提下，提高船舶管系加工生產(chǎn)效率，縮短管系的焊接周期和確保焊接質(zhì)量，是船舶企業(yè)急需解決的一個(gè)重要課題。

船舶管系被喻為船舶的“血管”，承擔(dān)著水、氣、動(dòng)力燃料的供給，是確保船舶動(dòng)力裝置、甲板設(shè)備、壓載系統(tǒng)、生活設(shè)施等設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)和安全航行的關(guān)鍵系統(tǒng)之一。如果聯(lián)接高溫、高壓設(shè)備的管系，焊縫出現(xiàn)裂紋等質(zhì)量問(wèn)題，將會(huì)造成船舶的災(zāi)難性事故。

國(guó)內(nèi)船企在管系加工中，一般是以CO2氣體保護(hù)手工焊為主，其生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量均有待提高，而應(yīng)用焊接機(jī)器人，可以起到縮短生產(chǎn)周期和提高焊接質(zhì)量的作用。

2 管系焊接機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀

焊接技術(shù)是造船的關(guān)鍵工藝技術(shù)之一，各船舶企業(yè)都在推廣應(yīng)用焊接新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，其中焊接機(jī)器人得到特別的青睞。船舶管系焊接機(jī)器人，是指在直管-法蘭（套管）生產(chǎn)中使用的焊接機(jī)器人。

應(yīng)用船舶管系焊接機(jī)器人時(shí)，必須考慮以下幾方面因素：

（1）管子的管徑、壁厚、管長(zhǎng)等規(guī)格繁多；

（2）管子表面公差：橢圓度、壁厚、長(zhǎng)度；管子與法蘭裝配間隙和定位偏差；

（3）作為管系生產(chǎn)流水線的組成部分，必須要有接收上道工序數(shù)據(jù)的通信功能；

（4）設(shè)備的穩(wěn)定性、操作簡(jiǎn)易性等。

3 管系焊接機(jī)器人系統(tǒng)的管徑范圍

船舶管系焊接機(jī)器人，可以用于不同管徑的直管-法蘭（套管）焊接。但受到夾緊系統(tǒng)的卡盤(pán)張合范圍的制約，最好分成小徑管、中徑管、大徑管等規(guī)格。其中，適用性最好的是中徑管焊接機(jī)器人。

文船的中徑管船舶管系焊接機(jī)器人，其焊接系統(tǒng)程序預(yù)設(shè)了5種管徑：Φ114、Φ140、Φ168、Φ219、Φ273 mm，管壁厚為：4.5～13 mm，共19種組合；管子長(zhǎng)度在0.8～6 m的直管法蘭焊接和直管套管焊接。船企也可根據(jù)自己的管系生產(chǎn)實(shí)際情況，提出預(yù)設(shè)適合自己的具體規(guī)格組成需求。

4 管系焊接機(jī)器人系統(tǒng)的組成

焊接機(jī)器人系統(tǒng)采用兩端雙機(jī)器人結(jié)構(gòu)、自動(dòng)上下料、自動(dòng)定位和夾緊、管子兩端同步焊接的全自動(dòng)化生產(chǎn)方式。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由焊接機(jī)器人系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、控制與通信系統(tǒng)、工件夾緊與定長(zhǎng)系統(tǒng)構(gòu)成。

焊接機(jī)器人系統(tǒng)主要包括：機(jī)器人、焊接電源、輔助裝置等。

機(jī)器人的選擇著重考慮穩(wěn)定性、功能性、性價(jià)比等，還要考慮售后服務(wù)有保證、操作方便、中文示教界面等；

焊接電源是系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，由于采用管子兩端同步焊接，對(duì)電源的引弧成功率要求很高，要避免斷弧引起焊接質(zhì)量問(wèn)題，并配置相應(yīng)的機(jī)器人專(zhuān)用焊槍?zhuān)?/p>

輔助裝置包括：焊槍自動(dòng)清理、噴油、剪絲系統(tǒng)。

機(jī)器人焊接對(duì)被焊工件的尺寸和裝配精度要求較高：（1）被焊工件的尺寸和裝配偏差造成的定位偏差應(yīng)≤0.5 mm；（2）管子與法蘭（套管）的裝配間隙：壁厚5～8 mm，裝配間隙≤1 mm；壁厚8～13 mm，裝配間隙≤1.5 mm；（3）長(zhǎng)度偏差：下料長(zhǎng)度偏差≈±1 mm，裝配長(zhǎng)度偏差≈±1 mm；（4）自動(dòng)上料位置偏差≈±5 mm。

因此，焊接機(jī)器人系統(tǒng)必須要有焊縫起弧點(diǎn)的自動(dòng)尋找和焊縫跟蹤傳感系統(tǒng)?？刹捎媒佑|式焊縫起始位置尋找傳感系統(tǒng)，通過(guò)焊絲與工件接觸方式讓機(jī)器人獲取焊縫偏差數(shù)據(jù)后，自行調(diào)整焊縫起弧點(diǎn)位置。焊縫跟蹤采用擺動(dòng)式電弧跟蹤系統(tǒng)，通過(guò)采集焊縫電流電壓，機(jī)器人計(jì)算焊槍高度和對(duì)中的偏差，自行調(diào)整焊槍位置。

至于管子橢圓度、管徑偏差、管子與法蘭（套管）的裝配間隙和同心度等問(wèn)題，只能通過(guò)加強(qiáng)上工序的質(zhì)量控制，或采用法蘭較裝機(jī)裝配管子，來(lái)滿足機(jī)器人對(duì)管子裝配精度的要求。

焊接機(jī)器人系統(tǒng)的工況是：多種管徑、不同壁厚、不同管長(zhǎng)的混流生產(chǎn)方式，控制系統(tǒng)既要滿足焊接過(guò)程的管理、控制、監(jiān)視，又要滿足混流生產(chǎn)的協(xié)調(diào)、識(shí)別、通信等要求，對(duì)總控制系統(tǒng)的要求非常高，因此采用的是多級(jí)控制系統(tǒng)。第一級(jí)，用工控機(jī)作為主控計(jì)算機(jī)，接收上工序：管徑、壁厚、管長(zhǎng)、法蘭（套管）規(guī)格、轉(zhuǎn)角等信息數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算處理后，產(chǎn)生相關(guān)控制信息，傳給下一級(jí)；第二級(jí)，由邏輯控制模塊接收上級(jí)傳入的控制信息，完成定位、上下料和焊接過(guò)程控制，將控制信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)控制代碼，控制伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)完成小車(chē)定位和夾緊機(jī)構(gòu)，同時(shí)將控制代碼傳送給機(jī)器人控制系統(tǒng)；第三級(jí)，機(jī)器人控制系統(tǒng)，自動(dòng)選擇相應(yīng)的運(yùn)行程序，通過(guò)傳感系統(tǒng)自行完成焊縫檢測(cè)和跟蹤，由邏輯控制模塊發(fā)出引弧指令，同時(shí)控制伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)管子，并控制焊接速度，協(xié)調(diào)控制完成焊接過(guò)程。

整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，邏輯控制模塊負(fù)責(zé)故障監(jiān)控、保護(hù)、協(xié)調(diào)和管理工作。多級(jí)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是充分發(fā)揮每級(jí)控制器的優(yōu)勢(shì)，保證總控制系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠。多級(jí)控制系統(tǒng)，如圖1所示。

為克服管子的橢圓、撓曲、裝配間隙等問(wèn)題，采用自動(dòng)卡盤(pán)和伺服電氣傳動(dòng)方式。針對(duì)管長(zhǎng)范圍0.8～ 6 m特點(diǎn)，采用基于控制信息的小車(chē)伺服定長(zhǎng)系統(tǒng)，自動(dòng)適應(yīng)不同管長(zhǎng)。

船舶管系焊接機(jī)器人已經(jīng)在文船生產(chǎn)應(yīng)用，見(jiàn)圖2根據(jù)焊接工藝的要求，對(duì)不同壁厚的管子，內(nèi)角焊采用1-2層焊接，外角焊采用1-3層焊接，并按不同的焊角要求，采用不同的焊接工藝參數(shù)。

管件焊接所需數(shù)據(jù)、指令，從操作臺(tái)上的彩色觸摸液晶屏上可直接輸入。

船舶管系焊接機(jī)器人加工效率：該系統(tǒng)配備2名管銅工和1名焊工，年產(chǎn)管子20000根。按每人每月生產(chǎn)100根管子計(jì)算，相當(dāng)于16名管銅工、焊工的工作量，并節(jié)省了大量的打磨工時(shí)。

節(jié)能減排效果和經(jīng)濟(jì)效益分析：應(yīng)用管系焊接機(jī)器人系統(tǒng)，管子焊縫成形好，不用打磨；減少了管子吊運(yùn)次數(shù)，即節(jié)省了起重機(jī)吊運(yùn)次數(shù)；同時(shí)節(jié)約了打磨機(jī)的能耗。

船舶管系焊接機(jī)器人系統(tǒng)，按年產(chǎn)管子20000根、人工成本7萬(wàn)元/年計(jì)算，3個(gè)人做了16個(gè)人的活，可節(jié)省人工成本91萬(wàn)元；同時(shí)節(jié)約起重機(jī)、打磨機(jī)的能耗，每年折算為3萬(wàn)度電，可節(jié)省電費(fèi)3萬(wàn)元。

6 結(jié)語(yǔ)

船舶管系焊接機(jī)器人系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了管子-法蘭（套管）自動(dòng)化焊接生產(chǎn)，質(zhì)量保證，焊縫美觀，生產(chǎn)效率高，節(jié)約大量的焊接工時(shí)和打磨等后續(xù)處理工時(shí)，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，減少了焊接中對(duì)焊工生產(chǎn)技能的依賴(lài)，只要有基本技能，憑借設(shè)備輔助，就能夠達(dá)到管系焊接的工藝、質(zhì)量要求。另外，船舶管系焊接機(jī)器人系統(tǒng)，能夠?yàn)榇蟮墓?jié)能減排作出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 曹凌源，趙伯楗，林濤. 船舶管系機(jī)器人焊接系統(tǒng)研制；

篇3

1.回轉(zhuǎn)圈結(jié)構(gòu)及原焊接工藝

（1）回轉(zhuǎn)圈結(jié)構(gòu)

回轉(zhuǎn)圈主要由圈板和齒板焊接而成?；剞D(zhuǎn)圈安裝在牽引架上，牽引架上的蝸輪箱驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)圈旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)回轉(zhuǎn)圈上的鏟刀旋轉(zhuǎn)到所需的工作位置。平地機(jī)回轉(zhuǎn)圈結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（2）原焊接工藝

回轉(zhuǎn)圈的齒板與圈板焊接部位制成雙面坡口，以便焊接牢固。以前，齒板與圈板組焊時(shí)采用多層焊接、人工施焊方式。為減少焊接變形，焊接時(shí)需多次翻轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)圈，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、產(chǎn)品質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低。

2.機(jī)器人焊接工藝及存在問(wèn)題

（1）組成及功用

為了降低回轉(zhuǎn)圈焊接勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，公司引進(jìn)了焊接機(jī)器人，并采用機(jī)器人焊接工藝。焊接機(jī)器人工作站主要由焊接機(jī)器人系統(tǒng)、L型雙回轉(zhuǎn)焊接變位機(jī)、手持式示教器、跟蹤套件、電氣系統(tǒng)、吸煙塵罩以及圍欄等組成，如圖2所示。

焊接機(jī)器人的6個(gè)軸均帶有智能防碰撞功能，焊接過(guò)程中出現(xiàn)異常中斷后，能夠在中斷位置重新開(kāi)始焊接，不需要重新示教。數(shù)字脈沖逆變焊機(jī)降低了熱輸入量，減少了焊后工件變形，焊縫質(zhì)量好。自動(dòng)化的清槍剪絲機(jī)構(gòu)能夠通過(guò)程序設(shè)置隨時(shí)進(jìn)行清槍剪絲，避免焊渣堵塞焊槍口。

（2）焊接工藝

先對(duì)圈板和齒板進(jìn)行點(diǎn)焊，再對(duì)圈板和齒板焊縫進(jìn)行正式焊接。焊接時(shí)使用2臺(tái)L型雙回轉(zhuǎn)焊接變位機(jī)和1臺(tái)焊接機(jī)器人。這種配置的優(yōu)點(diǎn)如下：當(dāng)焊接機(jī)器人在1臺(tái)焊接變位機(jī)上焊接時(shí)，焊工可在另1臺(tái)焊接變位機(jī)上進(jìn)行工件裝卸，以提高焊接機(jī)器人利用率和焊接效率。

焊接工藝要求采用MAG多層多道焊接，保護(hù)氣為富氬混合氣體（80%Ar+20%CO2），焊絲為直徑1.2mm的實(shí)芯桶裝焊絲。焊接時(shí)采用高效煙塵處理系統(tǒng)，及時(shí)吸收和排放焊接產(chǎn)生的煙塵，以改善焊工的工作環(huán)境。機(jī)器人焊接現(xiàn)場(chǎng)如圖3所示。

（3）存在問(wèn)題及原因分析

一是在使用機(jī)器人焊接回轉(zhuǎn)圈初期，在焊接圈板與齒板焊縫時(shí)，出現(xiàn)鋼液從焊接熔池流出形成瘤掛現(xiàn)象。經(jīng)調(diào)整電流、電壓后，該現(xiàn)象未完全解決。經(jīng)分析，該現(xiàn)象是圈板與齒板在點(diǎn)焊、拼裝時(shí)，拼裝間隙單邊過(guò)寬，造成機(jī)器人打底焊時(shí)將工件焊穿，導(dǎo)致鋼液流出形成瘤掛。

二是焊接過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)斷弧現(xiàn)象。經(jīng)分析，該現(xiàn)象是因?yàn)楹缚p坡口過(guò)深，且坡口開(kāi)口較窄，造成焊絲在擺動(dòng)過(guò)程中觸碰坡口，導(dǎo)致短路斷弧。圈板與齒板的上、下焊縫如圖4所示。

三是焊縫出現(xiàn)粗細(xì)不均，焊高不等現(xiàn)象。經(jīng)分析，該現(xiàn)象是圈板與齒板間隙不均勻，造成機(jī)器人對(duì)焊縫尋位不準(zhǔn)確，導(dǎo)致間隙小的部位焊縫變窄、焊角變高，間隙大的部位焊縫變寬、焊角變低。

3.改進(jìn)措施及效果

（1）改進(jìn)措施

針對(duì)機(jī)器人焊接回轉(zhuǎn)圈存在的上述問(wèn)題，經(jīng)研究，我們采取了以下措施：

一是控制單邊拼裝間隙，同時(shí)在拼裝后，對(duì)間隙過(guò)大處進(jìn)行人工打底焊。

二是將原坡口改為45°坡口，由此加大了坡口開(kāi)口尺寸。

（2）改進(jìn)效果

經(jīng)過(guò)上述改進(jìn)，消除了焊縫瘤掛、斷焊和焊縫不均勻現(xiàn)象，發(fā)揮了機(jī)器人的焊接優(yōu)勢(shì)，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。改進(jìn)后的機(jī)器人的焊縫效果如圖5所示。

4.應(yīng)用焊接機(jī)器人的體會(huì)

焊接機(jī)器人適合焊縫均勻、位置準(zhǔn)確的長(zhǎng)焊縫，不宜用于斷續(xù)焊或短焊縫。焊縫所處的位置應(yīng)有足夠的空間供焊槍擺動(dòng)，深坡口的開(kāi)口不易太窄。由于焊接機(jī)器人采用尋點(diǎn)焊接的方式，對(duì)拼接點(diǎn)焊工序要求較高，應(yīng)采用拼接點(diǎn)焊工裝，以保證位置準(zhǔn)確。尋點(diǎn)數(shù)量應(yīng)適當(dāng)，不宜過(guò)多。

篇4

作為一種自動(dòng)焊接技術(shù)，焊接機(jī)械手在歐美工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家中的應(yīng)用十分廣泛，與手工焊和其他焊機(jī)相比可以獲得更為穩(wěn)定的焊接質(zhì)量和更快的工作效率。我國(guó)鐵路客車(chē)制造中引入焊接機(jī)械手是在九五期間，提升了客車(chē)制造的質(zhì)量和效率，獲得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。焊接機(jī)械手的應(yīng)用是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)性工業(yè)工程，與其他相關(guān)工業(yè)的技術(shù)水平的關(guān)系比較密切，因此焊接機(jī)械手的應(yīng)用也經(jīng)歷了一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)期的發(fā)展過(guò)程。本文就鐵路客車(chē)制造中焊接機(jī)械手的應(yīng)用情況、存在的問(wèn)題和對(duì)策進(jìn)行探討。

1 鐵路客車(chē)制造中焊接機(jī)械手的應(yīng)用

鐵路客車(chē)制造中常用的焊接機(jī)械手有下面兩種類(lèi)型，一是無(wú)外圍裝置的焊接機(jī)械手，二是添加變位機(jī)和傳感器設(shè)備的焊接機(jī)械手，下面進(jìn)行具體探討。

1.1 無(wú)外圍裝置的焊接機(jī)械手的應(yīng)用

無(wú)外圍裝置的焊接機(jī)械手就是標(biāo)準(zhǔn)的焊接機(jī)械手本體，其不包含任何變位機(jī)和傳感器系統(tǒng)，通常有6軸機(jī)械手，該系統(tǒng)適合焊接長(zhǎng)度在1.2 m以下的需要較大焊接量的機(jī)車(chē)部件，鐵路客車(chē)轉(zhuǎn)向架的橫梁具有方形的幾何結(jié)構(gòu)，有4道焊縫，板材厚度在16 mm，每個(gè)焊縫的長(zhǎng)度大約1.1 m，具有V字形狀的坡口，需要焊接3層，因此所需要的焊接量非常大，在其焊接中配合使用焊接變位機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)與機(jī)械手的協(xié)同工作，這樣可以以最小的投資實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)架衡量的自動(dòng)焊接工作。

1.2 添加變位機(jī)和傳感器設(shè)備的焊接機(jī)械手的應(yīng)用

1.2.1 龍門(mén)配頭尾架變位器的焊接機(jī)械手的應(yīng)用

該機(jī)械手的結(jié)構(gòu)為龍門(mén)架上懸掛標(biāo)準(zhǔn)的焊接機(jī)械手，龍門(mén)支持機(jī)械手可以在其上移動(dòng)6 m左右，龍門(mén)下面是一個(gè)可以調(diào)節(jié)行程的頭尾架變位器，同時(shí)配置有電弧傳感器、接觸傳感器、自動(dòng)清理焊槍的外圍配置等，該機(jī)械手多用于客車(chē)構(gòu)架直側(cè)梁的焊接，直側(cè)梁厚度為16 mm，長(zhǎng)度約4 m左右，每道焊縫的長(zhǎng)度為4 m，焊接層為3層，這種較大的焊接量為機(jī)械手的使用提供了空間，也顯示了機(jī)械手使用的優(yōu)越性。

1.2.2 龍門(mén)配框架式雙軸變位機(jī)的焊接機(jī)械手的應(yīng)用

客車(chē)準(zhǔn)高速構(gòu)架側(cè)梁焊縫是曲線與直線的組合，而要保證機(jī)械手焊接的質(zhì)量，所有的焊縫應(yīng)該在水平位置進(jìn)行焊接，如果使用單軸變位器進(jìn)行焊接，就必須在曲線位置實(shí)施立焊，否則不能保證焊接的質(zhì)量。因此對(duì)于這樣的客車(chē)準(zhǔn)高速構(gòu)架側(cè)梁，應(yīng)該采取框架式變位機(jī)和龍門(mén)機(jī)構(gòu)相配合，使焊接機(jī)械手和焊接工件實(shí)現(xiàn)協(xié)同移動(dòng)，從而保證焊縫在水平位置進(jìn)行焊接，為了確保焊接作業(yè)以一定的速度效率進(jìn)行，使用效率比單絲焊高一倍的雙絲焊進(jìn)行焊接。

1.2.3 配置L型雙軸變位器的懸臂式焊接機(jī)械手的應(yīng)用

動(dòng)車(chē)側(cè)梁、客車(chē)構(gòu)架的搖枕等工件的焊縫是一個(gè)閉環(huán)式的焊縫，如果使用頭尾架或框架式的焊接變位機(jī)，就會(huì)在卡具夾持部分形成一個(gè)焊接盲區(qū)，這種情況下使用L型雙軸變位器，以工件中心空位進(jìn)行夾緊固定，就可以實(shí)現(xiàn)水平焊接，由于焊接工件的長(zhǎng)度在3米左右，因此使用L型雙軸變位器的懸臂式焊接機(jī)械手對(duì)工件進(jìn)行焊接時(shí)，必須將工件兩端鎖死。

1.2.4 配置懸臂式行走機(jī)構(gòu)焊接機(jī)械手的應(yīng)用

鐵路客車(chē)的車(chē)頂需要2條25 m長(zhǎng)縱橫焊縫和28條3 m長(zhǎng)的環(huán)焊縫，因此需要的焊接量很大，使用手工方式對(duì)車(chē)頂腰橫縫進(jìn)行焊接時(shí)，其質(zhì)量很難保證，為此需要使用在一個(gè)懸臂式行走機(jī)構(gòu)上懸掛2個(gè)焊接機(jī)械手，懸臂可以在地面上前后移動(dòng)30 m的距離，懸臂上的2個(gè)焊接機(jī)械手就可以自動(dòng)地完成車(chē)頂所有的縱橫焊縫的焊接，使用激光傳感器對(duì)焊縫進(jìn)行跟蹤，這樣可以很好的保證焊接質(zhì)量。

1.2.5 鋁合金客車(chē)部件焊接機(jī)械手的應(yīng)用

鋁合金客車(chē)的牽引梁、枕梁等工件中引入了焊接機(jī)械手進(jìn)行焊接，設(shè)備的基本組成為一個(gè)懸臂式焊接機(jī)械手固定在長(zhǎng)度為10米的軌道上并且可以移動(dòng)行走，在軌道和焊接機(jī)械手的下方搭建焊接平臺(tái)，鋁合金工件使用氣動(dòng)卡具固定在平臺(tái)上，配備激光傳感器的機(jī)械手負(fù)責(zé)對(duì)鋁合金工件進(jìn)行焊接，這樣可以獲得穩(wěn)定的焊接質(zhì)量和可觀的焊接速度。

2 鐵路客車(chē)制造中焊接機(jī)械手應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題

作為一個(gè)復(fù)雜的綜合系統(tǒng)工程，焊接機(jī)械手的順利應(yīng)用要求在應(yīng)用對(duì)象、工件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備配置、工序質(zhì)量、人員素質(zhì)等方面做好必要的配置和配備，這樣才能保證工件焊接的質(zhì)量、速度和效益。下面進(jìn)行具體分析。

2.1 應(yīng)用對(duì)象

焊接機(jī)械手適合焊接工作量大、輔助時(shí)間較短的工件的焊接，或者使用手工焊接或其他焊接方法無(wú)法保證焊接質(zhì)量的工件的焊接，這樣才能突顯使用焊接機(jī)械手的優(yōu)勢(shì)。如果焊接對(duì)象所需的焊接量較小、輔助時(shí)間較長(zhǎng)，特別是一些具有復(fù)雜幾何構(gòu)型、傳感器使用困難的工件，這時(shí)使用焊接機(jī)械手進(jìn)行焊接可能會(huì)比手工進(jìn)行焊接更慢，這時(shí)就不應(yīng)該選擇使用焊接機(jī)械手，因此焊接機(jī)械手的應(yīng)用對(duì)象選擇上一定要注意工件的焊接量大小和輔助時(shí)間長(zhǎng)短，同時(shí)應(yīng)該確保使用焊接機(jī)械手可以完成對(duì)工件的全部焊接工作。要提高焊接機(jī)械手的工作適應(yīng)性和柔性，機(jī)械手上的卡具安裝更換應(yīng)該保持一定的靈活性，以便可以為不同結(jié)構(gòu)形式的工件進(jìn)行焊接。

2.2 工件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

要使用焊接機(jī)械手進(jìn)行焊接，應(yīng)該在工件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)給機(jī)械手的焊接作業(yè)留出充足的空間，這是因?yàn)樵趯?shí)際的焊接作業(yè)中，更換焊槍或更改機(jī)械手焊槍設(shè)計(jì)要比優(yōu)化工件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)困難。使用機(jī)械手焊接時(shí)，電弧跟蹤傳感器對(duì)角接焊縫和V型坡口比較有效，而對(duì)打底焊縫和J型坡口封面焊縫的跟蹤要差一些，所以在工件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)該盡量采用V型坡口角接焊縫。

2.3 設(shè)備配置

使用焊接機(jī)械手焊劑比較厚的板材時(shí)，一般使用電弧傳感器和接觸傳感器，接觸傳感器多用于焊接初始點(diǎn)的尋找，電弧傳感器多用于焊接過(guò)程中焊縫的跟蹤，接觸傳感器使用過(guò)程中容易收到工件表面油污、底漆等的影響而導(dǎo)致焊接初始點(diǎn)尋找困難或不準(zhǔn)確，所以在焊接機(jī)械手使用過(guò)程中，焊接初始點(diǎn)的位置應(yīng)該事先予以準(zhǔn)確定位，或者在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初就預(yù)留出弧點(diǎn)距離，使用電弧傳感器進(jìn)行跟蹤。

2.4 工序質(zhì)量

焊接機(jī)械手使用中要處理好工件的組對(duì)質(zhì)量，根據(jù)實(shí)際情況靈活使用，要重點(diǎn)保證起弧處的組對(duì)質(zhì)量和定位，對(duì)于特別的焊接位置進(jìn)行特殊處理，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整焊接程序，人工參與介入改變機(jī)械手自動(dòng)化運(yùn)行的模式，這在整體工業(yè)化水平不配套的情況下是十分有用的使用方法。

篇5

即小車(chē)架的質(zhì)量基本可以看作是均勻分布，為了方便計(jì)算，將小車(chē)架簡(jiǎn)化為一個(gè)長(zhǎng)方體模型，傳動(dòng)方案分析傳動(dòng)方式的確定，根據(jù)具體情況，不僅要考慮到技術(shù)性能指標(biāo)，還要考慮經(jīng)濟(jì)成本。對(duì)提出的各種方案，綜合比較技術(shù)難度、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等后實(shí)施方案。

焊接變位機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式主要是機(jī)械傳動(dòng)或液壓傳動(dòng)。根據(jù)項(xiàng)目要求，焊接變位機(jī)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)速度約為0．1～1rad/min。電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般為1440rad/min，由此可以確定，如果采用機(jī)械傳動(dòng)，降速比將達(dá)到1000～2500，如此大的降速比需要復(fù)雜和結(jié)構(gòu)龐大的變速機(jī)構(gòu)。

加之上述計(jì)算可以看出需要的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩非常大，因此，采用液壓傳動(dòng)方案。直接輸出所需轉(zhuǎn)速，經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)，由于不需要增加中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)緊湊。動(dòng)力執(zhí)行元件可選用單葉片式擺動(dòng)液壓缸和齒輪齒條式液壓缸2種方案。

當(dāng)車(chē)架的焊接位置翻轉(zhuǎn)到位時(shí)，定位是一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有3個(gè)平衡位置，即水平、逆時(shí)針?lè)D(zhuǎn)90°和順時(shí)針?lè)D(zhuǎn)90°?？紤]到工廠的實(shí)際情況和設(shè)計(jì)需要，在到達(dá)平衡位置時(shí)需要設(shè)計(jì)限位開(kāi)關(guān)，以保證工作臺(tái)停在需要的位置。借鑒機(jī)床限位的方法，采用機(jī)械式的限位擋塊，當(dāng)工作臺(tái)到位時(shí)，觸碰限位擋塊，啟動(dòng)電磁開(kāi)關(guān)，通過(guò)電氣控制停止液壓缸的擺動(dòng)。由于翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速非常低，可以忽略由于慣性產(chǎn)生的位置誤差。

同時(shí)設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，可采用具有斷電鎖緊功能的液壓系統(tǒng)。如考慮到成本，可以手動(dòng)拔銷(xiāo)，插銷(xiāo)經(jīng)由電磁開(kāi)關(guān)自動(dòng)完成;或者，插銷(xiāo)采用彈簧驅(qū)動(dòng)自動(dòng)插入。液壓系統(tǒng)本身具有自鎖功能，但存在泄漏的問(wèn)題，為了保證安全，用一個(gè)定位銷(xiāo)輔助定位工作臺(tái)。

篇6

關(guān)鍵詞：焊接機(jī)器人 柔性化 汽車(chē)消聲器

一、前言

在我國(guó)汽車(chē)行業(yè)中，焊接機(jī)器人應(yīng)用十分廣泛，其中點(diǎn)焊、弧焊接機(jī)器人所占比例較大。在汽車(chē)消聲器行業(yè)主要采用弧焊機(jī)器人。這里對(duì)弧焊機(jī)器人的柔性化應(yīng)用做以介紹。

二、我國(guó)目前焊接機(jī)器人的應(yīng)用狀況

目前我國(guó)應(yīng)用的焊接機(jī)器人主要分為國(guó)產(chǎn)、歐系、日系三種。

由于價(jià)格、焊接設(shè)備等差異，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人與進(jìn)口機(jī)器人相比差距較大，所以目前我國(guó)焊接機(jī)器人以進(jìn)口機(jī)器人為主。

三、焊接機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)

1.焊接一致性較好

焊接機(jī)器人精度較好，工作條件（電流、電壓、保護(hù)氣體流量、焊接姿態(tài)）一旦確定，則能夠批量生產(chǎn)，而且一致性很好。

2.提高了生產(chǎn)效率

焊接機(jī)器人可以24小時(shí)連續(xù)工作，受人員更換的影響較小，因此可以提高生產(chǎn)效率。

3.改善了工作環(huán)境

焊接過(guò)程中由于工人只負(fù)責(zé)裝卡工件，減少了焊接過(guò)程中的直接接觸，遠(yuǎn)離了電弧、飛濺、煙塵，減少了焊接狀態(tài)，因此工作環(huán)境得以改善。

四、焊接機(jī)器人在汽車(chē)消聲器生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用

在汽車(chē)消聲器行業(yè)中，焊接作為主要的工序之一，對(duì)焊接質(zhì)量有著嚴(yán)格的要求，因此焊接機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越多。

1.以排氣中管為例

1.1手工焊接汽車(chē)消聲器排氣中管

汽車(chē)消聲器排氣中管有6條焊縫，其中有4條為不規(guī)則圓周焊接，2條為半弧形焊縫。以往的手工焊接需要制作旋轉(zhuǎn)焊胎，旋轉(zhuǎn)基本靠手工轉(zhuǎn)動(dòng)，焊接質(zhì)量和焊接一致性不易保證，工人勞動(dòng)強(qiáng)度較大，因此生產(chǎn)效率不高。

1.2采用焊接機(jī)器人焊接汽車(chē)消聲器排氣中管

焊接機(jī)器人為獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)的焊接工位，夾具上有上料、加緊到位開(kāi)關(guān)實(shí)施監(jiān)控。工件在夾具中定位準(zhǔn)確可靠，重復(fù)定位精度高。工作臺(tái)上的焊接夾具采用變位器拖動(dòng)，使其在焊接過(guò)程中可以改變工件的焊接姿態(tài)，配合機(jī)器人的動(dòng)作，保質(zhì)保量的完成消聲器排氣中管的焊接生產(chǎn)。編輯示教好程序，即可24小時(shí)連續(xù)工作。保證了焊接質(zhì)量，工人只需按照作業(yè)要領(lǐng)裝卡工件，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。

五、焊接機(jī)器人在汽車(chē)消聲器生產(chǎn)過(guò)程中的柔性化應(yīng)用

以排氣中管為例

1.焊接機(jī)器人日常生產(chǎn)中的應(yīng)用

正常生產(chǎn)過(guò)程中，焊接機(jī)器人程序一旦設(shè)定，能夠滿足生產(chǎn)實(shí)際需要，即可循環(huán)運(yùn)行。隨著汽車(chē)行業(yè)的不斷發(fā)展，汽車(chē)消聲器也在不斷的變化，產(chǎn)品向著小批量、多品種發(fā)展。焊接工藝和焊接設(shè)備需要不斷更新。汽車(chē)消聲器生產(chǎn)線的柔性化生產(chǎn)也提上了日程。

2.焊接機(jī)器人柔性化的應(yīng)用

2.1對(duì)于型號(hào)相近的汽車(chē)消聲器來(lái)說(shuō)，尺寸、形狀相差不會(huì)很大，因此，在同一機(jī)器人焊接生產(chǎn)線上，需要改動(dòng)的夾具不多，夾具上料和夾緊到位開(kāi)關(guān)只需改動(dòng)位置而不必增減，只需示教好相應(yīng)焊接機(jī)器人程序及參數(shù)，調(diào)入主焊接程序，即可生產(chǎn)合格的產(chǎn)品。

2.2對(duì)于型號(hào)不同的消聲器來(lái)說(shuō)，因?yàn)槌叽纭⑿螤畹牟煌?，焊接機(jī)器人生產(chǎn)線的改造便復(fù)雜起來(lái)?；靖脑斓牡胤叫枰⒁庖韵聨c(diǎn)：

2.2.1機(jī)器人動(dòng)作范圍：機(jī)器人動(dòng)作范圍內(nèi)才可以任意移動(dòng)機(jī)器人，焊接機(jī)器人生產(chǎn)線的各個(gè)軸回轉(zhuǎn)范圍及回轉(zhuǎn)速度要明確保證在可控范圍內(nèi)。

2.2.2動(dòng)作界限保護(hù)：任何改造、改進(jìn)都禁止改變機(jī)器人動(dòng)作保護(hù)界限，這是與機(jī)器人動(dòng)作范圍相適應(yīng)的，否則會(huì)出現(xiàn)安全隱患。

2.2.3示教機(jī)器人程序：焊接機(jī)器人焊接程序的示教要嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作，確保操作安全和焊接質(zhì)量。使用示教盒的時(shí)候必須檢查運(yùn)行速度、焊接速度、坐標(biāo)系、微調(diào)速度的操作狀態(tài)，認(rèn)真查看焊接參數(shù)（電壓、電流）、壓縮氣、保護(hù)氣情況。調(diào)整焊接位置時(shí)必須跟蹤到位。重新編寫(xiě)程序要嚴(yán)格按《機(jī)器人編程手冊(cè)》執(zhí)行。

2.2.4外部控制：外部控制的改變有時(shí)要改變PLC控制配線、端子箱接口、電氣電路圖等。

2.2.5設(shè)定焊接參數(shù)：針對(duì)不同的焊接母材，焊接參數(shù)的設(shè)定一般按照電壓、電流、焊絲干涉長(zhǎng)度、保護(hù)氣體流量、焊接姿態(tài)等條件來(lái)確定焊接參數(shù)。

2.3根據(jù)產(chǎn)品的不同，設(shè)計(jì)不同的生產(chǎn)方式，以便更靈活的應(yīng)用焊接機(jī)器人，才能保質(zhì)保量的完成生產(chǎn)任務(wù)。

六、結(jié)論

在汽車(chē)消聲器生產(chǎn)過(guò)程中采用了很多工藝和設(shè)備，各有優(yōu)缺點(diǎn)，具體應(yīng)用情況要根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)要求來(lái)靈活使用。

1.焊接專(zhuān)機(jī)適合批量大，改型慢的產(chǎn)品，而且工件的焊縫數(shù)量較少、較長(zhǎng)，形狀規(guī)矩（直線、圓形）的情況。

2.焊接機(jī)器人系統(tǒng)一般適合中、小批量生產(chǎn)，被焊工件的焊縫可以短而多，形狀較復(fù)雜。

篇7

關(guān)鍵詞：焊接；金屬；技術(shù) 焊接檢測(cè)

1 焊接技術(shù)概論

1.1焊接過(guò)程的物理本質(zhì)

焊接是兩種或兩種以上同種或異種材料通過(guò)原子或分子之間的結(jié)合和擴(kuò)散連接成一體的工藝過(guò)程.促使原子和分子之間產(chǎn)生結(jié)合和擴(kuò)散的方法是加熱或加壓，或同時(shí)加熱又加壓。

1.2焊接的分類(lèi)

金屬的焊接，按其工藝過(guò)程的特點(diǎn)分有熔焊，壓焊和釬焊三大類(lèi)。

1.2.1熔焊是在焊接過(guò)程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時(shí)，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池。熔池隨熱源向前移動(dòng)，冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。在熔焊過(guò)程中，如果大氣與高溫的熔池直接接觸，大氣中的氧就會(huì)氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進(jìn)入熔池，還會(huì)在隨后冷卻過(guò)程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，惡化焊縫的質(zhì)量和性能。為了提高焊接質(zhì)量，人們研究出了各種保護(hù)方法。例如，氣體保護(hù)電弧焊就是用氬、二氧化碳等氣體隔絕大氣，以保護(hù)焊接時(shí)的電弧和熔池率；又如鋼材焊接時(shí)，在焊條藥皮中加入對(duì)氧親和力大的鈦鐵粉進(jìn)行脫氧，就可以保護(hù)焊條中有益元素錳、硅等免于氧化而進(jìn)入熔池，冷卻后獲得優(yōu)質(zhì)焊縫。

1.2.2壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)原子間結(jié)合，又稱(chēng)固態(tài)焊接。常用的壓焊工藝是電阻對(duì)焊，當(dāng)電流通過(guò)兩工件的連接端時(shí)，該處因電阻很大而溫度上升，當(dāng)加熱至塑性狀態(tài)時(shí)，在軸向壓力作用下連接成為一體。各種壓焊方法的共同特點(diǎn)是在焊接過(guò)程中施加壓力而不加填充材料。多數(shù)壓焊方法如擴(kuò)散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒(méi)有熔化過(guò)程，因而沒(méi)有象熔焊那樣的有益合金元素?zé)龘p，和有害元素侵入焊縫的問(wèn)題，從而簡(jiǎn)化了焊接過(guò)程，也改善了焊接安全衛(wèi)生條件。

1.2.3釬焊是使用比工件熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于工件熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕工件，填充接口間隙并與工件實(shí)現(xiàn)原子間的相互擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)焊接的方法。

1.2.4焊接時(shí)形成的連接兩個(gè)被連接體的接縫稱(chēng)為焊縫。焊縫的兩側(cè)在焊接時(shí)會(huì)受到焊接熱作用，而發(fā)生組織和性能變化，這一區(qū)域被稱(chēng)為熱影響區(qū)。焊接時(shí)因工件材料焊接材料、焊接電流等不同，焊后在焊縫和熱影響區(qū)可能產(chǎn)生過(guò)熱、脆化、淬硬或軟化現(xiàn)象，也使焊件性能下降，惡化焊接性。這就需要調(diào)整焊接條件，焊前對(duì)焊件接口處預(yù)熱、焊時(shí)保溫和焊后熱處理可以改善焊件的焊接質(zhì)量。另外，焊接是一個(gè)局部的迅速加熱和冷卻過(guò)程，焊接區(qū)由于受到四周工件本體的拘束而不能自由膨脹和收縮，冷卻后在焊件中便產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形。重要產(chǎn)品焊后都需要消除焊接應(yīng)力，矯正焊接變形。

1.2.5現(xiàn)代焊接技術(shù)已能焊出無(wú)內(nèi)外缺陷的、機(jī)械性能等于甚至高于被連接體的焊縫。被焊接體在空間的相互位置稱(chēng)為焊接接頭，接頭處的強(qiáng)度除受焊縫質(zhì)量影響外，還與其幾何形狀、尺寸、受力情況和工作條件等有關(guān)。接頭的基本形式有對(duì)接、搭接、丁字接（正交接）和角接等。對(duì)接接頭焊縫的橫截面形狀，決定于被焊接體在焊接前的厚度和兩接邊的坡口形式。焊接較厚的鋼板時(shí)，為了焊透而在接邊處開(kāi)出各種形狀的坡口，以便較容易地送入焊條或焊絲。坡口形式有單面施焊的坡口和兩面施焊的坡口。選擇坡口形式時(shí)，除保證焊透外還應(yīng)考慮施焊方便，填充金屬量少，焊接變形小和坡口加工費(fèi)用低等因素。厚度不同的兩塊鋼板對(duì)接時(shí)，為避免截面急劇變化引起嚴(yán)重的應(yīng)力集中，常把較厚的板邊逐漸削薄，達(dá)到兩接邊處等厚。對(duì)接接頭的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度比其他接頭高。在交變、沖擊載荷下或在低溫高壓容器中工作的聯(lián)接，常優(yōu)先采用對(duì)接接頭的焊接。

搭接接頭的焊前準(zhǔn)備工作簡(jiǎn)單，裝配方便，焊接變形和殘余應(yīng)力較小，因而在工地安裝接頭和不重要的結(jié)構(gòu)上時(shí)常采用。一般來(lái)說(shuō)，搭接接頭不適于在交變載荷、腐蝕介質(zhì)、高溫或低溫等條件下工作。采用丁字接頭和角接頭通常是由于結(jié)構(gòu)上的需要。丁字接頭上未焊透的角焊縫工作特點(diǎn)與搭接接頭的角焊縫相似。當(dāng)焊縫與外力方向垂直時(shí)便成為正面角焊縫，這時(shí)焊縫表面形狀會(huì)引起不同程度的應(yīng)力集中；焊透的角焊縫受力情況與對(duì)接接頭相似。角接頭承載能力低，一般不單獨(dú)使用，只有在焊透時(shí)，或在內(nèi)外均有角焊縫時(shí)才有所改善，多用于封閉形結(jié)構(gòu)的拐角處。焊接產(chǎn)品比鉚接件、鑄件和鍛件重量輕，對(duì)于交通運(yùn)輸工具來(lái)說(shuō)可以減輕自重，節(jié)約能量。焊接的密封性好，適于制造各類(lèi)容器。發(fā)展聯(lián)合加工工藝，使焊接與鍛造、鑄造相結(jié)合，可以制成大型、經(jīng)濟(jì)合理的鑄焊結(jié)構(gòu)和鍛焊結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)效益很高。采用焊接工藝能有效利用材料，焊接結(jié)構(gòu)可以在不同部位采用不同性能的材料，充分發(fā)揮各種材料的特長(zhǎng)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)。焊接已成為現(xiàn)代工業(yè)中一種不可缺少，而且日益重要的加工工藝方法。

1.2.6未來(lái)的焊接工藝，一方面要研制新的焊接方法、焊接設(shè)備和焊接材料，以進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量和安全可靠性，如改進(jìn)現(xiàn)有電弧、等離子弧、電子束、激光等焊接能源；運(yùn)用電子技術(shù)和控制技術(shù)，改善電弧的工藝性能，研制可靠輕巧的電弧跟蹤方法。另一方面要提高焊接機(jī)械化和自動(dòng)化水平，如焊機(jī)實(shí)現(xiàn)程序控制、數(shù)字控制；研制從準(zhǔn)備工序、焊接到質(zhì)量監(jiān)控全部過(guò)程自動(dòng)化的專(zhuān)用焊機(jī)；在自動(dòng)焊接生產(chǎn)線上，推廣、擴(kuò)大數(shù)控的焊接機(jī)械手和焊接機(jī)器人，可以提高焊接生產(chǎn)水平，改善焊接衛(wèi)生安全條件。

2 焊接檢測(cè)

焊接缺陷：焊接檢測(cè)目的是發(fā)現(xiàn)焊接缺陷。焊接缺陷是指焊接接頭中的不連續(xù)性、不均勻性以及其它各種不完整性，有時(shí)也叫焊接欠缺。我們介紹焊接缺陷幾種常見(jiàn)的形式、形成原因和應(yīng)對(duì)方法：

焊接變形和焊接應(yīng)力。焊接接頭局部位置加熱與冷卻是不均勻的，局部位置的各部分金屬處于從液態(tài)塑性狀態(tài)彈性狀態(tài)的不同狀態(tài)，并隨著熱源和溫度的變化而發(fā)生變化，因而在焊接過(guò)程中產(chǎn)生了焊接變形和焊接應(yīng)力。焊件降溫到室溫時(shí)留存在焊件中的變形和應(yīng)力一般稱(chēng)為焊接殘余變形和焊接殘余應(yīng)力。焊接變形會(huì)降低組裝件裝配質(zhì)量、造成焊接錯(cuò)邊、降低接頭性能和結(jié)構(gòu)承載能力，易產(chǎn)生附加應(yīng)力，增加制造成本。其應(yīng)對(duì)措施為合理設(shè)計(jì)、減少焊縫數(shù)量及尺寸、預(yù)留收縮量、反向變形、剛性固定等。焊接應(yīng)力會(huì)降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性、疲勞強(qiáng)度，增加構(gòu)件脆性斷裂概率，減少焊接應(yīng)力一般的方法有合理設(shè)計(jì)、減少焊縫尺寸和長(zhǎng)度、避免焊縫過(guò)分集中、采用剛性較小的接頭形式、縮小焊接區(qū)與結(jié)構(gòu)整體的溫差、采用合理的焊接順序和方向等等。

氣孔。在焊接區(qū)中分別來(lái)自焊接材料、空氣、焊絲和母材表面雜質(zhì)和高溫蒸發(fā)形成的各種CO、CO2、H2、O2、N2氣體未完全逸出，在金屬凝固前殘存于焊縫中形成了氣孔。它會(huì)降低塑性和強(qiáng)度、減少焊縫有效截面積，引起泄漏，可以采取封閉焊接場(chǎng)所防止穿堂風(fēng)、烘干焊條、清潔波口兩側(cè)、控制氬氣流量、選擇設(shè)備性能穩(wěn)定且標(biāo)定合格的焊接設(shè)備等措施來(lái)進(jìn)行防治。

篇8

關(guān)鍵詞：電渣壓力焊；豎向鋼筋；焊接技術(shù)；施工工藝；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：P755.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

引言：在鋼筋連接施工中，使用新型的豎向鋼筋電渣壓力焊機(jī)不僅使用操作方便，而且焊接鋼筋的質(zhì)量效果也有一定的保證，并且在進(jìn)行鋼筋焊接施工過(guò)程中能夠節(jié)省一定的鋼材。新型的豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)是專(zhuān)門(mén)針對(duì)豎向鋼筋焊接的，它在進(jìn)行豎向鋼筋焊接施工過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)鋼筋焊接接頭的有序焊接操作，這樣的施工操作方法以及過(guò)程，不僅可以實(shí)現(xiàn)焊接設(shè)備利用率與焊接施工效率的大幅度提高，而且一定程度上還減少鋼筋焊接的施工成本，并且施工工藝操作簡(jiǎn)單、速度較快，具有很明顯的施工應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在鋼筋焊接施工中的應(yīng)用非常廣泛。

1、豎向鋼筋電渣壓力焊接原理

在進(jìn)行鋼筋焊接施工中，使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)進(jìn)行豎向鋼筋的焊接，其相關(guān)焊接原理與鋼筋焊接中其它的一些鋼筋電渣壓力焊接機(jī)的焊接原理基本相同。使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)進(jìn)行鋼筋的焊接其原理就是通過(guò)要進(jìn)行鋼筋焊接的鋼筋端頭或者接頭處設(shè)置的鐵絲球，經(jīng)過(guò)一定電壓下的電弧的作用以及熔化焊劑的作用得到很高溫度下的高溫熔渣，這些高溫熔渣把將要進(jìn)行焊接的鋼筋的端頭進(jìn)行均勻的熔化之后，再加上一定擠壓作用力最后形成一個(gè)新的焊接接頭，這樣就完成了鋼筋的焊接施工。需要注意的是使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)進(jìn)行鋼筋的焊接施工，對(duì)于鋼筋焊接中的上提以及下壓施工操作需要人工進(jìn)行控制操作，但是鋼筋焊接過(guò)程中電源的接通以及焊接時(shí)間的控制則是由豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)自動(dòng)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)的。

豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)進(jìn)行鋼筋焊接過(guò)程主要就是在通過(guò)電源接通之后電力作用產(chǎn)生的電弧以及弧絲，在這些電弧以及弧絲的作用下將焊劑以及將要進(jìn)行焊接的鋼筋斷頭或者接頭快速的熔化成渣，熔化成的電渣的溫度會(huì)非常的高。這時(shí)再將另一部分鋼筋端頭送入到豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)中，當(dāng)豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)中的兩部分鋼筋的端頭都達(dá)到一定的焊接狀態(tài)或者焊接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，再通過(guò)豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)的其它作用力進(jìn)行兩部分鋼筋的焊接連接，最終會(huì)形成一個(gè)具有凸出接頭的完整焊接鋼筋。

2、豎向鋼筋電渣壓力焊接施工準(zhǔn)備

在使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)進(jìn)行豎向鋼筋的焊接時(shí)需要做好一定的焊接施工準(zhǔn)備工作，這對(duì)于豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)焊接施工的順利進(jìn)行有著積極的作用。一般在進(jìn)行豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)焊接施工時(shí)首先需要進(jìn)行焊接施工設(shè)備的準(zhǔn)備工作，包括豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)焊接使用的焊接接頭、控制箱和裝焊劑的鐵鏟等，其中焊接機(jī)頭包括焊接施工中會(huì)用到的夾具、監(jiān)控儀表和操作桿等。其次使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)進(jìn)行鋼筋焊接施工時(shí)還需要準(zhǔn)備一些焊接施工所用的材料，包括焊劑、鐵絲球以及鋼筋等，其中鋼筋焊接施工中使用的焊劑的顆粒一定要細(xì)，并且不要受潮；鐵絲球子在鋼筋焊接施工中是用來(lái)引燃電弧的。以上的這些鋼筋焊接施工材料對(duì)于鋼筋焊接施工的順利進(jìn)行有著重要的作用。另外，在使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)進(jìn)行鋼筋焊接施工之前還應(yīng)當(dāng)注意對(duì)于即將進(jìn)行焊接的鋼筋的端頭可通過(guò)切斷機(jī)對(duì)鋼筋進(jìn)行切斷，切斷后的鋼筋端頭可以有少許的不平。

3、豎向鋼筋電渣壓力焊接施工要點(diǎn)

3.1 豎向鋼筋電渣壓力焊接施工工序

使用豎向鋼筋焊接電渣壓力焊接機(jī)進(jìn)行鋼筋焊接施工時(shí)，其主要的施工工藝主要是首先使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)的夾具將即將進(jìn)行焊接的兩部分鋼筋進(jìn)行夾緊固定，進(jìn)行兩部分鋼筋?yuàn)A緊固定的時(shí)候應(yīng)注意保持兩部分鋼筋的同心位置。然后在夾緊固定的兩部分鋼筋的端頭之間放置一些鐵絲球，這時(shí)可以關(guān)閉豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)中焊劑漏斗，并需要將焊劑進(jìn)行灌滿。做好以上的施工操作之后就可以接通豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)的電源開(kāi)關(guān)，引燃電弧在電弧作用情況下形成一定的電渣，這時(shí)可以慢慢的將引燃的電弧進(jìn)行熄滅，增加電渣流量，這時(shí)電渣池中電渣的溫度會(huì)非常的高，注意觀察鋼筋端頭的熔化情況達(dá)到一定的狀態(tài)時(shí)就可以進(jìn)行擠壓作用，擠壓作用會(huì)將電渣以及熔化金屬擠出，擠壓作用結(jié)束后就可以切斷電源清理殘?jiān)耍敲催@時(shí)需要進(jìn)行連接的鋼筋也已經(jīng)焊接完畢。

3.2 豎向鋼筋電渣壓力焊接施工要點(diǎn)

在使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)進(jìn)行鋼筋焊接施工的過(guò)程中需要注意的是，進(jìn)行鋼筋焊接施工之前，也就是接通豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)的電源之前一定要檢查焊接機(jī)夾具連接的兩部分鋼筋是否同心，避并且靈活；對(duì)于需要進(jìn)行焊接的鋼筋，還應(yīng)當(dāng)對(duì)于焊接鋼筋的兩部分的端頭進(jìn)行檢查，避免鐵銹以及油污等的存在，影響鋼筋焊接施工；進(jìn)行焊劑的鋼筋的端頭在進(jìn)行焊接時(shí)一定要對(duì)齊，偏差應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)；進(jìn)行鋼筋焊接施工前還應(yīng)當(dāng)注意將豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)的電源以及電焊機(jī)、控制箱、焊接電纜、控制電纜和焊槍進(jìn)行連接并做好檢查，對(duì)于電焊機(jī)的電流需要進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)設(shè)置以滿足鋼筋焊接施工的需要；在進(jìn)行鋼筋焊接施工過(guò)程中對(duì)于閉合回路以及引弧等的操作可以通過(guò)操縱桿的開(kāi)關(guān)進(jìn)行應(yīng)用操作，電弧引燃之后一定要控制好相應(yīng)的電壓值；進(jìn)行電渣形成的過(guò)程中注意控制另一部分鋼筋端頭的送入和電弧的熄滅，進(jìn)行鋼筋焊接結(jié)束后應(yīng)停一段時(shí)間后才進(jìn)行焊劑以及夾具的卸去。

3.3 豎向鋼筋電渣壓力焊接質(zhì)量控制

在使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)進(jìn)行鋼筋焊接施工中需要注意的對(duì)于施工過(guò)程中容易引起質(zhì)量問(wèn)題的施工過(guò)程進(jìn)行控制。首先需要注意的是對(duì)于鋼筋焊接施工的全過(guò)程進(jìn)行控制，包括進(jìn)行焊接鋼筋的端頭的清理以及鋼筋安裝時(shí)注意同心并且牢固，引弧以及電弧延時(shí)應(yīng)注意合理，電渣過(guò)程注意穩(wěn)定，擠壓作用應(yīng)當(dāng)適當(dāng)。其次需要注意的是對(duì)于進(jìn)行焊接施工的鋼筋的規(guī)格以及焊接接頭位置的設(shè)置等都應(yīng)當(dāng)符合相關(guān)施工要求與規(guī)定。在進(jìn)行鋼筋焊接施工過(guò)程中還用當(dāng)注意焊接施工技術(shù)額應(yīng)用以避免焊接鋼筋出現(xiàn)氣孔。鋼筋焊接施工中為了避免焊接后的鋼筋出現(xiàn)彎折情況，應(yīng)當(dāng)在焊接施工結(jié)束后不要立即進(jìn)行夾具的卸下。在進(jìn)行鋼筋焊接施工時(shí)還要注意避免一些特殊氣溫以及天氣條件下的施工操作，以保證鋼筋焊接施工質(zhì)量以及效果。

4、 焊接缺陷產(chǎn)生的原因及防治措施

《鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程》（JGJ18-96）規(guī)定，“接頭處鋼筋軸線偏移不得超過(guò) 0.1 鋼筋直徑，同時(shí)不得大于 2min”。超過(guò)此標(biāo)準(zhǔn)為軸線偏移缺陷，這種缺陷約占焊接缺陷的一半以上。

4.1 產(chǎn)生原因

（1）鋼筋的端部不直，有的鋼筋在運(yùn)輸裝卸和加工過(guò)程中，由于人為的原因，難免會(huì)出現(xiàn)局部彎折和端部微翹，此類(lèi)鋼筋安裝在夾具后，會(huì)造成上、下鋼筋不同心，而出現(xiàn)軸線偏移。

（2）夾具和鋼筋安裝不正確，有些夾具上、下鉗口同心度未調(diào)好，或鋼筋安放不正，上、下鋼筋安裝不同心而出現(xiàn)軸線偏移。

（3）夾具不合格，有些夾具上、下鉗口中心不在一條直線上，或鉗口已使用一段時(shí)間有磨損，所以焊接施工前要檢查焊接設(shè)備，檢查辦法是把被焊的兩根鋼筋分別固定在上鉗口和下鉗口，令其端面重合，如端面不重合的夾具即為不合格夾具。

4.2 防治措施

（1）鋼筋端部一定要順直，否則，要對(duì)鋼筋端部調(diào)直或把不直部位切除，采取以上做法后，所產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷即可消除。

（2）夾具要經(jīng)常維修、調(diào)整，使其處于正常工作狀態(tài)，加強(qiáng)操作人員的責(zé)任心，安裝鋼筋時(shí)認(rèn)真操作，盡量使鋼筋安裝同心，杜絕此類(lèi)現(xiàn)象的產(chǎn)生。

（3）及時(shí)修理或更換已變形的電級(jí)鉗口，同時(shí)反復(fù)調(diào)整夾具，使上、下鉗口的中心在同一直線上。

5、豎向鋼筋電渣壓力焊接應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)進(jìn)行鋼筋焊接施工具有一定的施工應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)使用豎向鋼筋電渣壓力焊接進(jìn)行鋼筋焊接施工的速度快、施工質(zhì)量較高，并且使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機(jī)進(jìn)行鋼筋焊接施工在一定程度上可以節(jié)約施工成本，以及焊接鋼材的使用，而且在進(jìn)行鋼筋焊接施工過(guò)程中由于使用額是電渣壓力焊接比一般的電弧焊接施工在一定程度上對(duì)于電能的消耗也較小，具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

6、結(jié)束語(yǔ)

使用豎向電渣壓力焊進(jìn)行鋼筋焊接不僅具有一定的經(jīng)濟(jì)與技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)于鋼筋焊接質(zhì)量也有較大的保證，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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[3]王玉清.豎向鋼筋電渣壓力焊質(zhì)量缺陷及防治措施[J].交通世界.2009（12）.

篇9

的焊件三維裝配體．可實(shí)現(xiàn)三維裝配體復(fù)雜空間曲線焊縫程序的自動(dòng)創(chuàng)建，并對(duì)程序進(jìn)行解析、測(cè)試和模擬。該離線編程系統(tǒng)以及生

成的焊縫程序可加載至車(chē)閉的生產(chǎn)機(jī)器人真實(shí)控制器內(nèi)。提高焊接質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：焊接；機(jī)器人；離線編程；robotstudio

中圖分類(lèi)號(hào)： tg444．73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： b

焊接機(jī)器人在現(xiàn)代生產(chǎn)中已得到廣泛應(yīng)用．而我國(guó)目前應(yīng)

用的焊接機(jī)器人主要依靠在線示教的工作方式。進(jìn)行在線示教

編程時(shí)必須停止生產(chǎn)作業(yè)．而且在沒(méi)有視覺(jué)傳感器跟蹤的情況

下．機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的精度主要依賴(lài)于操作者的耐心、細(xì)致程

度及其目測(cè)精度。隨著焊接機(jī)器人在中小批量生產(chǎn)企業(yè)中應(yīng)用

的不斷擴(kuò)大，以及焊接作業(yè)的復(fù)雜程度不斷增加，傳統(tǒng)的示教

編程方式已經(jīng)很難適應(yīng)現(xiàn)代焊接生產(chǎn)發(fā)展的要求。解決問(wèn)題的

有效途徑之一，就是采用離線編程技術(shù)，把操作者從在線示教

編程中解放出來(lái)．并充分發(fā)揮焊接機(jī)器人的使用效率，進(jìn)一步

提高生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化，降低生產(chǎn)成本，提高焊接精度。

在鍋爐、化工容器、自行車(chē)車(chē)架、大型儲(chǔ)油罐等生產(chǎn)制造

中，以多個(gè)支管和主管形成的接頭焊縫均為復(fù)雜的空間曲

線— — 馬鞍形焊縫。而馬鞍形焊縫采用人工焊接勞動(dòng)強(qiáng)度大、

生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量低．因此采用高自動(dòng)化和柔性化的弧焊機(jī)

器人進(jìn)行焊接非常必要。采用在線示教機(jī)器人進(jìn)行焊接，即使

熟練的示教人員要示教好一條馬鞍形焊縫也往往也需花費(fèi)半個(gè)

工作et。而鍋爐、化工容器等焊接件的主管和支管直徑種類(lèi)繁

多，需要示教的馬鞍形焊縫多達(dá)上百個(gè)，生產(chǎn)效率明顯降低。

因此，在這些復(fù)雜馬鞍形焊縫零部件的焊接中，更加迫切需要

采用離線編程技術(shù)，提高企業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和柔性化 ]。

筆者通過(guò)利用solidworks進(jìn)行三維建模， 結(jié)合abb

robotstudio v5．07的離線編程和機(jī)器人仿真功能。探討對(duì)這種

復(fù)雜馬鞍形焊縫零部件的機(jī)器人焊接離線編程技術(shù)，并對(duì)程序

進(jìn)行測(cè)試、解析和模擬。

1 創(chuàng)建焊接路徑程序流程

離線編程流程方框圖如圖1所示。

收稿日期：20__—04—02：修回日期：20__—07—25

創(chuàng)建機(jī)器人系統(tǒng)h 創(chuàng)建目標(biāo)和路徑添加控制h 檢查目標(biāo)方位

檢查伸展極度h 將程序與虛擬控制器同步h 測(cè)試程序

圈1 離線編程流程方框圖

2 創(chuàng)建焊接路徑和路徑程序分析

abb robotstudio v5．07是abb公司最新發(fā)行的機(jī)器人模擬

與離線編程工業(yè)工具。它以abb virtualcontroller為基礎(chǔ)，與機(jī)

器人在實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)行的軟件完全一致。因此，借助abb模擬

與離線編程軟件robotstudio，可在家或辦公室完成機(jī)器人編

程，再將程序加載至車(chē)間的真實(shí)irc5控制器內(nèi)，從而提高整

體生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量。

2．1 創(chuàng)建焊接路徑

依據(jù)圖1的離線編程流程方框圖．打開(kāi)已創(chuàng)建的6關(guān)節(jié)機(jī)器

人焊接工作站，如圖2所示。

0 ≮ 淤 00 —一— ——～ ? 一——耋糍 0 《

圖2 機(jī)器人焊接工作站

從圖2中可見(jiàn)，焊接工件的焊縫為管與管形成的復(fù)雜馬鞍

形空間曲線，該空間曲線是化工容器、大型儲(chǔ)油罐、鍋爐等機(jī)

械構(gòu)件的典型焊接作業(yè)路徑。由于robotstudio軟件的三維造型

功能弱， 因此在solidworks軟件中創(chuàng)建焊件的三維裝配體cad

圖形， 再利用robotstudio的cad 圖形轉(zhuǎn)換功能轉(zhuǎn)換成

44 ·焊接設(shè)備與材料· 焊接技術(shù) 第36卷第5期20__年1o月

robotstudio的后綴名為．sat的格式文件。將被焊工件裝配幾何

體導(dǎo)入已創(chuàng)建的robotstudio焊接機(jī)器人工作站中，以便為

robotstudio在創(chuàng)建焊接作業(yè)路徑曲線時(shí)提供基于精確cad的管

與管馬鞍形三維空間曲線。

圖3為robotstudio選擇基于焊件cad模型物體間邊界的管

與管三維馬鞍形焊接作業(yè)路徑。圖3中左邊黃色警告符號(hào) 和

圈表示該robotstudio機(jī)器人不具備有效軸配置的目標(biāo)點(diǎn)，因此

機(jī)器人不能到達(dá)三維馬鞍形焊縫。右鍵單擊路徑并選擇自動(dòng)配

置．機(jī)器人依次到達(dá)路徑內(nèi)的每個(gè)目標(biāo)并添加控制以便設(shè)置配

置。隨后通過(guò)檢查目標(biāo)方位，調(diào)整焊槍tcp的姿態(tài)，以便機(jī)器

人的焊槍tcp點(diǎn)到達(dá)整個(gè)空間焊縫和電弧產(chǎn)生的熱量沿焊縫均

勻分布．保證焊縫的力學(xué)性能。最后檢查工作站的伸展極度，

使機(jī)器人能夠到達(dá)所創(chuàng)建的整個(gè)焊接路徑，圖3中的黃色警告

符號(hào)消除變成④和園，完成機(jī)器人可達(dá)的焊接路徑，見(jiàn)圖4的

左邊。

》 欺 任莽

j墓itj喇i

醒 工翼數(shù)據(jù)

毋工忭對(duì)象與匿標(biāo)

· 麓~,abjo

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④ t tj0

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靜t 《“一l2口

． 路徑

掏懸

圖3 無(wú)軸配置的無(wú)效目標(biāo)點(diǎn)和路徑

拳tj舢

黝工具觳撼

巍毋工傳塒量龜目標(biāo)

《 ---jo

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l?！?l t? t 8。

圖4 軸配置的可達(dá)目標(biāo)點(diǎn)和路徑

在圖4中依次用鼠標(biāo)右擊目標(biāo)點(diǎn)，可查看機(jī)器人可達(dá)作業(yè)

目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)于控制器的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，3個(gè)焊槍tcp的 ，y，：相對(duì)

坐標(biāo)、3個(gè)焊槍tcp的橫滾、俯仰、偏轉(zhuǎn)姿態(tài)角度。

2．2 機(jī)器人路徑程序的自動(dòng)生成與解析

robotstudio軟件的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡是采用逐點(diǎn)編程方式．

主程序結(jié)構(gòu)為：

module mainmodule／／主程序模塊

proc main 0 ／／主程序

<smt>

path_ 10； ／／作業(yè)路徑

endproc ／／結(jié)束主程序

endm0dule ，／結(jié)束主程序模塊

圖3中自動(dòng)創(chuàng)建的路徑， 由于沒(méi)有動(dòng)作指令，不能模擬真

實(shí)的焊接作業(yè)，因此必須添／m2條動(dòng)作指令：第1條為啟動(dòng)機(jī)器

人的內(nèi)置原點(diǎn)到焊接作業(yè)的編程原點(diǎn)的動(dòng)作指令，位于路徑程

序的始端：第2條為焊接路徑結(jié)束目標(biāo)點(diǎn)到編程原點(diǎn)的動(dòng)作指

令，位于路徑程序的末端。添加動(dòng)作指令之前必須在圖4中設(shè)

置編號(hào)為130的編程原點(diǎn)，機(jī)器人編程原點(diǎn)位置一般選在2個(gè)工

位之間以及離工件稍遠(yuǎn)的地方。動(dòng)作指令位于路徑開(kāi)頭和在另

一路徑后， 因此將以下編號(hào)為130的編程原點(diǎn)動(dòng)作指令插入程

序的開(kāi)頭和結(jié)束位置。

導(dǎo)出添加編號(hào)130的編程原點(diǎn)后．可達(dá)的機(jī)器人語(yǔ)言程序

的解析如下：

％ ％％

vers10n：1

language：english

％ ％％

m0dule module1

constrobtargettarget_ 1 30： = [[650， -100， 400]，

_m30526192220__1，5．27143236184999e-17j口9914448613738l1，

5．27143236184997e一17]， f一1， o， 一1， o]， [9e9，

9e9，9e9，9e9，9e9，9e9]]；／／編程原點(diǎn)130在工作站中的

位姿表示

perstooldataaw_ gun：= [true， [[119．5，0， 352]，

『0．890213945465332，0，0．455542677802034，0]]， [1，

[0，0，100]， [1，0，0，0]，0，0，0]]；／／焊槍位姿表示

constrobtargettarget_ 1(k=[[591585l35748463， --60．672

8563980876，279．266555638475]， [o．158945970512255，一

ql23364488083367，．095547294l879245，021584447844331 8]，

[0，一1，0，0]， [9e9，9e9，9e9，9e9，9e9， 9e9]]；／／

作業(yè)目標(biāo)點(diǎn)10位姿表示

c

constrobtargettarget_ 120：=【[591．585135748463，

瑚．害砒砒 吼吼札 ．妻吼吼

■一 ¨ 皇盂l苫 王窨 j昌王窨 j蠡

h酪融 躲黲艇躲懋黲酗躲魁

welding technology vo1．36 no．5 oct．20__ ·焊接設(shè)備與材料· 45

— 60．6728563980875，279．266555638475】， 【0．00132587439576

09． 一0．158145079051738， 一0．971892480498043， 0．17439433

0126202】， 【0， 一1， 0， 0】， 【9e9， 9e9， 9e9， 9e9，

9e9，9e91】；

proc path一 10 0

movej target_130，vl0，z0，aw_gun＼wobj：=wobj0；

movel target_ 10，vl000，zlo0，aw— gun＼wobj：=wobj0；

movel target_ 120，vl0，z0，aw— gun＼wobj：=wobj0；

movej target_130，vlo00，zlo0，aw_ gun＼wobj：=wobj0；

endproc

endm0dule

，／符號(hào)表示對(duì)于基于位姿表示各機(jī)器人焊槍末端點(diǎn)tcp的

機(jī)器人程序的解讀分析。

movejtarget_130，vl0，z0，aw_gun＼wobj：=wobj0語(yǔ)句表示動(dòng)

作指令，當(dāng)運(yùn)行完整的焊接程序時(shí)，機(jī)器人運(yùn)行到在編程原點(diǎn)

130處， 控制器啟動(dòng)焊接參數(shù)(包括焊接電流、電弧電壓、焊

接速度、提前送氣時(shí)間等)。

moveltarget_ 20，vl0，z0，aw_ gun＼wobj：=wobj0語(yǔ)句表示基

于焊接構(gòu)件裝配體空間曲線自動(dòng)創(chuàng)建的移動(dòng)指令．movel移動(dòng)

指令用于指定機(jī)器人移動(dòng)至目標(biāo)的速度和準(zhǔn)確性的語(yǔ)句，l表

示該點(diǎn)與前一點(diǎn)之間是連成一條直線．采用直線插補(bǔ)方法控制

機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，屬連續(xù)路徑控制。v10表示焊槍工具中心點(diǎn)

tcp、工具重新定位和外軸的速度為10 mm／s。焊槍移到該語(yǔ)

句時(shí)，被焊接裝配體起焊，焊絲的端頭對(duì)準(zhǔn)接縫，以圖4中調(diào)

好的焊槍姿態(tài)進(jìn)行焊接作業(yè)。

3 模擬作業(yè)路徑

鼠標(biāo)右點(diǎn)擊圖4中的虛擬控制器，選擇與虛擬控制器同步

并進(jìn)行設(shè)置，選擇模擬添加圖4倉(cāng)u建的路徑。再啟動(dòng)模擬監(jiān)控命

令，可在模擬期間通過(guò)畫(huà)一條跟蹤tcp的藍(lán)色彩線而目測(cè)機(jī)器

人的關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)。點(diǎn)擊播放，完成焊接路徑仿真，如圖5所示。

圖5 焊接路徑模擬仿真

圖5中路徑開(kāi)始點(diǎn)為機(jī)器人的內(nèi)置原點(diǎn)，機(jī)器人以1 000

mm／s的速度快速運(yùn)行到編程原點(diǎn)130后，焊槍工具中心點(diǎn)tcp

再以10 mm／s完成目標(biāo)點(diǎn)130到10到20? 到120到130．最后快

速返回到機(jī)器人的內(nèi)置原點(diǎn)。

焊接路徑模擬仿真的同時(shí)啟動(dòng)過(guò)程計(jì)時(shí)器．可測(cè)量機(jī)器

人運(yùn)行模擬或沿路徑移動(dòng)所需時(shí)間為480 8。焊接路徑模擬

仿真。

4 模擬程序部署與發(fā)行

robotstudio編制的焊縫路徑rapid 程序和模塊存儲(chǔ)在

robotware系統(tǒng)內(nèi)?？蓪⒁陨系某绦虮４嬷羛c上的文件內(nèi)，

加載至車(chē)間的真實(shí)irc5控制器內(nèi)。極大地提高了焊接生產(chǎn)率

和質(zhì)量。

5 結(jié)論

(1)將三維solidworks軟件創(chuàng)建的管與管形成的復(fù)雜馬鞍

形空間曲線焊件裝配體導(dǎo)入到機(jī)器人離線編程軟件robotstudio

中， robotstudio提取裝配體的三維空間曲線． 自動(dòng)生成復(fù)雜

空間曲線焊縫的路徑。

(2)分析了abb機(jī)器人程序的語(yǔ)言格式，進(jìn)行了離線仿真

試驗(yàn)。

(3)將創(chuàng)建的焊縫路徑程序通過(guò)虛擬控制器，裝載到車(chē)間

生產(chǎn)機(jī)器人實(shí)施焊接作業(yè)。實(shí)現(xiàn)了焊接自動(dòng)化的cad／cam生

產(chǎn)，保證了焊接生產(chǎn)過(guò)程的高效率和高質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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篇10

    有些自動(dòng)焊接設(shè)備所產(chǎn)生的電弧是在焊劑層下面燃燒,這樣所產(chǎn)生的熱量就不容易散失掉,所消耗的電能也相對(duì)少很多,在這樣的自動(dòng)焊接中,進(jìn)行薄板焊接加工時(shí)可以不用開(kāi)坡口,這樣一來(lái)焊條在加工時(shí)就沒(méi)有金屬飛濺,也沒(méi)有焊頭,這樣就會(huì)節(jié)省了焊條或者是焊絲金屬的消耗,進(jìn)而節(jié)約了加工原材料。改善加工工作環(huán)境,同時(shí)降低加工者的勞動(dòng)強(qiáng)度自動(dòng)焊接在焊接的過(guò)程中產(chǎn)生的焊接煙霧會(huì)被自動(dòng)焊接設(shè)備的隔離罩阻擋住,有的自動(dòng)焊接設(shè)備在焊接時(shí)不會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)烈的焊光,焊接時(shí)所產(chǎn)生的煙霧也很少,這樣就會(huì)很好的改善了焊接加工人員在進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)的工作環(huán)境;使用自動(dòng)焊接設(shè)備進(jìn)行焊接加工,不需要焊接作業(yè)人員長(zhǎng)時(shí)間保持一個(gè)焊接動(dòng)作,這樣就減輕了焊接機(jī)加工人員的體力損耗,降低了焊接作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

    2自動(dòng)焊接在機(jī)械焊接的運(yùn)用

    這里所提到的自動(dòng)機(jī)械焊接是指焊接機(jī)械手和焊接機(jī)械人。這種將自動(dòng)焊接運(yùn)用于機(jī)械手臂和機(jī)械人中的工作方法就像機(jī)械加工中的加工中心,可以輸入加工程序進(jìn)行加工,相當(dāng)于多個(gè)自動(dòng)焊接設(shè)備在同一個(gè)加工部件上進(jìn)行不同的焊接工作。由于加工部件在進(jìn)行加工時(shí)無(wú)法進(jìn)行工位的變換,在同一個(gè)工件上進(jìn)行多步焊接加工時(shí),有的焊接工作所要加工的焊縫并未處于方便加工的位置,這就需要通過(guò)焊接的自動(dòng)化數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行焊接動(dòng)作的變化和焊接位置的轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng),然后再進(jìn)行焊接動(dòng)作;還可以通過(guò)焊接的自動(dòng)化數(shù)字系統(tǒng)發(fā)送工件運(yùn)動(dòng)動(dòng)作與焊接動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行的指令,使工件的工位移動(dòng)與機(jī)械手臂或者機(jī)器人進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng),這樣的自動(dòng)化機(jī)械焊接往往需要很多個(gè)軸,每一個(gè)軸相當(dāng)于一個(gè)機(jī)械焊接手臂,只在主系統(tǒng)下達(dá)的指令位置執(zhí)行自己的焊接動(dòng)作,軸與軸之間不產(chǎn)生干擾,進(jìn)行協(xié)調(diào)工作的指令也是有主系統(tǒng)發(fā)出的,這樣的自動(dòng)化機(jī)械焊可以保證加工部件進(jìn)行拼接時(shí)各拼接部分相對(duì)位置的準(zhǔn)確度,可以更高效高質(zhì)量的完成焊接加工工作。通常這樣的自動(dòng)化焊接機(jī)械手臂和機(jī)器人還經(jīng)常運(yùn)在流水線的生產(chǎn)加工中。這種加工方式也運(yùn)用了自動(dòng)化原理,不同的是,這種方式是將多個(gè)機(jī)械手臂或機(jī)器人分布在同一條串聯(lián)的流動(dòng)工作線中,每一個(gè)動(dòng)作組執(zhí)行相同的動(dòng)作指令,完成本工作線動(dòng)作后再進(jìn)行下一個(gè)工作線的加工,這些動(dòng)作指令,對(duì)機(jī)械手臂或者機(jī)器人的控制以及流程安排也全部是運(yùn)用了自動(dòng)焊接的工作原理,有簡(jiǎn)單的單一的自動(dòng)焊接組成整體的自動(dòng)焊接組,由主數(shù)字控制系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行指令,完成焊接加工程序。