導語：如何才能寫好一篇焊接機，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：白車身；機器人焊接；路徑規劃

我國目前白車身焊接機器人焊接路徑規劃方面仍處于落后水平，相關路徑規劃也極為不完善，機器人工作的過程中經常出現作業順序不合理的狀況，導致生產周期增長，影響整個焊接線路的發展。所以如何制定出一條合理的路徑規劃是當前首要目標，本文立足實際就針對這個問題提出一些有效性策略。

一、路徑規劃的意義

白車身焊接機器人焊接中制定出一條合理的路徑規劃可以有效縮短機器人生產時間，進而縮短整個工期，提高整個生產效率，某種程度上降低了生產成本。另一方面，白車身焊接機器人焊接路徑規劃具有一定的典型性，在自動駕駛、服務機器人、挖掘機器人等路徑規劃研究方面具有重要的借鑒意義，具有較高的社會價值和經濟價值。

二、白車身焊接機器人焊接路徑規劃

（一）路徑規劃的基本任務

現代化工業生產的主要目標是為了獲得較高的制造質量、取得較高的生產率，而付出較低的生產成本，這是現代企業提高自身競爭力的重要手段，也是路徑規劃中的主要任務之一，而在路徑規劃的過程中要想保證焊接質量主要取決于以下兩點：

第一，最大程度的使用機器人工位。使用機器人工位能夠有效降低工人的勞動強度，減少人為錯誤幾率，提高焊接的準確性，保證焊接的順利進行，從而保證焊接的穩定性。

第二，要完成所有的焊接點，保證焊接的工藝參數。

要想實現較低的制造成本就是最大化的利用現有資源，提高機器人的工作效率，縮短機器人工位的生產周期，減少機器人的使用數量。路徑規劃的重要方向就是提高生產率，保證生產環節的順利進行，縮短生產周期，提高生產率。

（二）路徑規劃

白車身焊接機器人焊接路徑規劃主要有兩個分支，一是改變工藝參數，使用新的工藝方法和輔助設備。二是要提高分配的合理性、提高焊接順序的合理性，提高合理性的目標是為了減少機器人工位的生產周期。第二個分支實現的途徑主要是通過提高機器人焊接路徑的合理性，從而提高單個機器人的生產效率，最終縮短整個生產周期。

（三）遺傳算法

遺傳算法是進化算法中產生最早、應用最廣泛的一種基本算法，在工程技術和經濟管理領域都有廣泛的應用。遺傳算法有群體搜索和遺傳算子兩個基本特征，所謂的群體搜索打破了領域的限制，使信息可以廣泛分布于整個空間。而遺傳算子就是使染色體進行隨機操作，以降低人機交互的依賴。兩個特征保證了遺傳算法具有最優的搜索能力、最簡明的操作能力以及信息處理的隱秘能力。

白車身焊接路徑規劃主要問題如下：

第一，白車身中所需要焊接的焊接點眾多。

第二，在生產的過程中常常追求沒有意義的高精度。

第三，在解答相關問題時需要運用數學方法。

第四，因為方案最終應用于企業，所以數學方法最好要簡潔明了，便于學習。

綜上，在路徑研究時需要運用遺傳算法，主要優勢在于：

第一，遺傳算法的計算步驟比較簡單明了，在實際操作時便于學習和使用。在計算時大大減少了計算量，從而節約時間。

第二，能夠在很大程度上優化焊接作業順序，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，在全局中找到最優解。

三、路徑規劃的仿真

（一）仿真系統的各要素

路徑仿真系統一般要具有以下幾個基本要素：

第一，對仿真問題的描述。模型和仿真運行控制共同組成了一個仿真系統，而一個特定的模型又是由一個參數和一組參數值構成。例如白車身點焊機器人焊接路徑的參數模型一般包括家具模型、機器人模型、側圍模型，在這基礎之上還加入了具體的參數值，就形成了特定的模型。

第二，行為產生器。模型確定以后就要對模型進行試驗，這是一套試驗的軟件，行為產生器可以生成一組根據時間變化的數據，這類數據是仿真的物資基礎。

第三，模型行為及對行為的處理。

模型行為可以大致分為三種：軌跡行為、結構行為以及點行為。

仿真系統中都要獲取軌跡行為，這些行為的獲取主要是根據時間的推移而產生的。

（二）仿真軟件的選擇

一個完善的機器人仿真系統可以依據機器人的運動學、動力學、行為軌跡等多項內容進行仿真計算，并可以根據機器人的實際操作內容進行仿真操作過程，并不依賴于真正的機器人。但目前最主要的工作是對機器人的路徑規劃做一個仿真方案，而不是設計出一個機器人的仿真系統。在進行機器人路徑規劃時需要一定的條件，在現實生活中可以有多個選擇，最好的選擇就是使用一些類似CAR這種專業軟件，如果條件不允許可以選擇VC++或者使用CATIA等軟件進行仿真。VC++自主編寫的優點在于針對性比較強，在做路徑時可以考慮多方面因素，然而缺點是不能建立詳細的三維模型，在實際操作時不能全方面的展現白車身焊接工位情況，且工作量較大。CATIA與VC++相比最大的優勢就是可以建立詳細的三維模型，能夠全方位展現工位情況，仿真軌跡最為真實，在仿真過程中還可以檢查是否干涉。而缺點也是比較明顯的，在仿真的過程中不能將動力學和控制算法考慮在內。

四、小結

白車身主要是以鋼結構為主的支架，是汽車中重要組成部分。而車身制造是整個環節中比較復雜又極為重要的一環，影響整個汽車的質量。我國研究白車身焊接機器人焊接路徑仍處于落后階段，為了提高綜合競爭力需要加大技術投資，提高我國白車身制造綜合競爭。

參考文獻：

[1]王立東.基于Christofides算法的白車身焊接機器人路徑優化[J].河西學院學報，2011，27（2）：96-100.

篇2

關鍵詞：高效焊接；機器人；船舶管系；節能減排；

中圖分類號：U671.8 文獻標識碼：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效率，縮短管系的焊接周期和確保焊接質量，是船舶企業急需解決的一個重要課題。

船舶管系被喻為船舶的“血管”，承擔著水、氣、動力燃料的供給，是確保船舶動力裝置、甲板設備、壓載系統、生活設施等設備正常運轉和安全航行的關鍵系統之一。如果聯接高溫、高壓設備的管系，焊縫出現裂紋等質量問題，將會造成船舶的災難性事故。

國內船企在管系加工中，一般是以CO2氣體保護手工焊為主，其生產效率和焊接質量均有待提高，而應用焊接機器人，可以起到縮短生產周期和提高焊接質量的作用。

2 管系焊接機器人應用現狀

焊接技術是造船的關鍵工藝技術之一，各船舶企業都在推廣應用焊接新技術、新工藝、新設備，其中焊接機器人得到特別的青睞。船舶管系焊接機器人，是指在直管-法蘭（套管）生產中使用的焊接機器人。

應用船舶管系焊接機器人時，必須考慮以下幾方面因素：

（1）管子的管徑、壁厚、管長等規格繁多；

（2）管子表面公差：橢圓度、壁厚、長度；管子與法蘭裝配間隙和定位偏差；

（3）作為管系生產流水線的組成部分，必須要有接收上道工序數據的通信功能；

（4）設備的穩定性、操作簡易性等。

3 管系焊接機器人系統的管徑范圍

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

文船的中徑管船舶管系焊接機器人，其焊接系統程序預設了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。船企也可根據自己的管系生產實際情況，提出預設適合自己的具體規格組成需求。

4 管系焊接機器人系統的組成

焊接機器人系統采用兩端雙機器人結構、自動上下料、自動定位和夾緊、管子兩端同步焊接的全自動化生產方式。系統結構由焊接機器人系統、傳感系統、控制與通信系統、工件夾緊與定長系統構成。

焊接機器人系統主要包括：機器人、焊接電源、輔助裝置等。

機器人的選擇著重考慮穩定性、功能性、性價比等，還要考慮售后服務有保證、操作方便、中文示教界面等；

焊接電源是系統中的關鍵設備，由于采用管子兩端同步焊接，對電源的引弧成功率要求很高，要避免斷弧引起焊接質量問題，并配置相應的機器人專用焊槍；

輔助裝置包括：焊槍自動清理、噴油、剪絲系統。

機器人焊接對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≤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）長度偏差：下料長度偏差≈±1 mm，裝配長度偏差≈±1 mm；（4）自動上料位置偏差≈±5 mm。

因此，焊接機器人系統必須要有焊縫起弧點的自動尋找和焊縫跟蹤傳感系統。可采用接觸式焊縫起始位置尋找傳感系統，通過焊絲與工件接觸方式讓機器人獲取焊縫偏差數據后，自行調整焊縫起弧點位置。焊縫跟蹤采用擺動式電弧跟蹤系統，通過采集焊縫電流電壓，機器人計算焊槍高度和對中的偏差，自行調整焊槍位置。

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題，只能通過加強上工序的質量控制，或采用法蘭較裝機裝配管子，來滿足機器人對管子裝配精度的要求。

焊接機器人系統的工況是：多種管徑、不同壁厚、不同管長的混流生產方式，控制系統既要滿足焊接過程的管理、控制、監視，又要滿足混流生產的協調、識別、通信等要求，對總控制系統的要求非常高，因此采用的是多級控制系統。第一級，用工控機作為主控計算機，接收上工序：管徑、壁厚、管長、法蘭（套管）規格、轉角等信息數據，經計算處理后，產生相關控制信息，傳給下一級；第二級，由邏輯控制模塊接收上級傳入的控制信息，完成定位、上下料和焊接過程控制，將控制信息轉換成相應控制代碼，控制伺服驅動系統完成小車定位和夾緊機構，同時將控制代碼傳送給機器人控制系統；第三級，機器人控制系統，自動選擇相應的運行程序，通過傳感系統自行完成焊縫檢測和跟蹤，由邏輯控制模塊發出引弧指令，同時控制伺服驅動系統旋轉管子，并控制焊接速度，協調控制完成焊接過程。

整個生產過程中，邏輯控制模塊負責故障監控、保護、協調和管理工作。多級控制系統的優點是充分發揮每級控制器的優勢，保證總控制系統的穩定和可靠。多級控制系統，如圖1所示。

為克服管子的橢圓、撓曲、裝配間隙等問題，采用自動卡盤和伺服電氣傳動方式。針對管長范圍0.8～ 6 m特點，采用基于控制信息的小車伺服定長系統，自動適應不同管長。

船舶管系焊接機器人已經在文船生產應用，見圖2根據焊接工藝的要求，對不同壁厚的管子，內角焊采用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。

管件焊接所需數據、指令，從操作臺上的彩色觸摸液晶屏上可直接輸入。

船舶管系焊接機器人加工效率：該系統配備2名管銅工和1名焊工，年產管子20000根。按每人每月生產100根管子計算，相當于16名管銅工、焊工的工作量，并節省了大量的打磨工時。

節能減排效果和經濟效益分析：應用管系焊接機器人系統，管子焊縫成形好，不用打磨；減少了管子吊運次數，即節省了起重機吊運次數；同時節約了打磨機的能耗。

船舶管系焊接機器人系統，按年產管子20000根、人工成本7萬元/年計算，3個人做了16個人的活，可節省人工成本91萬元；同時節約起重機、打磨機的能耗，每年折算為3萬度電，可節省電費3萬元。

6 結語

船舶管系焊接機器人系統，實現了管子-法蘭（套管）自動化焊接生產，質量保證，焊縫美觀，生產效率高，節約大量的焊接工時和打磨等后續處理工時，產生較大的經濟效益。同時，減少了焊接中對焊工生產技能的依賴，只要有基本技能，憑借設備輔助，就能夠達到管系焊接的工藝、質量要求。另外，船舶管系焊接機器人系統，能夠為船企的節能減排作出貢獻。

參考文獻

[1] 曹凌源，趙伯楗，林濤. 船舶管系機器人焊接系統研制；

篇3

1.回轉圈結構及原焊接工藝

（1）回轉圈結構

回轉圈主要由圈板和齒板焊接而成。回轉圈安裝在牽引架上，牽引架上的蝸輪箱驅動回轉圈旋轉，從而帶動回轉圈上的鏟刀旋轉到所需的工作位置。平地機回轉圈結構如圖1所示。

（2）原焊接工藝

回轉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，齒板與圈板組焊時采用多層焊接、人工施焊方式。為減少焊接變形，焊接時需多次翻轉回轉圈，工人勞動強度大、產品質量差、生產效率低。

2.機器人焊接工藝及存在問題

（1）組成及功用

為了降低回轉圈焊接勞動強度，提高產品質量和生產效率，公司引進了焊接機器人，并采用機器人焊接工藝。焊接機器人工作站主要由焊接機器人系統、L型雙回轉焊接變位機、手持式示教器、跟蹤套件、電氣系統、吸煙塵罩以及圍欄等組成，如圖2所示。

焊接機器人的6個軸均帶有智能防碰撞功能，焊接過程中出現異常中斷后，能夠在中斷位置重新開始焊接，不需要重新示教。數字脈沖逆變焊機降低了熱輸入量，減少了焊后工件變形，焊縫質量好。自動化的清槍剪絲機構能夠通過程序設置隨時進行清槍剪絲，避免焊渣堵塞焊槍口。

（2）焊接工藝

先對圈板和齒板進行點焊，再對圈板和齒板焊縫進行正式焊接。焊接時使用2臺L型雙回轉焊接變位機和1臺焊接機器人。這種配置的優點如下：當焊接機器人在1臺焊接變位機上焊接時，焊工可在另1臺焊接變位機上進行工件裝卸，以提高焊接機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，保護氣為富氬混合氣體（80%Ar+20%CO2），焊絲為直徑1.2mm的實芯桶裝焊絲。焊接時采用高效煙塵處理系統，及時吸收和排放焊接產生的煙塵，以改善焊工的工作環境。機器人焊接現場如圖3所示。

（3）存在問題及原因分析

一是在使用機器人焊接回轉圈初期，在焊接圈板與齒板焊縫時，出現鋼液從焊接熔池流出形成瘤掛現象。經調整電流、電壓后，該現象未完全解決。經分析，該現象是圈板與齒板在點焊、拼裝時，拼裝間隙單邊過寬，造成機器人打底焊時將工件焊穿，導致鋼液流出形成瘤掛。

二是焊接過程中經常出現斷弧現象。經分析，該現象是因為焊縫坡口過深，且坡口開口較窄，造成焊絲在擺動過程中觸碰坡口，導致短路斷弧。圈板與齒板的上、下焊縫如圖4所示。

三是焊縫出現粗細不均，焊高不等現象。經分析，該現象是圈板與齒板間隙不均勻，造成機器人對焊縫尋位不準確，導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.改進措施及效果

（1）改進措施

針對機器人焊接回轉圈存在的上述問題，經研究，我們采取了以下措施：

一是控制單邊拼裝間隙，同時在拼裝后，對間隙過大處進行人工打底焊。

二是將原坡口改為45°坡口，由此加大了坡口開口尺寸。

（2）改進效果

經過上述改進，消除了焊縫瘤掛、斷焊和焊縫不均勻現象，發揮了機器人的焊接優勢，達到了預期目標。改進后的機器人的焊縫效果如圖5所示。

4.應用焊接機器人的體會

焊接機器人適合焊縫均勻、位置準確的長焊縫，不宜用于斷續焊或短焊縫。焊縫所處的位置應有足夠的空間供焊槍擺動，深坡口的開口不易太窄。由于焊接機器人采用尋點焊接的方式，對拼接點焊工序要求較高，應采用拼接點焊工裝，以保證位置準確。尋點數量應適當，不宜過多。

篇4

作為一種自動焊接技術，焊接機械手在歐美工業發達國家中的應用十分廣泛，與手工焊和其他焊機相比可以獲得更為穩定的焊接質量和更快的工作效率。我國鐵路客車制造中引入焊接機械手是在九五期間，提升了客車制造的質量和效率，獲得了較大的經濟效益。焊接機械手的應用是一個復雜的系統性工業工程，與其他相關工業的技術水平的關系比較密切，因此焊接機械手的應用也經歷了一個較長時期的發展過程。本文就鐵路客車制造中焊接機械手的應用情況、存在的問題和對策進行探討。

1 鐵路客車制造中焊接機械手的應用

鐵路客車制造中常用的焊接機械手有下面兩種類型，一是無外圍裝置的焊接機械手，二是添加變位機和傳感器設備的焊接機械手，下面進行具體探討。

1.1 無外圍裝置的焊接機械手的應用

無外圍裝置的焊接機械手就是標準的焊接機械手本體，其不包含任何變位機和傳感器系統，通常有6軸機械手，該系統適合焊接長度在1.2 m以下的需要較大焊接量的機車部件，鐵路客車轉向架的橫梁具有方形的幾何結構，有4道焊縫，板材厚度在16 mm，每個焊縫的長度大約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，可以實現與機械手的協同工作，這樣可以以最小的投資實現對構架衡量的自動焊接工作。

1.2 添加變位機和傳感器設備的焊接機械手的應用

1.2.1 龍門配頭尾架變位器的焊接機械手的應用

該機械手的結構為龍門架上懸掛標準的焊接機械手，龍門支持機械手可以在其上移動6 m左右，龍門下面是一個可以調節行程的頭尾架變位器，同時配置有電弧傳感器、接觸傳感器、自動清理焊槍的外圍配置等，該機械手多用于客車構架直側梁的焊接，直側梁厚度為16 mm，長度約4 m左右，每道焊縫的長度為4 m，焊接層為3層，這種較大的焊接量為機械手的使用提供了空間，也顯示了機械手使用的優越性。

1.2.2 龍門配框架式雙軸變位機的焊接機械手的應用

客車準高速構架側梁焊縫是曲線與直線的組合，而要保證機械手焊接的質量，所有的焊縫應該在水平位置進行焊接，如果使用單軸變位器進行焊接，就必須在曲線位置實施立焊，否則不能保證焊接的質量。因此對于這樣的客車準高速構架側梁，應該采取框架式變位機和龍門機構相配合，使焊接機械手和焊接工件實現協同移動，從而保證焊縫在水平位置進行焊接，為了確保焊接作業以一定的速度效率進行，使用效率比單絲焊高一倍的雙絲焊進行焊接。

1.2.3 配置L型雙軸變位器的懸臂式焊接機械手的應用

動車側梁、客車構架的搖枕等工件的焊縫是一個閉環式的焊縫，如果使用頭尾架或框架式的焊接變位機，就會在卡具夾持部分形成一個焊接盲區，這種情況下使用L型雙軸變位器，以工件中心空位進行夾緊固定，就可以實現水平焊接，由于焊接工件的長度在3米左右，因此使用L型雙軸變位器的懸臂式焊接機械手對工件進行焊接時，必須將工件兩端鎖死。

1.2.4 配置懸臂式行走機構焊接機械手的應用

鐵路客車的車頂需要2條25 m長縱橫焊縫和28條3 m長的環焊縫，因此需要的焊接量很大，使用手工方式對車頂腰橫縫進行焊接時，其質量很難保證，為此需要使用在一個懸臂式行走機構上懸掛2個焊接機械手，懸臂可以在地面上前后移動30 m的距離，懸臂上的2個焊接機械手就可以自動地完成車頂所有的縱橫焊縫的焊接，使用激光傳感器對焊縫進行跟蹤，這樣可以很好的保證焊接質量。

1.2.5 鋁合金客車部件焊接機械手的應用

鋁合金客車的牽引梁、枕梁等工件中引入了焊接機械手進行焊接，設備的基本組成為一個懸臂式焊接機械手固定在長度為10米的軌道上并且可以移動行走，在軌道和焊接機械手的下方搭建焊接平臺，鋁合金工件使用氣動卡具固定在平臺上，配備激光傳感器的機械手負責對鋁合金工件進行焊接，這樣可以獲得穩定的焊接質量和可觀的焊接速度。

2 鐵路客車制造中焊接機械手應用中應注意的問題

作為一個復雜的綜合系統工程，焊接機械手的順利應用要求在應用對象、工件結構設計、設備配置、工序質量、人員素質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量、速度和效益。下面進行具體分析。

2.1 應用對象

焊接機械手適合焊接工作量大、輔助時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法保證焊接質量的工件的焊接，這樣才能突顯使用焊接機械手的優勢。如果焊接對象所需的焊接量較小、輔助時間較長，特別是一些具有復雜幾何構型、傳感器使用困難的工件，這時使用焊接機械手進行焊接可能會比手工進行焊接更慢，這時就不應該選擇使用焊接機械手，因此焊接機械手的應用對象選擇上一定要注意工件的焊接量大小和輔助時間長短，同時應該確保使用焊接機械手可以完成對工件的全部焊接工作。要提高焊接機械手的工作適應性和柔性，機械手上的卡具安裝更換應該保持一定的靈活性，以便可以為不同結構形式的工件進行焊接。

2.2 工件結構設計

要使用焊接機械手進行焊接，應該在工件結構設計時給機械手的焊接作業留出充足的空間，這是因為在實際的焊接作業中，更換焊槍或更改機械手焊槍設計要比優化工件結構的設計困難。使用機械手焊接時，電弧跟蹤傳感器對角接焊縫和V型坡口比較有效，而對打底焊縫和J型坡口封面焊縫的跟蹤要差一些，所以在工件結構設計上應該盡量采用V型坡口角接焊縫。

2.3 設備配置

使用焊接機械手焊劑比較厚的板材時，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的尋找，電弧傳感器多用于焊接過程中焊縫的跟蹤，接觸傳感器使用過程中容易收到工件表面油污、底漆等的影響而導致焊接初始點尋找困難或不準確，所以在焊接機械手使用過程中，焊接初始點的位置應該事先予以準確定位，或者在產品設計之初就預留出弧點距離，使用電弧傳感器進行跟蹤。

2.4 工序質量

焊接機械手使用中要處理好工件的組對質量，根據實際情況靈活使用，要重點保證起弧處的組對質量和定位，對于特別的焊接位置進行特殊處理，適當的調整焊接程序，人工參與介入改變機械手自動化運行的模式，這在整體工業化水平不配套的情況下是十分有用的使用方法。

篇5

即小車架的質量基本可以看作是均勻分布，為了方便計算，將小車架簡化為一個長方體模型，傳動方案分析傳動方式的確定，根據具體情況，不僅要考慮到技術性能指標，還要考慮經濟成本。對提出的各種方案，綜合比較技術難度、經濟指標等后實施方案。

焊接變位機構的傳動方式主要是機械傳動或液壓傳動。根據項目要求，焊接變位機構的翻轉速度約為0．1～1rad/min。電機的轉速一般為1440rad/min，由此可以確定，如果采用機械傳動，降速比將達到1000～2500，如此大的降速比需要復雜和結構龐大的變速機構。

加之上述計算可以看出需要的驅動轉矩非常大，因此，采用液壓傳動方案。直接輸出所需轉速，經聯軸器驅動工作臺翻轉，由于不需要增加中間傳動環節，結構緊湊。動力執行元件可選用單葉片式擺動液壓缸和齒輪齒條式液壓缸2種方案。

當車架的焊接位置翻轉到位時，定位是一個至關重要的問題。翻轉機構有3個平衡位置，即水平、逆時針翻轉90°和順時針翻轉90°。考慮到工廠的實際情況和設計需要，在到達平衡位置時需要設計限位開關，以保證工作臺停在需要的位置。借鑒機床限位的方法，采用機械式的限位擋塊，當工作臺到位時，觸碰限位擋塊，啟動電磁開關，通過電氣控制停止液壓缸的擺動。由于翻轉轉速非常低，可以忽略由于慣性產生的位置誤差。

同時設計液壓系統時，可采用具有斷電鎖緊功能的液壓系統。如考慮到成本，可以手動拔銷，插銷經由電磁開關自動完成;或者，插銷采用彈簧驅動自動插入。液壓系統本身具有自鎖功能，但存在泄漏的問題，為了保證安全，用一個定位銷輔助定位工作臺。

篇6

關鍵詞：焊接機器人 柔性化 汽車消聲器

一、前言

在我國汽車行業中，焊接機器人應用十分廣泛，其中點焊、弧焊接機器人所占比例較大。在汽車消聲器行業主要采用弧焊機器人。這里對弧焊機器人的柔性化應用做以介紹。

二、我國目前焊接機器人的應用狀況

目前我國應用的焊接機器人主要分為國產、歐系、日系三種。

由于價格、焊接設備等差異，國產機器人與進口機器人相比差距較大，所以目前我國焊接機器人以進口機器人為主。

三、焊接機器人的優點

1.焊接一致性較好

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

2.提高了生產效率

焊接機器人可以24小時連續工作，受人員更換的影響較小，因此可以提高生產效率。

3.改善了工作環境

焊接過程中由于工人只負責裝卡工件，減少了焊接過程中的直接接觸，遠離了電弧、飛濺、煙塵，減少了焊接狀態，因此工作環境得以改善。

四、焊接機器人在汽車消聲器生產過程中的應用

在汽車消聲器行業中，焊接作為主要的工序之一，對焊接質量有著嚴格的要求，因此焊接機器人的應用越來越多。

1.以排氣中管為例

1.1手工焊接汽車消聲器排氣中管

汽車消聲器排氣中管有6條焊縫，其中有4條為不規則圓周焊接，2條為半弧形焊縫。以往的手工焊接需要制作旋轉焊胎，旋轉基本靠手工轉動，焊接質量和焊接一致性不易保證，工人勞動強度較大，因此生產效率不高。

1.2采用焊接機器人焊接汽車消聲器排氣中管

焊接機器人為獨立運轉的焊接工位，夾具上有上料、加緊到位開關實施監控。工件在夾具中定位準確可靠，重復定位精度高。工作臺上的焊接夾具采用變位器拖動，使其在焊接過程中可以改變工件的焊接姿態，配合機器人的動作，保質保量的完成消聲器排氣中管的焊接生產。編輯示教好程序，即可24小時連續工作。保證了焊接質量，工人只需按照作業要領裝卡工件，降低了工人的勞動強度，提高了生產效率。

五、焊接機器人在汽車消聲器生產過程中的柔性化應用

以排氣中管為例

1.焊接機器人日常生產中的應用

正常生產過程中，焊接機器人程序一旦設定，能夠滿足生產實際需要，即可循環運行。隨著汽車行業的不斷發展，汽車消聲器也在不斷的變化，產品向著小批量、多品種發展。焊接工藝和焊接設備需要不斷更新。汽車消聲器生產線的柔性化生產也提上了日程。

2.焊接機器人柔性化的應用

2.1對于型號相近的汽車消聲器來說，尺寸、形狀相差不會很大，因此，在同一機器人焊接生產線上，需要改動的夾具不多，夾具上料和夾緊到位開關只需改動位置而不必增減，只需示教好相應焊接機器人程序及參數，調入主焊接程序，即可生產合格的產品。

2.2對于型號不同的消聲器來說，因為尺寸、形狀的不同，焊接機器人生產線的改造便復雜起來。基本改造的地方需要注意以下幾點：

2.2.1機器人動作范圍：機器人動作范圍內才可以任意移動機器人，焊接機器人生產線的各個軸回轉范圍及回轉速度要明確保證在可控范圍內。

2.2.2動作界限保護：任何改造、改進都禁止改變機器人動作保護界限，這是與機器人動作范圍相適應的，否則會出現安全隱患。

2.2.3示教機器人程序：焊接機器人焊接程序的示教要嚴格按照操作規程操作，確保操作安全和焊接質量。使用示教盒的時候必須檢查運行速度、焊接速度、坐標系、微調速度的操作狀態，認真查看焊接參數（電壓、電流）、壓縮氣、保護氣情況。調整焊接位置時必須跟蹤到位。重新編寫程序要嚴格按《機器人編程手冊》執行。

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

2.2.5設定焊接參數：針對不同的焊接母材，焊接參數的設定一般按照電壓、電流、焊絲干涉長度、保護氣體流量、焊接姿態等條件來確定焊接參數。

2.3根據產品的不同，設計不同的生產方式，以便更靈活的應用焊接機器人，才能保質保量的完成生產任務。

六、結論

在汽車消聲器生產過程中采用了很多工藝和設備，各有優缺點，具體應用情況要根據產品生產要求來靈活使用。

1.焊接專機適合批量大，改型慢的產品，而且工件的焊縫數量較少、較長，形狀規矩（直線、圓形）的情況。

2.焊接機器人系統一般適合中、小批量生產，被焊工件的焊縫可以短而多，形狀較復雜。

篇7

關鍵詞：焊接；金屬；技術 焊接檢測

1 焊接技術概論

1.1焊接過程的物理本質

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

1.2焊接的分類

金屬的焊接，按其工藝過程的特點分有熔焊，壓焊和釬焊三大類。

1.2.1熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時，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，冷卻后形成連續焊縫而將兩工件連接成為一體。在熔焊過程中，如果大氣與高溫的熔池直接接觸，大氣中的氧就會氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進入熔池，還會在隨后冷卻過程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，惡化焊縫的質量和性能。為了提高焊接質量，人們研究出了各種保護方法。例如，氣體保護電弧焊就是用氬、二氧化碳等氣體隔絕大氣，以保護焊接時的電弧和熔池率；又如鋼材焊接時，在焊條藥皮中加入對氧親和力大的鈦鐵粉進行脫氧，就可以保護焊條中有益元素錳、硅等免于氧化而進入熔池，冷卻后獲得優質焊縫。

1.2.2壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態下實現原子間結合，又稱固態焊接。常用的壓焊工藝是電阻對焊，當電流通過兩工件的連接端時，該處因電阻很大而溫度上升，當加熱至塑性狀態時，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是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。多數壓焊方法如擴散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒有熔化過程，因而沒有象熔焊那樣的有益合金元素燒損，和有害元素侵入焊縫的問題，從而簡化了焊接過程，也改善了焊接安全衛生條件。

1.2.3釬焊是使用比工件熔點低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于工件熔點的溫度，利用液態釬料潤濕工件，填充接口間隙并與工件實現原子間的相互擴散，從而實現焊接的方法。

1.2.4焊接時形成的連接兩個被連接體的接縫稱為焊縫。焊縫的兩側在焊接時會受到焊接熱作用，而發生組織和性能變化，這一區域被稱為熱影響區。焊接時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可能產生過熱、脆化、淬硬或軟化現象，也使焊件性能下降，惡化焊接性。這就需要調整焊接條件，焊前對焊件接口處預熱、焊時保溫和焊后熱處理可以改善焊件的焊接質量。另外，焊接是一個局部的迅速加熱和冷卻過程，焊接區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生焊接應力和變形。重要產品焊后都需要消除焊接應力，矯正焊接變形。

1.2.5現代焊接技術已能焊出無內外缺陷的、機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為焊接接頭，接頭處的強度除受焊縫質量影響外，還與其幾何形狀、尺寸、受力情況和工作條件等有關。接頭的基本形式有對接、搭接、丁字接（正交接）和角接等。對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，為了焊透而在接邊處開出各種形狀的坡口，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，除保證焊透外還應考慮施焊方便，填充金屬量少，焊接變形小和坡口加工費用低等因素。厚度不同的兩塊鋼板對接時，為避免截面急劇變化引起嚴重的應力集中，常把較厚的板邊逐漸削薄，達到兩接邊處等厚。對接接頭的靜強度和疲勞強度比其他接頭高。在交變、沖擊載荷下或在低溫高壓容器中工作的聯接，常優先采用對接接頭的焊接。

搭接接頭的焊前準備工作簡單，裝配方便，焊接變形和殘余應力較小，因而在工地安裝接頭和不重要的結構上時常采用。一般來說，搭接接頭不適于在交變載荷、腐蝕介質、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構上的需要。丁字接頭上未焊透的角焊縫工作特點與搭接接頭的角焊縫相似。當焊縫與外力方向垂直時便成為正面角焊縫，這時焊縫表面形狀會引起不同程度的應力集中；焊透的角焊縫受力情況與對接接頭相似。角接頭承載能力低，一般不單獨使用，只有在焊透時，或在內外均有角焊縫時才有所改善，多用于封閉形結構的拐角處。焊接產品比鉚接件、鑄件和鍛件重量輕，對于交通運輸工具來說可以減輕自重，節約能量。焊接的密封性好，適于制造各類容器。發展聯合加工工藝，使焊接與鍛造、鑄造相結合，可以制成大型、經濟合理的鑄焊結構和鍛焊結構，經濟效益很高。采用焊接工藝能有效利用材料，焊接結構可以在不同部位采用不同性能的材料，充分發揮各種材料的特長，達到經濟、優質。焊接已成為現代工業中一種不可缺少，而且日益重要的加工工藝方法。

1.2.6未來的焊接工藝，一方面要研制新的焊接方法、焊接設備和焊接材料，以進一步提高焊接質量和安全可靠性，如改進現有電弧、等離子弧、電子束、激光等焊接能源；運用電子技術和控制技術，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械化和自動化水平，如焊機實現程序控制、數字控制；研制從準備工序、焊接到質量監控全部過程自動化的專用焊機；在自動焊接生產線上，推廣、擴大數控的焊接機械手和焊接機器人，可以提高焊接生產水平，改善焊接衛生安全條件。

2 焊接檢測

焊接缺陷：焊接檢測目的是發現焊接缺陷。焊接缺陷是指焊接接頭中的不連續性、不均勻性以及其它各種不完整性，有時也叫焊接欠缺。我們介紹焊接缺陷幾種常見的形式、形成原因和應對方法：

焊接變形和焊接應力。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塑性狀態彈性狀態的不同狀態，并隨著熱源和溫度的變化而發生變化，因而在焊接過程中產生了焊接變形和焊接應力。焊件降溫到室溫時留存在焊件中的變形和應力一般稱為焊接殘余變形和焊接殘余應力。焊接變形會降低組裝件裝配質量、造成焊接錯邊、降低接頭性能和結構承載能力，易產生附加應力，增加制造成本。其應對措施為合理設計、減少焊縫數量及尺寸、預留收縮量、反向變形、剛性固定等。焊接應力會降低結構強度、穩定性、疲勞強度，增加構件脆性斷裂概率，減少焊接應力一般的方法有合理設計、減少焊縫尺寸和長度、避免焊縫過分集中、采用剛性較小的接頭形式、縮小焊接區與結構整體的溫差、采用合理的焊接順序和方向等等。

氣孔。在焊接區中分別來自焊接材料、空氣、焊絲和母材表面雜質和高溫蒸發形成的各種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。它會降低塑性和強度、減少焊縫有效截面積，引起泄漏，可以采取封閉焊接場所防止穿堂風、烘干焊條、清潔波口兩側、控制氬氣流量、選擇設備性能穩定且標定合格的焊接設備等措施來進行防治。

篇8

關鍵詞：電渣壓力焊；豎向鋼筋；焊接技術；施工工藝；應用

中圖分類號：P755.1文獻標識碼： A 文章編號：

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不僅使用操作方便，而且焊接鋼筋的質量效果也有一定的保證，并且在進行鋼筋焊接施工過程中能夠節省一定的鋼材。新型的豎向鋼筋電渣壓力焊接機是專門針對豎向鋼筋焊接的，它在進行豎向鋼筋焊接施工過程中，可以實現一臺豎向鋼筋電渣壓力焊接機可以同時實現多個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程，不僅可以實現焊接設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單、速度較快，具有很明顯的施工應用優勢，在鋼筋焊接施工中的應用非常廣泛。

1、豎向鋼筋電渣壓力焊接原理

在進行鋼筋焊接施工中，使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行豎向鋼筋的焊接，其相關焊接原理與鋼筋焊接中其它的一些鋼筋電渣壓力焊接機的焊接原理基本相同。使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行鋼筋的焊接其原理就是通過要進行鋼筋焊接的鋼筋端頭或者接頭處設置的鐵絲球，經過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行焊接的鋼筋的端頭進行均勻的熔化之后，再加上一定擠壓作用力最后形成一個新的焊接接頭，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進行鋼筋的焊接施工，對于鋼筋焊接中的上提以及下壓施工操作需要人工進行控制操作，但是鋼筋焊接過程中電源的接通以及焊接時間的控制則是由豎向鋼筋電渣壓力焊接機自動進行控制實現的。

豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行鋼筋焊接過程主要就是在通過電源接通之后電力作用產生的電弧以及弧絲，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非常的高。這時再將另一部分鋼筋端頭送入到豎向鋼筋電渣壓力焊接機中，當豎向鋼筋電渣壓力焊接機中的兩部分鋼筋的端頭都達到一定的焊接狀態或者焊接標準時，再通過豎向鋼筋電渣壓力焊接機的其它作用力進行兩部分鋼筋的焊接連接，最終會形成一個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備

在使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行豎向鋼筋的焊接時需要做好一定的焊接施工準備工作，這對于豎向鋼筋電渣壓力焊接機焊接施工的順利進行有著積極的作用。一般在進行豎向鋼筋電渣壓力焊接機焊接施工時首先需要進行焊接施工設備的準備工作，包括豎向鋼筋電渣壓力焊接機焊接使用的焊接接頭、控制箱和裝焊劑的鐵鏟等，其中焊接機頭包括焊接施工中會用到的夾具、監控儀表和操作桿等。其次使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行鋼筋焊接施工時還需要準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，并且不要受潮；鐵絲球子在鋼筋焊接施工中是用來引燃電弧的。以上的這些鋼筋焊接施工材料對于鋼筋焊接施工的順利進行有著重要的作用。另外，在使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行鋼筋焊接施工之前還應當注意對于即將進行焊接的鋼筋的端頭可通過切斷機對鋼筋進行切斷，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

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進行鋼筋焊接施工時，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的夾具將即將進行焊接的兩部分鋼筋進行夾緊固定，進行兩部分鋼筋夾緊固定的時候應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，這時可以關閉豎向鋼筋電渣壓力焊接機中焊劑漏斗，并需要將焊劑進行灌滿。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的電源開關，引燃電弧在電弧作用情況下形成一定的電渣，這時可以慢慢的將引燃的電弧進行熄滅，增加電渣流量，這時電渣池中電渣的溫度會非常的高，注意觀察鋼筋端頭的熔化情況達到一定的狀態時就可以進行擠壓作用，擠壓作用會將電渣以及熔化金屬擠出，擠壓作用結束后就可以切斷電源清理殘渣了，那么這時需要進行連接的鋼筋也已經焊接完畢。

3.2 豎向鋼筋電渣壓力焊接施工要點

在使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行鋼筋焊接施工的過程中需要注意的是，進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的電源之前一定要檢查焊接機夾具連接的兩部分鋼筋是否同心，避并且靈活；對于需要進行焊接的鋼筋，還應當對于焊接鋼筋的兩部分的端頭進行檢查，避免鐵銹以及油污等的存在，影響鋼筋焊接施工；進行焊劑的鋼筋的端頭在進行焊接時一定要對齊，偏差應控制在一定的范圍內；進行鋼筋焊接施工前還應當注意將豎向鋼筋電渣壓力焊接機的電源以及電焊機、控制箱、焊接電纜、控制電纜和焊槍進行連接并做好檢查，對于電焊機的電流需要進行一定的調節設置以滿足鋼筋焊接施工的需要；在進行鋼筋焊接施工過程中對于閉合回路以及引弧等的操作可以通過操縱桿的開關進行應用操作，電弧引燃之后一定要控制好相應的電壓值；進行電渣形成的過程中注意控制另一部分鋼筋端頭的送入和電弧的熄滅，進行鋼筋焊接結束后應停一段時間后才進行焊劑以及夾具的卸去。

3.3 豎向鋼筋電渣壓力焊接質量控制

在使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行鋼筋焊接施工中需要注意的對于施工過程中容易引起質量問題的施工過程進行控制。首先需要注意的是對于鋼筋焊接施工的全過程進行控制，包括進行焊接鋼筋的端頭的清理以及鋼筋安裝時注意同心并且牢固，引弧以及電弧延時應注意合理，電渣過程注意穩定，擠壓作用應當適當。其次需要注意的是對于進行焊接施工的鋼筋的規格以及焊接接頭位置的設置等都應當符合相關施工要求與規定。在進行鋼筋焊接施工過程中還用當注意焊接施工技術額應用以避免焊接鋼筋出現氣孔。鋼筋焊接施工中為了避免焊接后的鋼筋出現彎折情況，應當在焊接施工結束后不要立即進行夾具的卸下。在進行鋼筋焊接施工時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量以及效果。

4、 焊接缺陷產生的原因及防治措施

《鋼筋焊接及驗收規程》（JGJ18-96）規定，“接頭處鋼筋軸線偏移不得超過 0.1 鋼筋直徑，同時不得大于 2min”。超過此標準為軸線偏移缺陷，這種缺陷約占焊接缺陷的一半以上。

4.1 產生原因

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

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

（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間有磨損，所以焊接施工前要檢查焊接設備，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，要對鋼筋端部調直或把不直部位切除，采取以上做法后，所產生的質量缺陷即可消除。

（2）夾具要經常維修、調整，使其處于正常工作狀態，加強操作人員的責任心，安裝鋼筋時認真操作，盡量使鋼筋安裝同心，杜絕此類現象的產生。

（3）及時修理或更換已變形的電級鉗口，同時反復調整夾具，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用優勢

使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行鋼筋焊接施工具有一定的施工應用優勢，主要表現使用豎向鋼筋電渣壓力焊接進行鋼筋焊接施工的速度快、施工質量較高，并且使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行鋼筋焊接施工在一定程度上可以節約施工成本，以及焊接鋼材的使用，而且在進行鋼筋焊接施工過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于電能的消耗也較小，具有明顯的應用優勢。

6、結束語

使用豎向電渣壓力焊進行鋼筋焊接不僅具有一定的經濟與技術優勢，對于鋼筋焊接質量也有較大的保證，值得推廣應用。

參考文獻

[1]朱敬軍.電渣壓力焊在豎向鋼筋焊接中的應用[J].山西建筑.2008（15）.

[2]劉文學.電渣壓力焊在豎向鋼筋焊接中的應用[J].中國新技術新產品.2011（22）.

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

篇9

的焊件三維裝配體．可實現三維裝配體復雜空間曲線焊縫程序的自動創建，并對程序進行解析、測試和模擬。該離線編程系統以及生

成的焊縫程序可加載至車閉的生產機器人真實控制器內。提高焊接質量和降低生產成本。

關鍵詞：焊接；機器人；離線編程；robotstudio

中圖分類號： tg444．73 文獻標識碼： b

焊接機器人在現代生產中已得到廣泛應用．而我國目前應

用的焊接機器人主要依靠在線示教的工作方式。進行在線示教

編程時必須停止生產作業．而且在沒有視覺傳感器跟蹤的情況

下．機器人運動軌跡的精度主要依賴于操作者的耐心、細致程

度及其目測精度。隨著焊接機器人在中小批量生產企業中應用

的不斷擴大，以及焊接作業的復雜程度不斷增加，傳統的示教

編程方式已經很難適應現代焊接生產發展的要求。解決問題的

有效途徑之一，就是采用離線編程技術，把操作者從在線示教

編程中解放出來．并充分發揮焊接機器人的使用效率，進一步

提高生產過程的自動化，降低生產成本，提高焊接精度。

在鍋爐、化工容器、自行車車架、大型儲油罐等生產制造

中，以多個支管和主管形成的接頭焊縫均為復雜的空間曲

線— — 馬鞍形焊縫。而馬鞍形焊縫采用人工焊接勞動強度大、

生產效率和焊接質量低．因此采用高自動化和柔性化的弧焊機

器人進行焊接非常必要。采用在線示教機器人進行焊接，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半個

工作et。而鍋爐、化工容器等焊接件的主管和支管直徑種類繁

多，需要示教的馬鞍形焊縫多達上百個，生產效率明顯降低。

因此，在這些復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，提高企業生產的自動化和柔性化 ]。

筆者通過利用solidworks進行三維建模， 結合abb

robotstudio v5．07的離線編程和機器人仿真功能。探討對這種

復雜馬鞍形焊縫零部件的機器人焊接離線編程技術，并對程序

進行測試、解析和模擬。

1 創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

創建機器人系統h 創建目標和路徑添加控制h 檢查目標方位

檢查伸展極度h 將程序與虛擬控制器同步h 測試程序

圈1 離線編程流程方框圖

2 創建焊接路徑和路徑程序分析

abb robotstudio v5．07是abb公司最新發行的機器人模擬

與離線編程工業工具。它以abb virtualcontroller為基礎，與機

器人在實際生產中運行的軟件完全一致。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器人編

程，再將程序加載至車間的真實irc5控制器內，從而提高整

體生產效率和焊接質量。

2．1 創建焊接路徑

依據圖1的離線編程流程方框圖．打開已創建的6關節機器

人焊接工作站，如圖2所示。

0 ≮ 淤 00 —一— ——～ ? 一——耋糍 0 《

圖2 機器人焊接工作站

從圖2中可見，焊接工件的焊縫為管與管形成的復雜馬鞍

形空間曲線，該空間曲線是化工容器、大型儲油罐、鍋爐等機

械構件的典型焊接作業路徑。由于robotstudio軟件的三維造型

功能弱， 因此在solidworks軟件中創建焊件的三維裝配體cad

圖形， 再利用robotstudio的cad 圖形轉換功能轉換成

44 ·焊接設備與材料· 焊接技術 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

體導入已創建的robotstudio焊接機器人工作站中，以便為

robotstudio在創建焊接作業路徑曲線時提供基于精確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路徑。圖3中左邊黃色警告符號 和

圈表示該robotstudio機器人不具備有效軸配置的目標點，因此

機器人不能到達三維馬鞍形焊縫。右鍵單擊路徑并選擇自動配

置．機器人依次到達路徑內的每個目標并添加控制以便設置配

置。隨后通過檢查目標方位，調整焊槍tcp的姿態，以便機器

人的焊槍tcp點到達整個空間焊縫和電弧產生的熱量沿焊縫均

勻分布．保證焊縫的力學性能。最后檢查工作站的伸展極度，

使機器人能夠到達所創建的整個焊接路徑，圖3中的黃色警告

符號消除變成④和園，完成機器人可達的焊接路徑，見圖4的

左邊。

》 欺 任莽

j墓itj喇i

醒 工翼數據

毋工忭對象與匿標

· 麓~,abjo

麓 。 0

④ t tj0

t s·tj0

t ‘·t

④ hrnt o

y~~．t 50

傍t 善tt

國t 々tj0

《·t瑚

t 《tt

； 圓t t—too

§ t 《¨ i10

靜t 《“一l2口

． 路徑

掏懸

圖3 無軸配置的無效目標點和路徑

拳tj舢

黝工具觳撼

巍毋工傳塒量龜目標

《 ---jo

i 。 j0．腫

@ t~pt10

轡t ‘·t_鞠

轡t t 30

圓t i·t

圓t ‘tl

圓t ‘t e。

固t tj．0

固 t_鯛

國t”p

鑄t —i∞

國t t—i10

@ t t—i2。

t ‘t lj3。

端檉

t·t^j o

蹬#一j t ‘¨～i

醞- “ pt．2o

髓mvv*l t~t*t ∞

髓io__l f ptj0

融_ⅲl t ·t

覡_。 l t #tt

髓_一l t ‘|l

l。” l t? t 8。

圖4 軸配置的可達目標點和路徑

在圖4中依次用鼠標右擊目標點，可查看機器人可達作業

目標點相對于控制器的坐標數據，3個焊槍tcp的 ，y，：相對

坐標、3個焊槍tcp的橫滾、俯仰、偏轉姿態角度。

2．2 機器人路徑程序的自動生成與解析

robotstudio軟件的機器人運動軌跡是采用逐點編程方式．

主程序結構為：

module mainmodule／／主程序模塊

proc main 0 ／／主程序

<smt>

path_ 10； ／／作業路徑

endproc ／／結束主程序

endm0dule ，／結束主程序模塊

圖3中自動創建的路徑， 由于沒有動作指令，不能模擬真

實的焊接作業，因此必須添／m2條動作指令：第1條為啟動機器

人的內置原點到焊接作業的編程原點的動作指令，位于路徑程

序的始端：第2條為焊接路徑結束目標點到編程原點的動作指

令，位于路徑程序的末端。添加動作指令之前必須在圖4中設

置編號為130的編程原點，機器人編程原點位置一般選在2個工

位之間以及離工件稍遠的地方。動作指令位于路徑開頭和在另

一路徑后， 因此將以下編號為130的編程原點動作指令插入程

序的開頭和結束位置。

導出添加編號130的編程原點后．可達的機器人語言程序

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]]；／／

作業目標點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

，／符號表示對于基于位姿表示各機器人焊槍末端點tcp的

機器人程序的解讀分析。

movejtarget_130，vl0，z0，aw_gun＼wobj：=wobj0語句表示動

作指令，當運行完整的焊接程序時，機器人運行到在編程原點

130處， 控制器啟動焊接參數(包括焊接電流、電弧電壓、焊

接速度、提前送氣時間等)。

moveltarget_ 20，vl0，z0，aw_ gun＼wobj：=wobj0語句表示基

于焊接構件裝配體空間曲線自動創建的移動指令．movel移動

指令用于指定機器人移動至目標的速度和準確性的語句，l表

示該點與前一點之間是連成一條直線．采用直線插補方法控制

機器人的運動，屬連續路徑控制。v10表示焊槍工具中心點

tcp、工具重新定位和外軸的速度為10 mm／s。焊槍移到該語

句時，被焊接裝配體起焊，焊絲的端頭對準接縫，以圖4中調

好的焊槍姿態進行焊接作業。

3 模擬作業路徑

鼠標右點擊圖4中的虛擬控制器，選擇與虛擬控制器同步

并進行設置，選擇模擬添加圖4倉u建的路徑。再啟動模擬監控命

令，可在模擬期間通過畫一條跟蹤tcp的藍色彩線而目測機器

人的關鍵運動。點擊播放，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中路徑開始點為機器人的內置原點，機器人以1 000

mm／s的速度快速運行到編程原點130后，焊槍工具中心點tcp

再以10 mm／s完成目標點130到10到20? 到120到130．最后快

速返回到機器人的內置原點。

焊接路徑模擬仿真的同時啟動過程計時器．可測量機器

人運行模擬或沿路徑移動所需時間為480 8。焊接路徑模擬

仿真。

4 模擬程序部署與發行

robotstudio編制的焊縫路徑rapid 程序和模塊存儲在

robotware系統內。可將以上的程序保存至pc上的文件內，

加載至車間的真實irc5控制器內。極大地提高了焊接生產率

和質量。

5 結論

(1)將三維solidworks軟件創建的管與管形成的復雜馬鞍

形空間曲線焊件裝配體導入到機器人離線編程軟件robotstudio

中， robotstudio提取裝配體的三維空間曲線． 自動生成復雜

空間曲線焊縫的路徑。

(2)分析了abb機器人程序的語言格式，進行了離線仿真

試驗。

(3)將創建的焊縫路徑程序通過虛擬控制器，裝載到車間

生產機器人實施焊接作業。實現了焊接自動化的cad／cam生

產，保證了焊接生產過程的高效率和高質量。

參考文獻：

[1]田勁松．機器人弧焊任務級離線編程技術的研究[d]．黑龍江哈爾

濱：__工業大學．20__．

[2]劉永．機器人離線編程系統研究[d]．江蘇南京：南京理工大

學．20__．

[3]王克鴻，劉永，徐越蘭，等．弧焊機器人離線編程系統[j]．焊接

學報，20__，22(4)：84—86．

[4]吳林， 陳善本．智能化焊接技術[m]．北京：國防工業出版社，

20__．

[5]legof o，hascoet j y．from cad to co mputer aided welding[j]_

int．j．prod．res，1998，36(2)：417—436．

[6]shah j j．assessment of features technology[j]．cad，1991，23

(5)：331-343．

篇10

    有些自動焊接設備所產生的電弧是在焊劑層下面燃燒,這樣所產生的熱量就不容易散失掉,所消耗的電能也相對少很多,在這樣的自動焊接中,進行薄板焊接加工時可以不用開坡口,這樣一來焊條在加工時就沒有金屬飛濺,也沒有焊頭,這樣就會節省了焊條或者是焊絲金屬的消耗,進而節約了加工原材料。改善加工工作環境,同時降低加工者的勞動強度自動焊接在焊接的過程中產生的焊接煙霧會被自動焊接設備的隔離罩阻擋住,有的自動焊接設備在焊接時不會產生很強烈的焊光,焊接時所產生的煙霧也很少,這樣就會很好的改善了焊接加工人員在進行焊接作業時的工作環境;使用自動焊接設備進行焊接加工,不需要焊接作業人員長時間保持一個焊接動作,這樣就減輕了焊接機加工人員的體力損耗,降低了焊接作業人員的勞動強度。

    2自動焊接在機械焊接的運用

    這里所提到的自動機械焊接是指焊接機械手和焊接機械人。這種將自動焊接運用于機械手臂和機械人中的工作方法就像機械加工中的加工中心,可以輸入加工程序進行加工,相當于多個自動焊接設備在同一個加工部件上進行不同的焊接工作。由于加工部件在進行加工時無法進行工位的變換,在同一個工件上進行多步焊接加工時,有的焊接工作所要加工的焊縫并未處于方便加工的位置,這就需要通過焊接的自動化數字系統進行焊接動作的變化和焊接位置的轉動或移動,然后再進行焊接動作;還可以通過焊接的自動化數字系統發送工件運動動作與焊接動作同時進行的指令,使工件的工位移動與機械手臂或者機器人進行協調運動,這樣的自動化機械焊接往往需要很多個軸,每一個軸相當于一個機械焊接手臂,只在主系統下達的指令位置執行自己的焊接動作,軸與軸之間不產生干擾,進行協調工作的指令也是有主系統發出的,這樣的自動化機械焊可以保證加工部件進行拼接時各拼接部分相對位置的準確度,可以更高效高質量的完成焊接加工工作。通常這樣的自動化焊接機械手臂和機器人還經常運在流水線的生產加工中。這種加工方式也運用了自動化原理,不同的是,這種方式是將多個機械手臂或機器人分布在同一條串聯的流動工作線中,每一個動作組執行相同的動作指令,完成本工作線動作后再進行下一個工作線的加工,這些動作指令,對機械手臂或者機器人的控制以及流程安排也全部是運用了自動焊接的工作原理,有簡單的單一的自動焊接組成整體的自動焊接組,由主數字控制系統統一進行指令,完成焊接加工程序。