JQRZX干货分享_焊接机器人操作系统的总体方案

　　连接板是工程起重机常用的部件，其结构如图1所示，主要由底板和四个销柱组成。销柱和底板采用环角焊缝焊接固定，过去采用手工焊接方法CO2气体保护加药芯焊丝焊接工艺，由于焊缝为环角焊缝，容易造成外观质量差，焊接效率低.焊缝环线与焊接部位环线结合性差“脱焊”在这种情况下，为了保证焊缝的外观质量，焊接后需要用砂轮机打磨焊缝，这也容易增加焊接成本。通过分析，确定焊接机器人焊接工件的关键是设计合理的焊接机器人操作系统，制定合理的焊接工艺，确保成本和质量的有效统一。

　　1.焊接机器人总体方案

　　根据连接板的大小.结构特点和焊接形式，考虑到底板和四个销柱采用单面焊接形式，工件上焊缝分布规则均匀，焊接过程可满足所有焊缝的焊接，无需位移。为了降低成本，提高效率，在设计焊接机器人的整体方案时，决定不使用翻转工具等机器人周围的设备，而是使用固定平台来实现工件的焊接定位。同时，为了提高焊接效率，焊接机器人系统方案采用一机两站模式，H类型布局，如图2所示，即机器人本体固定在两个自制焊接工作定位平台之间，一个站焊接机器人自动焊接一侧工件，另一个站可装卸工件，交替工作，确保机器人连续工作。

　　为保证工件安装定位精度，减少机器人焊接跟踪次数，保证机器人焊接轨迹与工件所需焊接轨迹一致，在工件和焊接定位平台上设计定位孔，实现焊接作业平台上连接板的精确定位。

　　2.选择机器人本体

　　机器人本体采用唐山松下六自由关节焊接机器人，配备松下全数字脉冲焊机电源，配备自动清枪剪切喷油装置和弧安全防护装置，满足机器人使用过程中安全防护和清枪的需要。

　　3.确定焊接工艺

　　采用富氩混合气体焊接工艺+实芯焊丝取代原有CO2气体+药芯焊丝，富氩保护焊接熔池可见性好，操作方便.适用于全焊接。同时，电弧在保护气体的压缩下集中热量，焊接速度快，熔池小，热影响区窄，焊接变形小，抗裂性好。焊接过程中，在惰性气体的保护下，具有焊接质量好的特点，非常有利于焊接过程中的机械化和自动化。但由于电弧光辐射强，在焊接机器人的总体方案设计中，需要设计电弧安全保护装置进行安全保护。为提高焊接效率，采用一次性焊接成型工艺，避免焊接机器人重复定位导致生产效率降低。

　　4.焊接电源的选择

　　通过各种电源的试用，针对试用过程中出现的问题，结合工件材料.形状特性.尺寸精度要求.焊接机器人系统采用全数字脉冲气体保护焊接电源，即脉冲，即脉冲MIG焊接工艺电源。众所周知，焊接过程中电弧控制的准确性决定了焊接质量越好。由于采用数字技术，控制系统的反馈时间比传统焊机减少了几个数量级，提高了反馈的准确性和灵敏度。采用脉冲焊接时，可提供合适的脉冲波形，有效控制每个脉冲只过渡一个熔滴，保持整个焊接过程不变，焊接过程几乎无飞溅，可实现超低热输入焊接，克服传统GMA焊机焊接后，焊丝末端会形成影响再引弧球的缺陷，实现焊接质量与焊接效率的最佳匹配。

　　5.选择焊丝直径

　　结合焊接质量和效率的需要，采用焊丝f1.6mm实芯焊丝既能满足连接板的实际焊接需要，又能提高焊接效率。

　　6.确定焊接参数

　　（1）电弧电压和焊接电流电弧电压是短路过渡的关键参数。电弧电压与焊接电流相匹配，可实现小飞溅.焊缝成形良好，焊接工艺稳定。经多次试验，电弧电压确定为20~25V，焊接电流确定为200~260A。

　　(2)焊接速度提高焊接速度、焊接宽度.熔深和余高均减小，容易产生咬边.气孔、未焊透等缺陷；焊速过低，容易产生烧穿.组织粗大.焊接变形大等问题。

　　通过多次试验，焊接速度定为400~800mm/min，焊接起弧时间为点/0.5s.收弧时间点/0.5s，机器人空走时间平均点/1.5s。

　　(3)80%的气体混合比和流量Ar和20%CO2混合气体，CO2气体的纯度≥99.5%。气体流量的确定应充分考虑室内.室外作业场所不同，气流过低，保护气体挺度不足，焊缝容易产生气孔，流量过大，容易浪费气体，由于可能紊流，保护性差，焊缝表面形成灰色氧化层，降低焊缝质量，一般气流设置为15~25L/min。

　　（4）当焊丝延伸增加时，焊丝上的电阻热增加，焊丝熔化加快，生产效率高。但当延伸长度过大时，焊丝容易过热，导致段熔断.飞溅严重，使焊接过程不稳定，适当的伸长应为焊丝直径的10~因此，焊丝的伸长长度确定为16倍mm。

　　7.连接板机器人的实际焊接应用

　　采用上述方案设计的焊接机器人实际焊接操作，连接板按每组四个固定位置安装在定位平台上。在定位过程中，为避免增加辅助定位基准和过程增加，充分利用连接板自身结构作为定位基准（见图3），根据销柱内孔和定位平台加工定位孔插入两个定位销，可实现定位平台上的连接板“一面两销”精确定位。焊接机器人运行轨迹和坐标数据编程焊接机器人，能有效实现连接板的精确自动焊接操作。

　　8.效果

　　焊接机器人采用上述工艺和方案焊接连接板。工件定位精度高，机器人动作精度准确，焊接轨迹与焊缝重合度高。传统焊接工艺和机器人焊接工艺的焊缝形成如图4.图5所示。从图中可以清楚地看出，机器人焊缝的形状非常漂亮.饱满度大大提高了焊接效率和质量；使用实心焊丝后，无需清理焊渣，改善工作环境.降低工人劳动强度带来明显效果，也给企业自动化带来明显效果.智能高效焊接机器人的综合应用奠定了良好的应用基础。