機器人在角焊縫中的應用

張文明　劉占起　王新宇

摘 要：隨著國內(nèi)工業(yè)化的發(fā)展，自動化、智能化成為當前發(fā)展的主要方向。本文使用機器人示教方法對管板角焊縫試件進行焊接，解釋了示教過程并分析了試驗結(jié)果。

關(guān)鍵詞：機器人；角焊縫；自動化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.194

0 引言

本文以管板角焊縫為例，因為管板角焊縫結(jié)構(gòu)復雜，焊接工作量大，對焊工要求高而且長時間焊接對焊工身體健康造成一定傷害，而且焊接效率也無法提高。所以，需要使用機器人來代替人工來焊接角焊縫，這樣不僅能提高焊接效率而且也能改善工人勞動環(huán)境并減小了工人的勞動強度，還能為公司帶來更大的利益。因此，為了改善這一狀況，基于本試驗編寫了機器人在角焊縫中應用，為公司提供一定的參考。

1 管板試件的焊接工藝

1.1 試件材料

選用目前大部分工廠使用的Q345鋼材，管的直徑為160mm厚度為5mm，底板的厚度為5mm，不開坡口進行焊接[1]。

1.2 焊接前處理

焊接前，首先要清理焊縫邊緣25mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹等雜物。清理完之后，組對焊縫，將組對好的焊縫進行定位焊接，根據(jù)管材直徑選擇6個定位點并且是對稱分布，每個點的大小為20mm，均勻分布在圓的四周。焊接環(huán)境在室內(nèi)，溫度為34°，因此不需要對工件進行預熱處理。

1.3 焊接參數(shù)的選擇

焊接參數(shù)是焊接工藝中最重要的步驟，本實驗通過對焊接電流、焊接電壓、焊接速度等參數(shù)[2]的調(diào)節(jié)，經(jīng)過反復試驗后，最終選取一組合適的焊接參數(shù)，其具體選擇的參數(shù)如下表1所示。

2 機器人示教步驟

機器人示教也是決定焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素，然而，調(diào)節(jié)焊接機器人的姿態(tài)和焊接路徑是其重中之重[3]，所以，本實驗對調(diào)節(jié)機器人姿態(tài)和焊接路徑進行了詳細說明，其步驟如下所示：

（1）首先打開機器人總電源，等待機器人初始化完成。

（2）使用示教盒調(diào)節(jié)機器人姿態(tài)[4]，找到8個合適的點編程如圖1所示。

（3）示教仿真[5]，檢查是否符合實際的焊接路徑。

（4）檢查合格后，在示教盒上設(shè)置焊接參數(shù)如圖2所示。

（5）將示教模式改為執(zhí)行模式，將啟動開關(guān)打開，機器人開始焊接。

（6）焊接結(jié)束，關(guān)閉氣瓶和電源。

3 試驗結(jié)果與分析

根據(jù)上面選擇的焊接參數(shù)和機器人路徑的規(guī)劃進行焊接后，機器人在焊接過程中運行良好，與試驗前規(guī)劃路徑一致，沒有出現(xiàn)斷點和偏差，說明程序設(shè)計正確。由于焊接參數(shù)選擇合理，焊接后的焊縫，外觀成形良好，焊接波紋均勻，外觀達到焊接質(zhì)量要求。焊腳出沒有咬邊等缺陷，所以焊縫處的應力集中很小，提高了力學性能，達到工廠焊接質(zhì)量要求。焊接完成后的效果如圖3所示：

4 試驗結(jié)論

（1）機器人在線示教編制的程序正確，并通過實際焊接檢驗，沒有出現(xiàn)奇異點和斷點等問題，為程序編制提供了一定的參考價值。

（2）根據(jù)焊接后，從焊縫成形情況看，沒有出現(xiàn)咬邊、焊瘤、燒穿等缺陷，所以焊接參數(shù)的設(shè)置與選擇都是比較合理的。

（3）機器人焊接環(huán)境對人體傷害很小，因為在焊接過程中，人可以離開一定的距離，從而減少弧光、粉塵、煙霧對人的傷害。

參考文獻：

[1]李月玲，高彩霞.CO2氣體保護焊焊接工藝試驗與應用[J].石油和化工設(shè)備，2012，15（06）：34-36.

[2]李紅濤，胡新陽，宋緒丁.橋梁鋼Q345焊接接頭疲勞裂紋擴展速率研究[J].熱加工工藝，2014，12（23）：39-41.

[3]新松工業(yè)機器人通用操作手冊[S].28-60.

[4]付曉龍，何建萍，王付鑫. 焊接機器人軌跡規(guī)劃的研究現(xiàn)狀[J]. 輕工機械，2015，33（02）：111-112.

[5]朱進滿. 焊接機器人的應用[J].現(xiàn)代制造，2005（12）：43-45.

作者簡介： 張文明（1959-），男，沈陽人，學士，教授，研究方向：焊接技術(shù)及自動化。