焊接機器人操作系統(tǒng)總體方案

連接板（由底板和四個銷柱組成）環(huán)角焊縫焊接過程中總會出現(xiàn)外觀質量差，焊接效率低，焊縫環(huán)線與焊接部位環(huán)線結合性差的問題，為了保證焊縫的外觀質量，焊接后需要用砂輪機打磨焊縫，這也容易增加焊接成本。通過分析，確定焊接機器人焊接工件質量的關鍵是設計合理的焊接機器人操作系統(tǒng)，制定合理的焊接工藝，確保成本和質量的有效統(tǒng)一。接下來無錫金紅鷹焊接機器人小編就帶大家系統(tǒng)認識焊接機器人操作系統(tǒng)的總體方案。

1.焊接機器人總體方案

根據(jù)連接板的大小、結構特點和焊接形式，考慮到底板和四個銷柱采用單面焊接形式，工件上焊縫分布規(guī)則均勻，焊接過程可滿足所有焊縫的焊接，無需位移。為了降低成本，提高效率，在設計焊接機器人的整體方案時，決定不使用翻轉工具等機器人周圍的設備，而是使用固定平臺來實現(xiàn)工件的焊接定位。同時，為了提高焊接效率，焊接機器人系統(tǒng)方案采用一機兩站模式，H類型布局，如圖1所示，即機器人本體固定在兩個自制焊接工作定位平臺之間，一個站焊接機器人自動焊接一側工件，另一個站可裝卸工件，交替工作，確保機器人連續(xù)工作。

為保證工件安裝定位精度，減少機器人焊接跟蹤次數(shù)，保證機器人焊接軌跡與工件所需焊接軌跡一致，在工件和焊接定位平臺上設計定位孔，實現(xiàn)焊接作業(yè)平臺上連接板的精確定位。

2.確定焊接工藝

采用富氬混合氣體焊接工藝+實芯焊絲取代原有CO2氣體+藥芯焊絲，富氬保護焊接熔池可見性好，操作方便.適用于全焊接。同時，電弧在保護氣體的壓縮下集中熱量，焊接速度快，熔池小，熱影響區(qū)窄，焊接變形小，抗裂性好。焊接過程中，在惰性氣體的保護下，具有焊接質量好的特點，非常有利于焊接過程中的機械化和自動化。但由于電弧光輻射強，在焊接機器人的總體方案設計中，需要設計電弧安全保護裝置進行安全保護。為提高焊接效率，采用一次性焊接成型工藝，避免焊接機器人重復定位導致生產效率降低。

3.焊接電源的選擇

通過各種電源的試用，針對試用過程中出現(xiàn)的問題，結合工件材料.形狀特性.尺寸精度要求.焊接機器人系統(tǒng)采用全數(shù)字脈沖氣體保護焊接電源，即脈沖，即脈沖MIG焊接工藝電源。眾所周知，焊接過程中電弧控制的準確性決定了焊接質量越好。由于采用數(shù)字技術，控制系統(tǒng)的反饋時間比傳統(tǒng)焊機減少了幾個數(shù)量級，提高了反饋的準確性和靈敏度。采用脈沖焊接時，可提供合適的脈沖波形，有效控制每個脈沖只過渡一個熔滴，保持整個焊接過程不變，焊接過程幾乎無飛濺，可實現(xiàn)超低熱輸入焊接，克服傳統(tǒng)GMA焊機焊接后，焊絲末端會形成影響再引弧球的缺陷，實現(xiàn)焊接質量與焊接效率的最佳匹配。

4.選擇焊絲直徑

結合焊接質量和效率的需要，采用焊絲f1.6mm實芯焊絲既能滿足連接板的實際焊接需要，又能提高焊接效率。

5.確定焊接參數(shù)

(1)電弧電壓和焊接電流電弧電壓是短路過渡的關鍵參數(shù)。電弧電壓與焊接電流相匹配，可實現(xiàn)小飛濺.焊縫成形良好，焊接工藝穩(wěn)定。經(jīng)多次試驗，電弧電壓確定為20~25V，焊接電流確定為200~260A。

(2)焊接速度提高焊接速度、焊接寬度.熔深和余高均減小，容易產生咬邊.氣孔、未焊透等缺陷;焊速過低，容易產生燒穿.組織粗大.焊接變形大等問題。

通過多次試驗，焊接速度定為400~800mm/min，焊接起弧時間為點/0.5s.收弧時間點/0.5s，機器人空走時間平均點/1.5s。

(3)80%的氣體混合比和流量Ar和20%CO2混合氣體，CO2氣體的純度≥99.5%。氣體流量的確定應充分考慮室內.室外作業(yè)場所不同，氣流過低，保護氣體挺度不足，焊縫容易產生氣孔，流量過大，容易浪費氣體，由于可能紊流，保護性差，焊縫表面形成灰色氧化層，降低焊縫質量，一般氣流設置為15~25L/min。

(4)當焊絲延伸增加時，焊絲上的電阻熱增加，焊絲熔化加快，生產效率高。但當延伸長度過大時，焊絲容易過熱，導致段熔斷.飛濺嚴重，使焊接過程不穩(wěn)定，適當?shù)纳扉L應為焊絲直徑的10~因此，焊絲的伸長長度確定為16倍mm。

6.連接板機器人的實際焊接應用

采用上述方案設計的焊接機器人實際焊接操作，連接板按每組四個固定位置安裝在定位平臺上。在定位過程中，為避免增加輔助定位基準和過程增加，充分利用連接板自身結構作為定位基準，根據(jù)銷柱內孔和定位平臺加工定位孔插入兩個定位銷，可實現(xiàn)定位平臺上的連接板“一面兩銷”精確定位。焊接機器人運行軌跡和坐標數(shù)據(jù)編程焊接機器人，能有效實現(xiàn)連接板的精確自動焊接操作。

7.機器人焊接效果

焊接機器人采用上述工藝和方案焊接連接板。工件定位精度高，機器人動作精度準確，焊接軌跡與焊縫重合度高。傳統(tǒng)焊接工藝和機器人焊接工藝的焊縫，機器人焊縫的形狀非常漂亮.飽滿度大大提高了焊接效率和質量;使用實心焊絲后，無需清理焊渣，改善工作環(huán)境.降低工人勞動強度帶來明顯效果，也給企業(yè)自動化帶來明顯效果.智能高效焊接機器人的綜合應用奠定了良好的應用基礎。

審核編輯：湯梓紅