焊接機(jī)器人操作系統(tǒng)總體方案

無錫金紅鷹工業(yè)自動化有限公司是一家設(shè)計(jì)生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人及提供機(jī)器人工業(yè)自動化系統(tǒng)解決方案的高新技術(shù)企業(yè)。如果您對焊接機(jī)器人感興趣，可以聯(lián)系無錫金紅鷹，我們是專業(yè)的工業(yè)機(jī)器人集成商，提供機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售及售后一站式服務(wù)。

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

1.機(jī)器人總體方案

根據(jù)連接板的大小、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和焊接形式，考慮到底板和四個(gè)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。為了節(jié)省成本，提高效率，在設(shè)計(jì)整體方案時(shí)，決定不使用翻轉(zhuǎn)工具等機(jī)器人周圍的設(shè)備，而是使用固定平臺來實(shí)現(xiàn)工件的焊接定位。同時(shí)，為了提高焊接效率，機(jī)器人系統(tǒng)方案采用一機(jī)兩站模式，H類型布局，如圖1所示，即機(jī)器人本體固定在兩個(gè)自制焊接工作定位平臺之間，一個(gè)站焊接機(jī)器人自動焊接一側(cè)工件，另一個(gè)站可裝卸工件，交替工作，確保機(jī)器人連續(xù)工作。

為保證工件安裝定位精度，減少機(jī)器人焊接跟蹤次數(shù)，保證機(jī)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(shè)計(jì)定位孔，實(shí)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(shí)芯焊絲取代原有CO2氣體+藥芯焊絲，富氬保護(hù)焊接熔池可見性好，操作方便.適用于全焊接。同時(shí)，電弧在保護(hù)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(hù)下，具有焊接質(zhì)量好的特點(diǎn)，非常有利于焊接過程中的機(jī)械化和自動化。但由于電弧光輻射強(qiáng)，在焊接機(jī)器人的總體方案設(shè)計(jì)中，需要設(shè)計(jì)電弧安全保護(hù)裝置進(jìn)行安全保護(hù)。為提高焊接效率，采用一次性焊接成型工藝，避免機(jī)器人重復(fù)定位導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低。

3.焊接電源的選擇

通過不同電源的試用，針對試用過程中出現(xiàn)的問題，結(jié)合工件材料、形狀特性、尺寸精度要求。焊接機(jī)器人系統(tǒng)采用全數(shù)字脈沖氣體保護(hù)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(zhǔn)確性決定了焊接質(zhì)量越好。

由于采用數(shù)字技術(shù)，控制系統(tǒng)的反饋時(shí)間比傳統(tǒng)焊機(jī)減少了幾個(gè)數(shù)量級，提高了反饋的準(zhǔn)確性和靈敏度。采用脈沖焊接時(shí)，可提供合適的脈沖波形，有效控制每個(gè)脈沖只過渡一個(gè)熔滴，保持整個(gè)焊接過程不變，焊接過程幾乎無飛濺，可實(shí)現(xiàn)超低熱輸入焊接，克服傳統(tǒng)GMA焊機(jī)焊接后，焊絲末端會形成影響再引弧球的缺陷，實(shí)現(xiàn)焊接質(zhì)量與焊接效率的最佳匹配。

4.選擇焊絲直徑

結(jié)合焊接質(zhì)量和效率的需要，采用焊絲f1.6mm實(shí)芯焊絲既能符合連接板的實(shí)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(guān)鍵參數(shù)。電弧電壓與焊接電流相匹配，可實(shí)現(xiàn)小飛濺.焊縫成形良好，焊接工藝穩(wěn)定。經(jīng)多次試驗(yàn)，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(chǎn)生咬邊、氣孔、未焊透等缺陷;焊速過低，容易產(chǎn)生燒穿、組織粗大、焊接變形大等問題。

通過多次試驗(yàn)，焊接速度定為400~800mm/min，焊接起弧時(shí)間為點(diǎn)/0.5s，收弧時(shí)間點(diǎn)/0.5s，機(jī)器人空走時(shí)間平均點(diǎn)/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(yīng)考慮室內(nèi)，室外作業(yè)場所不同，氣流過低，保護(hù)氣體挺度不足，焊縫容易產(chǎn)生氣孔，流量過大，容易浪費(fèi)氣體，由于可能紊流，保護(hù)性差，焊縫表面形成灰色氧化層，降低焊縫質(zhì)量，一般氣流設(shè)置為15~25L/min。

(4)當(dāng)焊絲延伸增加時(shí)，焊絲上的電阻熱增加，焊絲熔化加快，生產(chǎn)效率高。但當(dāng)延伸長度過大時(shí)，焊絲容易過熱，導(dǎo)致段熔斷，飛濺嚴(yán)重，使焊接過程不穩(wěn)定，適當(dāng)?shù)纳扉L應(yīng)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(jī)器人的實(shí)際焊接應(yīng)用

采用上述方案設(shè)計(jì)的焊接機(jī)器人實(shí)際焊接操作，連接板按每組四個(gè)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(zhǔn)和過程增加，利用連接板自身結(jié)構(gòu)作為定位基準(zhǔn)，根據(jù)銷柱內(nèi)孔和定位平臺加工定位孔插入兩個(gè)定位銷，可實(shí)現(xiàn)定位平臺上的連接板“一面兩銷”準(zhǔn)確定位。焊接機(jī)器人運(yùn)行軌跡和坐標(biāo)數(shù)據(jù)編程焊接機(jī)器人，能實(shí)現(xiàn)連接板的自動焊接操作。

7.機(jī)器人焊接效果

焊接機(jī)器人采用上述工藝和方案焊接連接板。工件定位精度高，機(jī)器人動作精度準(zhǔn)確，焊接軌跡與焊縫重合度高。傳統(tǒng)焊接工藝和機(jī)器人焊接工藝的焊縫，機(jī)器人焊縫的形狀漂亮。飽滿度大大提高了焊接效率和質(zhì)量；使用實(shí)心焊絲后，不需要清理焊渣，改善工作環(huán)境。降低工人勞動強(qiáng)度帶來明顯效果，也給企業(yè)自動化帶來不錯效果，智能高效焊接機(jī)器人的綜合應(yīng)用奠定了良好的應(yīng)用基礎(chǔ)。