焊接机器人操作系统总体方案

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连接板（由底板和四个销柱组成）环角焊缝焊接过程中总会出现外观质量差，焊接效率低，焊缝环线与焊接部位环线结合性差的问题，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质量的关键是设计合理的机器人操作系统，制定合理的焊接工艺，确保成本和质量的有效统一。接下来无锡金红鹰小编就带大家系统认识机器人操作系统的总体方案。

1.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。为了节省成本，提高效率，在设计整体方案时，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，机器人系统方案采用一机两站模式，H类型布局，如图1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.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，避免机器人重复定位导致生产效率降低。

3.焊接电源的选择

通过不同电源的试用，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。

4.选择焊丝直径

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

5.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。

6.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，利用连接板自身结构作为定位基准，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”准确定位。焊接机器人运行轨迹和坐标数据编程焊接机器人，能实现连接板的自动焊接操作。

7.机器人焊接效果

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，机器人焊缝的形状漂亮。饱满度大大提高了焊接效率和质量；使用实心焊丝后，不需要清理焊渣，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不错效果，智能高效焊接机器人的综合应用奠定了良好的应用基础。

审核编辑：汤梓红