機器人在角焊縫中的應用

張文明　劉占起　王新宇

摘 要：隨著國內工業化的發展，自動化、智能化成為當前發展的主要方向。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果。

關鍵詞：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，因為管板角焊縫結構復雜，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。焊接環境在室內，溫度為34°，因此不需要對工件進行預熱處理。

1.3 焊接參數的選擇

焊接參數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[2]的調節，經過反復試驗后，最終選取一組合適的焊接參數，其具體選擇的參數如下表1所示。

2 機器人示教步驟

機器人示教也是決定焊接質量的關鍵因素，然而，調節焊接機器人的姿態和焊接路徑是其重中之重[3]，所以，本實驗對調節機器人姿態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）使用示教盒調節機器人姿態[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，在示教盒上設置焊接參數如圖2所示。

（5）將示教模式改為執行模式，將啟動開關打開，機器人開始焊接。

（6）焊接結束，關閉氣瓶和電源。

3 試驗結果與分析

根據上面選擇的焊接參數和機器人路徑的規劃進行焊接后，機器人在焊接過程中運行良好，與試驗前規劃路徑一致，沒有出現斷點和偏差，說明程序設計正確。由于焊接參數選擇合理，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，達到工廠焊接質量要求。焊接完成后的效果如圖3所示：

4 試驗結論

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

（3）機器人焊接環境對人體傷害很小，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. 焊接機器人軌跡規劃的研究現狀[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：焊接技術及自動化。