焊接机器人结构设计分析的论文

焊接机器人结构设计分析的论文（精选12篇）

焊接机器人结构设计分析的论文 篇1

管道对接是管道铺设过程中一个重要的工序，它广泛应用于的油气、天然气输送管道等需要两管对接的行业。鉴于现在大直径管道焊接绝大多数还是采用传统的手工焊接，工作效率低，工作进度慢，对人身伤害大，进而设计一种适合大直径、全位置的焊接机器人对大直径管道铺设具有代表性的意义[1～3]。

1焊接机器人组成介绍

焊接机器人采用了移动小车式，具有结构简单、便于携带、灵活性好等特点，其三维实体模型如图1所示，具有3个运动机构，分别是周向旋转机构、轴向摆动机构和径向伸缩机构。周向旋转机构主要由车体、钢带型轨道、主动链轮、链条和张紧机构等组成。周向旋转机构采用齿轮链条机构，电机驱动主动齿轮旋转，齿轮带动链条，链条和钢带的摩擦力促使小车绕驱动方向的反方向运动。这里的链条的外链板具有齿锯，从而增加了链条和钢带的摩擦度。轴向摆动机构主要由滚珠丝杠、直线导轨、支架等组成。轴向摆动机构采用的是滚珠丝杠—直线导轨机构传动机构，电机驱动滚珠丝杆，丝杆带动丝母在直线导轨上沿轴向来回摆动。径向伸缩机构就是焊枪调整架的一部分，主要由齿轮、齿条、支架等组成。当电机驱动齿轮，齿轮带动齿条径向升降。

2焊接机器人的结构设计

2.1周向旋转机构

周向旋转机构是实现大管径、全位置焊接，以及便于装卸的关键内容。焊接小车是焊接机器人的主要承载体，其结构如图2所示。

2.2轴向摆动机构

轴向摆动机构是使焊枪实现在焊道轴向摆动焊接的关节，其结构如图3所示。

2.3径向伸缩机构

径向伸缩机构是使焊接机器人实现适应径向高度（随着焊道填充叠加）的关节，其结构因焊枪而选取，这里就不过多介绍。

3运动学干涉分析

大直径管对接焊接机器人的运动学干涉问题就是：当小车环绕管道作旋转运动时，链条和小车车体可能存在干涉的问题。我们先用CAD作出管道和小车的几何关系图，如图4所示；再找出链条和钢带以及和主动齿轮分度圆的接触切点，也就是图8里的C、D两点；再测得小车车体和链条的垂直距离D。由图7可以看出来：R值越大，D的值也就越大。当管道半径取最小值（R=170mm）时，此时D>0。这就可以得出，无论R取任何值，D都大于0。从而可以得出，链条和小车不存在干涉。

4运动学仿真

这里对管径为400mm，管壁为10mm的圆形管道进行运动学仿真。设定小车的焊接速度为0.14rad/s，轴向摆动速度为0，从管道顶端顺时针绕一周。利用Pro/E软件对其进行运动学仿真，得到执行机构的位置轨迹和速度曲线，如图7、图8所示。图7可以看出来，焊接机器人执行机构（焊枪）的位置轨迹与焊缝的轨迹相同；图8可以看出，焊接速度起初是一个启动过程，速度增大到0.14rad/s后，趋于稳定，当快到顶端时，开始减速，最后停止。

5结论

焊接机器人结构设计分析的论文 篇2

1 焊接机器人的设计情报收集

焊接机器人在设计时要根据焊接的实际需要, 了解焊件的材料特性, 焊缝的要求, 以及工序的安排的情况, 在了解到这些信息后结合实际进行设计。

1.1 设计初步选型

焊接机器人为达到在空间位置移动的目的一般设计为六轴, 在设计之初需要了解到机器人将要完成什么样的焊接, 结合焊件的材质, 对焊缝的要求, 以及采用什么样的焊接方式, 机器人以什么样的行动轨迹来达到程序制定的位置, 怎么实现以上这些要求等, 初步估计出机器人的定位方式, 焊接夹具大小和质量等。从以上这些来选用相应的机械结构形式和驱动方式, 检测及方式等。

焊接机器人通常是成套协作来完成焊接, 根据用户提供的焊接流程, 所需完成的焊接等来确定机器人的布置方式, 例如 (立式、侧壁、倒挂) 等, 通过使用相应的模拟软件来查看前后工序之间的协调运动, 依据软件显示的模拟结果, 来明确机器人的布置方式是否合理。

1.2 焊接工艺装备确定

1.2.1 工装夹具。

焊接机器人由于其具有的成品率高, 焊接速度快, 焊接稳定等特点可用于大批量焊接作业, 但是以上这些都是建立在焊件的装夹稳定, 装夹精度高的基础上的, 所以合理的焊件装夹工具, 以及装配模台对焊接具有很重要的影响意义。

1.2.2 变位机。

焊接输送线上装配着焊件和装夹工具等, 其要求具有很高的定位能力和运动的平稳性, 来保证焊件能够精确地运动到制定的位置不能由大的传动误差, 因此输送线的定位精度对焊接的精度具有和高的影响作用, 因此在设计时要对这些方面重点关注。

1.2.3 机器人工作滑台。

在焊接的过程中, 机器人由于本身结构的原因, 焊接的某些位置无法达到, 只能通过改变机器人的位置从而达到使机器人的焊枪达到指定的位置从而进行焊接。这些位置的改变是通过滑台来达到目的的。

1.2.4 焊接系统。

下面将介绍焊接系统, 以上介绍的是机器人通过移动和定位从而使焊枪能够达到指定的位置, 而到达指定位置以后就需要焊接系统来进行焊接。

2 焊接机器人的安装调试

2.1 抗干扰措施

在焊接机器人焊接过程中由于焊接系统需要通过很大的电流来进行焊接, 这些将对机器人的运动机构、定位机构、以及位置检测装置等进行影响, 同时这些干扰也会对机器人的运算控制部分产生影响, 虽然在设计时就这些影响因素进行了考虑, 采取了滤波、接地等一系列的干扰措施, 但是安装说明上明确要求对高频干扰进行防范。在铺设地线时用摇表进行电阻测量, 达到不大于4.0Ω的标准。

2.2 机器人外部轴标定

焊接机器人采用的六个轴一般在在制造时已经进行了定义, 而在实际运行时建立的空间直角坐标则需要进行现场标定。

2.4 焊接试验

在以上这些安装步骤完成后将进行试焊接, 在花盘或夹紧工具上放置焊件并夹紧, 编制一定的焊接程序, 采用测量工具检测机器人在运动的过程中的偏差看是否在允许的误差范围内, 检测看能否达到设计指标, 如不能达到则需要对工具中心点CP进行校准, 直到满足要求为止。

3 实际应用

焊接机器人广泛应用于流水线等大批量等焊接, 而在单件、大型结构件、小批量生产中, 焊接机器人由于投入成本过高投入和产出不成正比往往应用不多, 焊接机器人对使用环境等要求过高造成很多企业更倾向于使用人工焊接这种灵活性高, 使用要求低的方式。

3.1 对这些可能存在的问题进行分析

(1) 变位机设计不到位, 具体体现在传动无法达到精确定位, 同时机器人本身的刚性较差, 机器人通常选用的是伺服电机进行驱动, 伺服电机具有体积小, 响应准确, 调节灵活的特点, 较之于一般电机, 具有更好的可操作性, 可以灵活的调节电机对于控制响应的速度。 (2) 机器人使用自由度不够, 焊接机器人由于采用了六个轴的设计, 这种设计在达到灵活的同时也会造成控制复杂的影响, 在焊接时, 有时需要采沿着某一直线或者是曲线来连续工作, 由于是空间移动, 需要六个轴同时进行协调移动, 这就需要大量插补计算, 六个轴在运动的过程中可能会出现突然出现速度急剧上升或下降趋势, 而造成的电机电流过大, 系统报警等从而影响焊接的进行, 这种位置一般称为奇点, 这就要求在设计时避开这些点, 从而保证焊接的进行。 (3) 焊件装夹工具的设计不合理, 在设计时并未结合机器人的焊接实际进行考虑, 从而造成机器人造价的上升。 (4) 焊件要求的加工精度高, 机器人焊接不同于人工焊接, 人工焊接时, 可以通过实际情况采用相应的应对措施, 例如, 根据熔池液面状况, 随时调整焊枪移动量、送丝量。而在机器人焊接时, 其都是通过程序控制, 控制其走多少, 怎么走等, 根据实际情况来更改焊接工艺要么是很难以实现, 要么就是实现的成本过高, 这都造成焊接时对焊件的加工要求高。

3.2 针对问题的解决方法

对于变位机出现的定位不准或者是重复定位的问题, 可以通过进行增加轨迹点的问题来进行解决。而在对于焊接时出现的抖动问题可以通过采用焊头通过伺服电机来跟随焊件进行平焊, 当遇到上坡焊与下坡焊时, 通过采用伺服控制来使焊头进行偏转, 是指尽量与焊件保持平缓的姿态从而减少抖动的。

3.3 焊接的控制系统

从目前国内外研究现状来看, 焊接机器人技术研究主要集中在焊缝跟踪技术、离线编程与路径规划技术、多机器人协调控制技术、专用弧焊电源技术、焊接机器人系统仿真技术、机器人用焊接工艺方法、遥控焊接技术等七个方面。下面将介绍移动式焊接机器人的焊缝跟踪系统。在整个焊接过程中, 焊接机器人要自动寻找焊缝, 施焊缝的自动跟踪和机器人位姿的自动调整。显然焊接机器系统是一个复杂的实时多任务控制系统, 系统选用DSP作为整个控制系统的核心, 运行速度快, 具有强大的运算功能和丰富的外围资源, 可以大大简化电路设计, 提高系统的可靠性。另外, DSP具有强大的数字信号处理能力和运算能力, 便于各种先进的控制算法和跟踪算法在系统上的实现, 提高了系统的智能化程度。

3.4 机器人的使用安全

焊接机器人是高度集成化的工业结晶, 是机械、电子、数控及计算机技术等的完美结合, 其具有本身结构复杂, 集成化程度高等的特点, 通过使用焊接机器人是能够达到生产速度快、焊接品质高等, 但是在操作使用焊接机器人时也是具有一定的安全风险, 一点使用不当, 则会发生碰撞焊枪, 更甚至是机器人进行碰撞, 这就度操作人员提出了更高的要求, 对操作人员的职业素养和技能提出了更高的要求。在使用时必须建立完善的管理机制, 防止意外事故发生。

4 结束语

文章就焊接机器人的结构设计时应注意的一些问题以及使用的安全问题进行了介绍。

参考文献

焊接机器人结构设计分析的论文 篇3

关键词：汽车底盘件；焊接工艺；生产线设计

作为汽车整体结构中的重要一环，汽车底盘件的质量优劣将会直接影响到汽车的安全性能。汽车底盘件对焊接技术的要求十分严苛，生产线上的任何失误均有可能引发严重后果。机器人焊接自动化程度高，具备良好的柔性，可按照不同指令完成各类规格产品的焊接工作。为充分发挥出机器人的柔性特点，提高生产效率与质量，充分结合汽车底盘机器人柔性焊接生产线的设计要点，对其进行不断的优化与改良很有必要。

1.机器人焊接生产线的设计要点

1.1机器人焊接生产线的工作需求

机器人生产线的组成部分主要包括机械系统与控制系统两大板块，机械系统涵盖机器人焊接防护房、两套专用夹具、机器人本体以及一系列周边设备；控制系统则主要涵盖机器人控制系统、周边设备识别与控制系统、人机界面等。在对机器人焊接生产线的相关设备进行设计时，应对机器人焊接生产线的工作需求进行充分考量。从焊接生产线的工作需求来看，设计出的机器人焊接生产线不但要能够顺利完成生产活动，还要确保具有一定的柔性特点，同时能够为焊接产品的质量提供可靠保障。

1.2机器人焊接生产设计注意事项

1.2.1焊接机器人生产线机械系统的设计

考虑到前车架工件焊接长度长，工作量大，易在焊接过程中，产生大量热能，因此，夹具设计的合理性十分关键，倘若夹具设计不够合理，焊接后的成品非常容易发生变形，产品尺寸精度明显会发生改变。所以，夹具设计是机器人焊接生产设计中的重要环节。在对焊接夹具进行设计时，需要格外注意这几个方面的内容：①通过标准化、模块化设计，实现电控气动加紧定位。②于长焊缝的定位夹紧部位，使用整体铜材，采取通水冷却的方式，进一步增强生产线的散热能力。③使用具有自动锁定功能的压紧气缸。④提高总成夹的刚性，以满足生产线对压紧力的需求。另外，为避免焊接成品发生变形，提高产品尺寸的精度，机器人生产线应采取双机器人协调的方式，同时进行焊接活动，尽量减少误差。为提高机器人工作的安全性，可在机器人生产线四周添加防护措施，在机器人与回转台间设置弧光挡板，以减轻对其他操作者的干扰。

1.2.2焊接机器人生产线控制系统的设计

主控系统可充分利用PLC控制技术，并设置远程操控装置，以实现对机器人生产线一体化控制。PLC选择SIMATIC S8-500，利用Profibus DP总线，和夹具上两个ET500S远程模块相连。在这样的系统环境中，现场接线数量明显减少，系统稳定性明显增强。另外，ET500S具备热插拔与延伸性特点，能够大大简化系统后期维护保养工作。同时，ET500S极高的自动识别功能，能够实现对系统各环节的动态检测，一旦系统中的任一环节出现故障均能尽快发现。PLC程序使用的是结构化方程编制，每一个子程序均具备特有的功能。在生产不同规格的汽车底盘件时，仅需通过适当调整便能实现。同时各类不同规格产品的生产动作完成后，可永久储存，在有需要的时候可调处历史记录直接使用。

2.机器人焊接生产线的优化

2.1柔性方面

经优化后的机器人焊接生产线具有极强的互换性特点，通用性强，能够在短时间内根据生产需求，调整生产模式，最大化满足多元化产品的生产需求。工装夹具与安装支座的连接更加标准化，水、电、气均采用的是快装接头，能最大化提高生产效率。此外，机器人本身具有极强的互换性特点，柔性强，能够自由转换。焊接生产线中，设有一个公用底板，底板上各方向均具有规格为8t的叉车搬运孔，有效提升了搬运的便捷性。采取柔性控制，在调整夹具的过程中，系统会对人工选择进行识别，识别通过则自动转换焊接程序，识别不通过则出现更换提示，要求工作人员重新选择，有效提高了工作的精确度。

2.2安全性方面

为提高机器人焊接生产线的安全性，经优化的机器人焊接生产线设立封闭机器人焊接防护放，并配备了焊接烟尘净化装置，有效减少了烟尘对机器人生产活动的影响。韩解放均设有自动卷帘门，在焊接环节中自动关闭，以免焊接弧光或火花对人体或机器设备造成损害。于卷帘门的上设置到位开关，方便工作人员更为清楚地掌握卷帘门的工作动态。另外，在门的开关部位设置位置锁，以免装置出现松动，卷帘门异常活动等现象。于自动卷帘门外侧设置安全光柵，在生产线正常运转的情况下，当检测到有人进入工作环境内或夹具操作环节有人，机器生产线将自动暂停。

3.案例分析

以某越野车底盘构件为例，某越野车底盘构件形状为“口”字型组焊接构件，冲压件材料厚度3～5mm。材料具有极强的回弹性，不易成型。组焊件各零部件配合间隙要求最高不可超过1mm。考虑到产品机构较为复杂，因此在生产过程中，要求各配件孔位尺寸精度偏差最高不可超过0.5mm。结合前车架总成焊接的工艺特点，将该底盘构件分级呈A部横梁总成、B部横梁总成以及左右纵梁总成三部分，各部分总成分别焊接后在进行整个底盘构件的总成焊接。为避免变形，增强总成刚性，提高产品尺寸精度，底盘构件左右纵梁总成与A部横梁总成焊接前，均对各组成部件进行了点定，并将焊接流程为：首先对A部横梁总成、左右纵梁总成以及B部横梁总成进行拼焊；然后进行支架与底盘件的总成焊接。结合焊接件的特点，工艺上选取的是工件预留变形焊接量，利用调整机器人焊接生产线的控制程序，提高了焊件受热的均匀性，有效降低了变形风险。完工后部件尺寸精度均满足使用标准，经初步评估鉴定为合格产品。

4.结束语

综上所述，在机器人焊接生产线的辅助下，汽车底盘件的生产效率与质量均获得进一步的提升。机器人焊接生产线的设计是提高产品生产效率与生产质量的关键，作为汽车底盘件生产的发展法相，机器人焊接生产线具有良好的应用前景。今后，有关该课题的研究还应进一步跟进，争取通过对机器人焊接生产线的不断优化，促进汽车底盘件生产工艺的不断进步。

参考文献：

[1]许瑞麟，朱品朝，于成哉.汽车车身焊接技术现状及发展趋势[J].电焊机，2010，18（05）：1-18.

[2]张瑞海，王淑营.基于机器人三维模拟仿真的焊接生产线柔性主拼技术研究[J].计算机应用研究，2014，14（02）：435-439.

[3]王大鹏，杨小刚.汽车机器人柔性焊接工作站仿形工装技术[J].制造业自动化，2012，23（06）：125-126.

焊接机器人结构设计分析的论文 篇4

箱形井架是一种我国在上世纪九十年代初由外国引进到国内的一种大型金属焊接结构，由于其相比于我国较为传统的焊接结构有着具有许多良好的优势，一经引进便被国内许多的煤矿建设企业的设计人员和决策人员表示赞赏，并且快速将其深入研究透彻，而后根据我国的实际情况来进行略微的调整，最后便被大范围地投入使用，即使到了现在，箱形井架的焊接结构也依然是现代化煤矿的标志性建筑结构。但是这种金属焊接结构虽说已经投入使用了挺长一段时间，但是金属焊接的失效问题仍然时有发生，并且由于金属焊接失效而造成的灾难性事故也不在少数，金属焊接失效问题一直以来都是煤矿建设企业最为重视的问题，必须对金属焊接失效的原因进行深入的分析，找到相应的处理方案，才能够保证箱形井架焊接工艺对煤矿建设企业带来的正面作用。

1 导致箱形井架失效的原因和影响因素

要想避免和预防箱形井架由于焊接失效或是制作工艺方面的原因而造成严重的灾难性事故，就必须要先对造成箱形井架失效的原因以及影响因素进行深入的分析，而后再提出相应的基础措施。

根据统计数据进行分析，笔者发现导致箱形井架失效的影响因素大致分为三种，分别是金属结构设计、金属材料的选择以及制造和安装的工艺与质量水平。 而在这三种影响因素当中，金属结构的设计和焊接是最常出现，同时也是最为重要的影响因素，导致箱形井架结构失效的问题大多都与金属结构焊接的特殊热加工工艺息息相关。

在制作工艺方面会造成箱形井架失效的主要原因之一便是裂纹。而裂纹则又细分为三种类型，其一是指在金属材料当中有某一个部分存在缺陷以及裂纹，其二是指在箱形井架结构的焊接过程当中出现的焊接裂纹或其他焊接缺陷，其三则是指箱形井架在天轮长期受到升降罐笼的循环，因为交变载荷的作用导致箱形井架的焊接缝隙被不断拉伸和压缩，从而出现了疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹。

而导致箱形井架失效的原因则大致可以分为两种，其一是由于焊接裂纹以及其他的焊接缺陷而导致箱形井架结构焊接失效；而其二则是由于金属材料经受到反复的焊接热循环和由于焊接应力而出现焊接变形，从而导致金属材料的材质性能骤降，并且与产品的尺寸出现了偏差，以至于产品的质量十分不理想。以上两种情况都很可能会导致箱形井架结构焊接失效，最终甚至会引起灾难性事故的发生。

2 相应的`技术措施

2.1 遵守国家现行的标准

首先，箱形井架的焊接必须要遵守国家现行的《钢结构设计规范》中的标准来进行设计，并且按照相关的规范标准合理选择金属材料，最好是以韧性高的为优先选择，这样便能够确保箱形井架在建设完成后有着较高的脆断抗性。并且焊接缝隙的布置必须具备较高的合理性，切忌焊缝过密或是使用十字焊缝，这些都可能导致焊缝之间的距离布置存在问题。而且在厚度以及截面出现变化的部分需要尽量使用圆滑过渡，切忌出现大量的拐角和死角这类应力容易集中的部分，同时还要注意不可在箱形井架的主焊缝和高应力部分焊接其他的附件，这对于箱形井架的结构十分不利。还需要注意的是，在进行强度核算的时候需要保证箱形井架的安全系数是过关的，并且最好使用应力集中最小的对接接头，确保母材和焊缝之间的过渡足够平缓。

2.2 制作工艺的质量水平

在箱形井架的制作工艺方面，最需要注意的是材料的质量，只有符合图纸和设计要求的材料才能够保障箱形井架的质量水平，并且必须有严格的施工工艺规范，制定详细的焊接工艺要求，确保焊接材料和母材有着较高的匹配程度，并且在焊接完成后要进行焊接工艺评定。其中最需要严格把控的便是材料以及焊材的代用制度，必须要确保有着较高的可焊性，否则一旦出现焊接缺陷，便会直接影响到箱形井架的质量，甚至可能会造成严重的灾难性事故。除此之外还需要注意焊接方法以及工艺参数的合理性，严格按照流程来进行装配焊接工作，确保接头形式的合理性，这样便能够有效减少焊接残留下来的应力。

3 结语

综合上文所述，根据上文对箱形井架焊接失效的原因分析，我们可以看出，箱形井架焊接失效大多都是因为在材料材质的选择方面、设计方面以及焊接工艺方面没有按照国家现行的相应规范、标准以及准则来进行，从而导致箱形井架结构的焊接失效，引起重大的灾难性事故，直接危及到企业的发展，甚至危害到社会群众的人身安全以及财产安全。所以对于煤矿建设企业来说，遵守国家相关的法律法规以及规范标准是极为重要的，只有这样，才能够切实的提高箱形井架的焊接强度，不断的增加箱形井架的寿命周期，最大程度的保障箱形井架的竖立足够具有安全性，从而进一步的促进我国煤矿行业的健康的、快速的、可持续的发展。

参考文献：

[1]缪凯，王青峰，刘吉斌，黄治军，王玉涛.WQ-1高韧性埋弧焊丝焊缝金属强韧性的研究[J].武汉工程职业技术学院学报，2003（04）：4-7.

[2]谢伟东，李影，陈兆东.FA-B200数控镗铣加工中心焊接结构立柱工艺性分析及焊接[J].机械工人，1996（09）：9-10.

[3]王克楠.X金属溶接（《轻金属焊接构造协会会刊》）2012年第1-11期（50卷）要目[J].机械制造文摘（焊接分册），2013（06）：33-37.

[4]张新安，范建立.爆破法消除岔管焊接应力在龙江水利枢纽工程建设中的用[J].中国水能及电气化，2015（09）：67-70+58.

[5]屈岳波，曹彬，王梁，张伯奇，吴健栋，蔡志鹏，潘际銮.窄间隙埋弧焊接头熔合区弱化的研究[J].清华大学学报（自然科学版），2014，5403：305-308.

[6]黄张豪，李林.TOFD技术在瀑布沟电站蜗壳焊缝质量检测中的应用[J].水电站机电技术，2009，3202：38-40+67.

★ flash与数据库的连接

★ 沉浮与什么因素有关教案

★ 铁路工程施工队建设与管控探讨论文

★ 浅谈建筑工程管理的影响因素与对策论文

★ 焊接机器人结构设计分析的论文

★ 论文的基本结构范文

★ 物质结构理论文

★ 焊接技术与工程专业求职信

★ 非智力因素与小学外语教学

焊接机器人结构设计分析的论文 篇5

摘要：在建筑施工的整个过程中，钢结构的焊接缺陷与施工质量有着很直接的关系，钢结构的复杂性，在一定程度上能够避免焊接过程结构的缺陷产生。文章探析了钢结构焊接缺陷对施工质量的影响、在施工中出现钢结构焊接缺陷的原因以及避免钢结构焊接缺陷并提高施工质量的措施。

关键词：钢结构;焊接技术;施工质量;改进对策

我国建筑发展的道路越来越好，发展中遇到的很多问题也在不断的完善，只有发现问题，找到问题产生的源头，并且制定一定的措施方案进行改善，就能带动整个建筑产业走向更好的阶梯。

焊接机器人结构设计分析的论文 篇6

1．2．2．1柔性夹具的理论研究现状

国内外的很多高校和科研单位在柔性夹具及其设计理论方法方面进行了大量的研究。

A．Markus等人研制了一个用于箱体类组合夹具设计的基于porlog语言的专家系统，当输入工件的形状，定位加紧点等信息，该专家系统能够自动选取合适的夹具模块哺1。

Thompson和Gandhi在l986年提出了一种夹具模块化设计方法…。

Remick，Hu和Wu于1993年提出一种运用有限元分析和非线性优化的薄板夹具设计方法，将优化结果通过价值函数分析来确定装配工序中最优夹具定位单元数№1：Cai，Hu和Yuan于1996年提出了适合于车身薄板件夹具设计的“N．2．1＂定位原理，在薄板件法方向即第一基准面应用多于3个定位点去限制这一方向的零件变形，其中的最优的定位点数“N＂可利用有限元分析软件和非线性规划方法找到∞1。

Lee提出了关于PRR型定位机器人的柔性夹具定位空间综合方法n引。

我国学者于80年代中后期也开始对组合夹具元件的设计与管理进行了研究和开发，在总结和吸取我国应用和发展槽系夹具经验的基础上，根据现代机械加工特征及夹具的发展趋势，研制了新一代孔系组合夹具系统。北京工商大学麻建东和刘璇开发了组合夹具元件库…1。山东工业大学的徐志刚基于广义映射原理，开发了支持“top．down’’的组合夹具设计自动化软件系统，为夹具结构设计自动化软件系统的开发探索出一条新的途径n引。

清华大学张展生等提出一种全新的由机器人调整的可重构汽车车身焊接夹具。该夹具充分利用了焊装生产线上工业机器人的高精度与柔性自动化能力。并采用“一步直拉式”夹具定位调整方法，实现夹具的快速自动化构建与调整n朝。

由于夹具设计过程中的随机因素较多，迄今为止，所开发的夹具设计系统还很少应用于实际生产。

1．2．2．2车身柔性夹具的应用现状

柔性夹具是指工件的形状和尺寸有一定变化后，夹具还能够适应这种变化并继续使用的具有一定应变能力的夹具。

目前国内汽车公司所用的夹具普遍都采用一个焊接工位设计一套央具，当工位发生较大变化时就重新设计一套新的夹具，这就导致了车身制造成本的上升和效率的下降，同时延长了新车型的研发周期，如图1．3所示。4

德

紧各种

加工单

图1．5T0rresTool柔性装夹系统

焊接机器人结构设计分析的论文 篇7

GIS柜,即气体绝缘全封闭组合开关柜。组成GIS柜的箱体(以下简称气箱)内部充有一定压强的绝缘气体;气箱要有很好的密封性和外观,因此对焊接工艺有较高要求;机器人焊接代替人工焊接,解决了该焊接工艺问题,可以保证焊接定位、路径、速度、工艺参数等的稳定性,从而保证焊接质量,包括密封性和外观。

机器人性能可保证焊接位置准确、速度稳定,焊机性能可保证焊接工艺参数稳定,而机器人焊接定位则需要根据实际焊接工况分析解决。焊接定位包括焊前的位置检测和焊接位置修正。焊前位置检测是机器人自动焊接要解决的关键技术,检测方式主要有非接触式检测和接触式检测两种形式;根据工程实况分析,接触式检测相对简便、成本低廉、易于实现,对气箱的自动焊接效果理想。本文重点对焊前接触式检测技术进行分析。

1 位置检测分析

人工将单板拼接点焊成气箱如图1所示,接下来要进行机器人自动焊接;点焊成形的气箱焊接位置具有累积偏差,机器人只有先对气箱的位置进行检测以确定当前位置后,才能进行自动定位和焊接。接触式检测采用探针检测的形式,机器人腕部安装固定有一个检测探针如图3所示,机器人移动探针使其接触到工件的焊接位置同时产生接触信号,此时机器人记录下信号产生所在的位置数值,并与原基准位置(不产生偏差时的位置或机器人程序中设定的位置)数值相比较,机器人计算出偏移值,通过该值计算出实际的焊接位置,从而机器人对焊接位置进行修正并最终定位实现自动焊接。

气箱单板的拼接方式有多种如图2所示,拼接过程中由于板材的加工偏差等因素,使焊接位置发平行偏移(如图3至图6焊接位置从a平移至a′)或角向偏移(如图7焊接位置从bd偏移至b′d)。

根据(如图3所示)拼接形式分析检测方法:检测探针首先直立,沿水平方向移动接触板材竖直面后产生接触信号,机器人记录下该位置与原基准位置相比较得出偏移值B;检测探针调整为水平姿态,竖直向下移动接触到板材水平面后产生接触信号,机器人记录下该位置与原基准位置相比较得出偏移值A(B和A的取值范围为正负值)。最终确定焊缝从a偏移到a′的总偏移量,机器人根据该偏移量自动修正焊接位置,即在a′位置进行焊接。

图4中的焊缝位置a离板材边界较远,在检测方式上要做些调整,A偏移量的取得要将探针直立然后向下移动,使探针端部与板材接触产生接触信号,机器人记录下该位置与原基准位置相比较得出偏移值A;偏移值B的取得与图3同。自动修正焊接位置,即在a′位置进行焊接。虽然图5拼接形式与图3不同,但检测形式相同。

图6的拼接形式为两个板材的搭接,在检测方式上要做些特殊调整,首先可使探针直立,竖直向下移动使探针端部与下层板材面接触产生接触信号,机器人记录下该位置与原基准位置相比较得出偏移值A;接下来探针做微小提升使其不在接触板材,然后水平移动探针接触到上层板材边沿产生接触信号,机器人记录下该位置与原基准位置相比较得出偏移值B,最终确定焊缝从a偏移到a′的总偏移量,机器人根据该偏移量自动调整在a′位置进行焊接。

根据实际工程现场分析,焊接位置平行偏移3~5mm范围内机器人都能够通过探针自动检测并自动进行焊接位置调整。箱体的焊缝存在角向偏移的情况也比较普遍,为解决该偏移可以采用多点检测的方式。

角向偏移在长直线段焊缝中容易出现,(如图7所示)焊缝产生了角向偏移,即原直线段焊缝bd偏移为直线段焊缝b′d,左右侧偏移量不相等。机器人对这种长直线焊缝的焊接应采用多段线焊接的方式,即采用bc和cd两条线段组合成bd线段的焊接形式进行。机器人首先用探针对bcd三个端点位置进行检测分别检测出其偏移量C(bb′)、cc′,机器人根据该偏移量自动调整沿b′、c′点位置进行焊接,最终焊接位置调整为b′c′和c′d两个直线段位置。

根据实际工况分析,有些气箱由精加工板材拼接而成后,其长焊缝的角向偏移量最大值C<2mm,根据此工况,机器人的焊缝检测可以采用一种简化方式进行,即中点检测方式如图8所示。原基准位置为bd线段,由于焊缝产生了角向偏移,偏移为直线段焊缝b′d,最大偏移值C(bb′)<2mm;机器人可以利用探针只对中点c进行检测,检测到的偏移值cc′也作为直线段的b点和d点的偏移值,最后产生的偏移位置点为b″、c′、d′,机器人沿b″c′和c′d′线段路径进行焊接,此路径偏离实际路径最大值变为D=b″b′=dd′根据中线定理,D=0.5C即b″b′=dd′<1mm此偏差值满足机器人的自动定位和焊接。在此种工况下可以采用简化的位置检测形式。

2 结论

为实现有效的自动焊接定位,机器人系统要编程设计出焊前位置检测和修正程序,以实现自动检测和位置修正。机器人自动调整检测姿态完成对柜体不同部位的检测。总控制器将实际的检测数据输入到焊前位置检测和修正程序中自动计算偏移量取得修正值,最终确定焊接位置。实际工程中检测位置精度能达到±0.15mm以内。

由于实现了焊前位置检测,因此实现了焊前机器人对工件的自动定位,减少了人员对机器人的操作,不需要在焊接前人工校正焊接位置,焊接过程中不再出现焊接跑偏现象,也就不需要人工干预,提高了自动化程度;该技术不仅应用在气箱焊接工作上,对其他焊接领域也有参考意义。

摘要：本文介绍了一种机器人焊前位置检测技术在实际工程中的应用,并给予技术分析;希望能在提高产品焊接自动化程度和焊接质量方面,本文能提供一些借鉴。

关键词：机器人,气箱,偏移,位置检测

参考文献

[1]成大先.机械设计手册[M].化学工业出版社,2002.

[2]吴林.焊接手册[M].机械工业出版社,2001.

[3]蔡兰.机械零件工艺性手册[M].机械工业出版社,2006.

[4]于庆祯,李锋.电器设备机械结构设计手册[M].机械工业出版社,2005.

[5]王先逵.机械加工工艺手册[M].机械工业出版社,2006.

工业焊接机器人发展探析 篇8

关键词：焊接机器人；智能化；控制技术；自动化

中图分类号：TG456；TP242.2 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）05-0060-02

焊接技术是衡量一个国家工业制造业发展水平的重要指标。随着工业生产技术的快速发展，对焊接技术的要求越来越高。根据使用环境对焊接产品提出动载荷、强韧度、高压性、耐高温性、抗低温性和耐腐蚀等多项要求；从焊接产品安装结构形式上提出焊接零件加工厚度、焊接成型美观与安装尺寸精度等要求；从焊接材料选择上提出焊材与母材机械性能与物理性能的要求。

焊接生产过程可分为人工焊接和机器人焊接2种。人工焊接效率低下，而且工作环境恶劣，劳动强度和负荷高，不适于焊接铝、钛等活泼金属，以及难溶金属、低熔点金属。机器人焊接生产效率高，焊接成型较完美，且可焊接活泼、难溶及低熔点金属，通过固定程序消除人为不可控因素，可保证焊接产品的品质。

1 焊接机器人应用优势

众所周知，焊接是一个高技术的工作，要求从业人员除具有高超的焊接技能、丰富的实践工作经验、稳定可靠的焊接水平外，还要能在多烟尘、高危险、大热辐射量的恶劣环境中工作，对从业人员的身体伤害严重。焊接人员从业周期短，熟练技术工培养周期长，导致从业人员素质水平良莠不齐，生产产品质量无法保证。工业机器人的出现，减轻了焊接从业人员的劳动强度，使他们远离高危险、热辐射量大的恶劣环境，通过固定的控制程序与路径保证焊接质量。

焊接与其他的工业加工过程不同，被焊接件在焊接部位局部加热、冷却时产生焊接应力，发生局部变形，导致焊缝轨迹发生变化，零件产品的尺寸精度、外形形状发生改变，无法满足装配要求。有经验的焊工从业人员可以根据观察焊缝的实际位置，适时调整焊枪角度、焊接姿态、焊枪行走速度、焊缝焊接顺序、焊机工艺输入参数，保证焊接质量水平。焊接机器人要完成此项工作，必须对焊接物在焊接过程中发生的变化进行时时跟踪，再根据情况对焊枪位置和状态进行调整。

焊接过程中存在强烈的弧光、噪声、烟尘、焊接短路、电流强磁场等复杂因素，焊接机器人提取焊缝检测信号特征很不稳定。因此，焊接机器人早期的应用领域比较狭窄，多应用于汽车装配生产线上的电阻点焊。原因在于电阻点焊的运动过程相对少，动作比较单一，焊缝的焊接长度短，控制程序操作方便，且不需要对焊缝轨迹进行时时跟踪反馈，对焊接机器人的运动定位精度和动作重复精度、程序控制准确性要求比较低。点焊机器人在汽车装配生产线上的大量应用，提高了汽车装配零部件的焊接生产效率与成品质量，电子控制程序使焊接机器人具有柔性工作特点，即只要改变电子控制程序，就可在同一条生产流水线上对不同车型装配零部件进行焊接。

随着电子科技的快速发展，为了对焊接机器人的速度、精度、动作进行精准控制，研发了电弧传感器技术，使焊接机器人能够准确应对焊缝变化，对过程进行时时跟踪，再根据情况对焊枪位置和状态进行调整。此后，焊接机器人的应用从比较单一的电阻电焊发展到汽车零部件、零件装配过程中的电弧焊。

另外，电弧焊接机器人不仅在汽车制造业中使用，还涉及电弧焊其它制造工业，如船舶制造业、交通车辆制造业、锅炉压力容器件、重型机械零部件，用范围日趋广泛，在数量规模上将赶超点焊机器人，成为工厂制造业的新宠儿。

2 焊接机器人国内外应用现状

机器人在80年代前发展缓慢，直到90年代，计算机技术、网络通信技术、电子信息技术的快速发展，推动机器人产业快速发展，使机器人的制造水平、反应速度、运动精度、运行可靠性等指标不断提高。工业规模化、零件通用化、产品标准化生产让机器人的制作成本、使用成本降低，使大批量采购、使用成为可能。据不完全统计，全世界一大半的工业机器人从事着各种各样的焊接工作。焊接机器人具有焊接质量稳定、改善劳动环境、生产效率高等优点，因此，西方国家加大焊接机器人数量，建设标准的自动化、智能化无人流水生产线，用于汽车零部件、工程、通用机械的金属结构件生产。

我国从20世纪80年代开始进行机器人研究与开发，目前基本掌握了相关工业制造、控制系统硬件生产和软件开发、运动行走轨迹选择等技术，可独立生产机器人核心关键零部件，开发多种工业机器人，特别是用于汽车制造生产线上的电弧焊机器人。

但整体上来看，我国的焊接机器人制造水平还不高，如产品的工作可靠性能不稳定，工业应用领域起步晚、应用范围小、生产技术落后、软件开发时间周期长，应用产业的规模小，未形成焊接制造机器人产业链。目前，我国焊接器人发展模式是根据用户要求，单一定制重新设计，导致品种规格繁多、产业批量小、零部件的通用性差、标准化程度低、生产周期长、生产成本高、使用维护不便，使用的稳定性、可靠性差。因此，迫切需要解决焊接机器人工业产业化前期关键技术，对产品进行全面细致规划，搞好产品系列化生产，使零件具有通用性、互换性，积极推进整机工业化产业进程。

3 焊接机器人发展趋势

焊接机器人的研究取得很大进步，在焊缝跟踪、信息传递、路径规划、自动化控制、遥控焊接工艺等方面取得很多成果。但在大型船舶焊接过程中，重要部件还需要人工焊接。这是因为焊接件材料厚度过厚或两焊接材料厚度差过大时，受热不均、溶池过浅、点受热过于集中等问题，易导致焊缝未融合、未焊透、冷裂纹等致命缺陷，这是焊接机器人无法解决的。焊接机器人的主要发展方向是大批量、结构相对简单、空间便于操作、母材焊接厚度10 mm以下的零件产品及其装配焊接。

随着网络、计算机、智能控制技术的快速发展及工业生产系统的不断完善，焊接机器人将向智能化控制、视觉化控制、网络远程控制等方面发展。

4 结语

在新的国际产业结构调整过程中，我国将逐步从世界制造工厂向集创新、生产、研发、销售为一体的新型经济体转变。近年来，欧美国家加快自动化、数控化、智能化、柔性化生产大型成套设备研发，尤其是加快工业机器人智能化、集成化发展。我国也应加快包括焊接机器人在内的工业机器人产品系列化生产，提高零件通用性、互换性，创新结构部件模块化设计，将现有的智能化控制、视觉化控制、网络远程控制技术融入产品开发生产中。

参考文献

[1] 朱加雷，金嘉怡，乔溪，等.工业焊接机器人空间定位技术研究[J].电焊机，2014（1）：5-8.

[2] 刘丽，金艳艳.焊接机器人在机车车体制造中的应用[J].精品，2016（2）：65-66.

[3] 黄绍允.焊接机器人控制系统的研究[J].中国机械，2016（2）：68-69.

Abstract： According to the development and application status of the welding robot at home and abroad， this paper analyzed the advantages and the main existing problems of the available welding robot in the application of industrial production， discussed the key technology needed to solve， and looked forward the main development direction in the future. Aim to provide a reference for welding robot to use widely in industrial manufacturing.

Key words： welding robot； intelligent； control technology； automation

钢结构焊接规范 篇9

钢结构从下料、组对、焊接、检验等工艺

钢结构手工电弧焊焊接施工工艺标准

依据标准：

《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001 《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001 《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB11345 《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》GB3323

《焊接球节点钢网架焊缝超声波探伤方法及质量分级法》JBJ/T3034.1 《螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤方法及质量分级法》JBJ/T3034.2 《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ811、范围

本工艺标准适用于一般工业与民用建筑工程中钢结构制作与安装手工电弧焊焊接工程。

2、施工准备

2.1材料及主要机具

2.1.1电焊条：其型号按设计要求选用，必须有质量证明书。按要求施焊前经过烘焙。严禁使用药皮脱落、焊芯生锈的焊条。设计无规定时，焊接Q235钢时宜选用E43系列碳钢结构焊条；焊接16Mn钢时宜选用E50系列低合金结构钢焊条；焊接重要结构时宜采用低氢型焊条（碱性焊条）。按说明书的要求烘焙后，放入保温桶内，随用随取。酸性焊条与碱性焊条不准混杂使用。

2.1.2引弧板：用坡口连接时需用弧板，弧板材质和坡口型式应与焊件相同。

2.1.3主要机具：电焊机（交、直流）、焊把线、焊钳、面罩、小锤、焊条烘箱、焊条保温桶、钢丝刷、石棉条、测温计等。

2.2作业条件

2.2.1熟悉图纸，做焊接工艺技术交底。

2.2.2施焊前应检查焊工合格证有效期限，应证明焊工所能承担的焊接工作。

2.2.3现场供电应符合焊接用电要求。

2.2.4环境温度低于0℃，对预热，后热温度应根据工艺试验确定。

3、操作工艺

3.1工艺流程：

作业准备→电弧焊接（平焊、立焊、横焊、仰焊）→焊缝检查。

3.2钢结构电弧焊接：

3.2.1平焊

3.2.1.1选择合格的焊接工艺，焊条直径，焊接电流，焊接速度，焊接电弧长度等，通过焊接工艺试验验证。

3.2.1.2清理焊口：焊前检查坡口、组装间隙是否符合要求，定位焊是否牢固，焊缝周围不得有油污、锈物。

3.2.1.3烘焙焊条应符合规定的温度与时间，从烘箱中取出的焊条，放在焊条保温桶内，随用随取。

3.2.1.4焊接电流：根据焊件厚度、焊接层次、焊条型号、直径、焊工熟练程度等因素，选择适宜的焊接电流。

3.2.1.5引弧：角焊缝起落弧点应在焊缝端部，宜大于10mm，不应随便打弧，打火引弧后应立即将焊条从焊缝区拉开，使焊条与构件间保持2～4mm间隙产生电弧。对接焊缝及时接和角接组合焊缝，在焊缝两端设引弧板和引出板，必须在引弧板上引弧后再焊到焊缝区，中途接头则应在焊缝接头前方15～20mm处打火引弧，将焊件预热后再将焊条退回到焊缝起始处，把熔池填满到要求的厚度后，方可向前施焊。

3.2.1.6焊接速度：要求等速焊接，保证焊缝厚度、宽度均匀一致，从面罩内看熔池中铁水与熔渣保持等距离（2～3mm）为宜。

3.2.1.7焊接电弧长度：根据焊条型号不同而确定，一般要求电弧长度稳定不变，酸性焊条一般为3～4mm，碱性焊条一般为2～3mm为宜。

3.2.1.8焊接角度：根据两焊件的厚度确定，焊接角度有两个方面，一是焊条与焊接前进方向的夹角为60～75°；二是焊条与焊接左右夹角有两种情况，当焊件厚度相等时，焊条与焊件夹角均为45°；当焊件厚度不等时，焊条与较厚焊件一侧夹角应大于焊条与较薄焊件一侧夹角。

3.2.1.9收弧：每条焊缝焊到末尾，应将弧坑填满后，往焊接方向相反的方向带弧，使弧坑甩在焊道里边，以防弧坑咬肉。焊接完毕，应采用气割切除弧板，并修磨平整，不许用锤击落。

3.2.1.10清渣：整条焊缝焊完后清除熔渣，经焊工自检（包括外观及焊缝尺寸等）确无问题后，方可转移地点继续焊接。

3.2.2立焊：基本操作工艺过程与平焊相同，但应注意下述问题：

3.2.2.1在相同条件下，焊接电源比平焊电流小10%～15%。

3.2.2.2采用短弧焊接，弧长一般为2～3mm。

3.2.2.3焊条角度根据焊件厚度确定。两焊件厚度相等，焊条与焊条左右方向夹角均为450；两焊件厚度不等时，焊条与较厚焊件一侧的夹角应大于较薄一侧的夹角。焊条应与垂直面形成600～800角，使角弧略向上，吹向熔池中心。

3.2.2.4收弧：当焊到末尾，采用排弧法将弧坑填满，把电弧移至熔池中央停弧。严禁使弧坑甩在一边。为了防止咬肉，应压低电弧变换焊条角度，使焊条与焊件垂直或由弧稍向下吹。

3.2.3横焊：基本与平焊相同，焊接电流比同条件平焊的电流小10%～15%，电弧长2～4mm。焊条的角度，横焊时焊条应向下倾斜，其角度为700～800，防止铁水下坠。根据两焊件的厚度不同，可适当调整焊条角度，焊条与焊接前进方向为700～900。

3.2.4仰焊：基本与立焊、横焊相同，其焊条与焊件的夹角和焊件厚度有关，焊条与焊接方向成700～800角，宜用小电流、短弧焊接。

3.3冬期低温焊接：

3.3.1在环境温度低于0℃条件下进行电弧焊时，除遵守常温焊接的有关规定外，应调整焊接工艺参数，使焊缝和热影响区缓慢冷却。风力超过4级，应采取挡风措施；焊后未冷却的接头，应避免碰到冰雪。

3.3.2钢结构为防止焊接裂纹，应预热、预热以控制层间温度。当工作地点温度在0℃以下时，应进行工艺试验，以确定适当的预热，后热温度。

4、质量标准

4.1一般规定

4.1.1本章适用于钢结构制作和安装中的钢构件焊接和焊钉焊接的工程质量验收。

4.1.2钢结构焊接工程可按相应的钢结构制作或安装工程检验批的划分原则划分为一个或若干个检验批。

4.1.3碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度、低合金结构钢应在完成焊接24h以后，进行焊缝探伤检验。

4.1.4焊缝施焊后应在工艺规定的焊缝及部位打上焊工钢印。

4.2钢构件焊接工程

I主控项目

4.2.1焊条、焊丝、焊剂、电渣焊熔嘴等焊接材料与母材的匹配应符合设计要求及国家现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81的规定。焊条、焊剂、药芯焊丝、熔嘴等在使用前，应按其产品说明书及焊接工艺文件的规定进行烘焙和存放。

检查数量:全数检查。

检验方法:检查质量证明书和烘焙记录。

4.2.2焊工必须经考试合格并取得合格证书。持证焊工必须在其考试合格项目及其认可范围内施焊。

检查数量:全数检查。

检验方法:检查焊工合格证及其认可范围、有效期。

4.2.3施工单位对其首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等，应进行焊接工艺评定，并应根据评定报告确定焊接工艺。

检查数量:全数检查。

检验方法:检查焊接工艺评定报告。

4.2.4设计要求全焊透的一、二级焊缝应采用超声波探伤进行内部缺陷的检验，超声波探伤不能对缺陷作出判断时，应采用射线探伤，其内部缺陷分级及探伤方法应符合现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB11345或《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》GB3323的规定。

焊接球节点网架焊缝、螺栓球节点网架焊缝及圆管T、K、Y形节点相关线焊缝，其内部缺陷分级及探伤方法应分别符合国家现行标准《焊接球节点钢网架焊缝超声波探伤方法及质量分级法》JBJ/T3034.1、《螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤方法及质量分级法》JBJ/T3034.2、《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81的规定。

一级、二级焊缝的质量等级及缺陷分级应符合表4.2.4的规定。

检查数量:全数检查。

检验方法:检查超声波或射线探伤记录。

表4.2.4 一、二级焊缝质量等级及缺陷分级

焊缝质量等级 一级 二级

内部缺陷超声波探伤 评定等级 Ⅱ Ⅲ

检验等级 B级 B级

探伤比例 100％ 20％

内部缺陷射线探伤 评定等级 Ⅱ Ⅲ

检验等级 AB级 AB级

探伤比例 100％ 20％

注：探伤比例的计数方法应按以下原则确定：(1)对工厂制作焊缝，应按每条焊缝计算百分比，且探伤长度应不小于200mm，当焊缝长度不足200mm时，应对整条焊缝进行探伤；(2)对现场安装焊缝，应按同一类型、同一施焊条件的焊缝条数计算百分比，探伤长度应不小于200mm，并应不少于1条焊缝。

4.2.5T形接头、十字接头、角接接头等要求熔透的对接和角对接组合焊缝，其焊脚尺寸不应小于t/4(图4.2.5a、b、c)；设计有疲劳验算要求的吊车梁或类似构件的腹板与上翼缘连接焊缝的焊脚尺寸为t/2(图4.2.5d)，且不应大于10mm。焊脚尺寸的允许偏差为0～4mm。

检查数量:资料全数检查；同类焊缝抽查10%，且不应少于3条。

检验方法:观察检查，用焊缝量规抽查测量。

图4.2.5焊脚尺寸

4.2.6焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。一级、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。且一级焊缝不得有咬边、未焊满、根部收缩等缺陷。

检查数量:每批同类构件抽查10%，且不应少于3件；被抽查构件中，每一类型焊缝按条数抽查5%，且不应少于1条；每条检查1处，总抽查数不应少于10处。

检验方法:观察检查或使用放大镜、焊缝量规和钢尺检查，当存在疑义时，采用渗透或磁粉探伤检查。

Ⅱ一般项目

4.2.7对于需要进行焊前预热或焊后热处理的焊缝，其预热温度或后热温度应符合国家现行有关标准的规定或通过工艺试验确定。预热区在焊道两侧，每侧宽度均应大于焊件厚度的1.5倍以上，且不应小于100mm；后热处理应在焊后立即进行，保温时间应根据板厚按每25mm板厚1h确定。

检查数量:全数检查。

检验方法:检查预、后热施工记录和工艺试验报告。

4.2.8二级、三级焊缝外观质量标准应符合本规范附录A中表A.0.1的规定。三级对接焊缝应按二级焊缝标准进行外观质量检验。

检查数量:每批同类构件抽查10%，且不应少于3件；被抽查构件中，每一类型焊缝按条数抽查5%，且不应少于1条；每条检查1处，总抽查数不应少于10处。

检验方法:观察检查或使用放大镜、焊缝量规和钢尺检查。

4.2.9焊缝尺寸允许偏差应符合本规范附录A中表A.0.2的规定。

检查数量:每批同类构件抽查10%，且不应少于3件；被抽查构件中，每种焊缝按条数各抽查5%，但不应少于1条；每条检查1处，总抽查数不应少于10处。检验方法:用焊缝量规检查。

4.2.10焊成凹形的角焊缝，焊缝金属与母材间应平缓过渡；加工成凹形的角焊缝，不得在其表面留下切痕。

检查数量:每批同类构件抽查10%，且不应少于3件。

检验方法:观察检查。

4.2.11焊缝感观应达到:外形均匀、成型较好，焊道与焊道、焊道与基本金属间过渡较平滑，焊渣和飞溅物基本清除干净。

检查数量:每批同类构件抽查10%，且不应少于3件；被抽查构件中，每种焊缝按数量各抽查5%，总抽查处不应少于5处。

检验方法:观察检查。

钢结构制作(安装)焊接工程质量检验标准

项目 序号 项目 允许偏差(mm)检 验 方 法

主控项目 1 焊接材料品种、规格 第4.3.1条 检查产品合格证明文件、中文标志及检验报告（全数检查）焊接材料复验 第4.3.2条 检查复试报告（全数检查）材料匹配 第5.2.1条 检查质量证明书和烘焙记录（全数检查）焊工证书 第5.2.2条 检查焊工合格证及其认可范围、有效期（所有焊工）5 焊接工艺评定 第5.2.3条 检查焊接工艺评定报告（全数检查）内部缺陷 第5.2.4条 检查焊缝探伤纪录（全数检查）组合焊缝尺寸 第5.2.5条 观察检查、焊缝量规抽查测量（资料全数检查，同类焊缝抽查10%，且≥3处）焊缝表面缺陷 第5.2.6条 观察检查或使用放大镜、焊缝量规和钢尺检查，必要时，采用渗透或磁粉探伤检查

—般项目 1 焊接材料外观质量 第4.3.4条 观察检查（按量抽查1%，且≥10包）2 预热和后热处理 第5.2.7条 检查试验报告（全数检查）焊缝外观质量 第5.2.8条 观察检查或使用放大镜、焊缝量规和钢尺检查（第5.2.8条）焊缝尺寸偏差 第5.2.9条 观察检查第（5.2.9条）凹形角焊缝 第5.2.10条 观察检查（同类构件抽查10%，且≥3件）6 焊缝感观 第5.2.11条 观察检查（第5.2.11条）

5、成品保护

5.1焊后不准撞砸接头，不准往刚焊完的钢材上浇水。低温下应采取缓冷措施。

5.2不准随意在焊缝外母材上引弧。

5.3各种构件校正好之后方可施焊，并不得随意移动垫铁和卡具，以防造成构件尺寸偏差。隐蔽部位的焊缝必须办理完隐蔽验收手续后，方可进行下道隐蔽工序。

5.4低温焊接不准立即清渣，应等焊缝降温后进行。

6、应注意的质量问题

6.1尺寸超出允许偏差：对焊缝长度、宽度、厚度不足，中心线偏移，弯折等偏差，应严格控制焊接部位的相对位置尺寸，合格后方准焊接，焊接时精心操作。

6.2焊缝裂纹：为防止裂纹产生，应选择适合的焊接工艺参数和施焊程序，避免用大电流，不要突然熄火，焊缝接头应搭接10～15mm，焊接中不允许搬动、敲击焊件。

6.3表面气孔：焊条按规定的温度和时间进行烘焙，焊接区域必须清理干净，焊接过程中选择适当的焊接电流，降低焊接速度，使熔池中的气体完全逸出。

6.4焊缝夹渣：多层施焊应层层将焊渣清除干净，操作中应运条正确，弧长适当。注意熔渣的流动方向，采用碱性焊条时，必须使熔渣留在熔渣后面。

7、质量记录

7.1焊接材料质量证明书。

7.2焊工合格证及编号。

7.3焊接工艺试验报告。

7.4焊接质量检验报告、超声波、射线探伤记录。

7.5设计变更、洽商记录。

7.6隐蔽工程验收记录。

7.7其它技术文件。

8、安全环保措施

8.1电焊机外壳，必须接地良好，其电源的装拆应由电工进行。

8.2电焊机要设单独的开关。开关应放在防雨的闸箱内，拉合时应戴手套侧向操作。

8.3焊钳与把线必须绝缘良好。连接牢固，更换焊条应戴手套。在潮湿的地点工作，应站在绝缘胶板或木板上。

8.4严禁在带压力的容器或管道上施焊，焊接带电的设备必须先切断电源。

8.5焊接贮存过易燃、易爆、有毒物品的容器或管道，必须清除干净．并将所有孔口打开。

8.6在密闭金属容器内施焊时，容器必须可靠接地，通风良好，并应有人监护。严禁向容器内输入氧气。

8.7焊接预热工件时，应有石棉布或档板等隔热措施。

8.8把线、地线，禁止与钢丝绳接触，更不用钢丝绳或机电设备代替零线。所有地线接头必须连接牢固。

8.9更换场地转动把线时，应切断电源，并不得手持把线爬梯登高。

8.10清除焊渣、采用电弧气刨清根时，应戴防护眼镜或面罩，防止铁渣飞溅伤人。

8.11多台焊机在一起集中施焊时，焊接平台或焊件必须接地。并应有隔光板。

8.12钍钨极要放置在密闭铅盒内，磨削钍钨极时，必须戴手套、口罩，并将粉尘及时排除。

8.13二氧化碳气体预热器的上壳应绝缘，端电压不应大于36伏。

8.14雷雨时，应停止露天焊接作业。

8.15施焊场地周围应清易燃易爆物品，或进行覆盖、隔离。

8.16必须在易燃易燃气体或液体扩散区施焊时，应经有关部门检试许可后。方可施焊。

焊接结构装配技术操作规程 篇10

1、主题内容和适用范围

本标准规定了焊接结构件装配的操作规程

本标准适用于本厂各种焊接结构的装配

2、引用标准

YB/JQ   101.1    钢铁企业机修设备制造通用技术条件   焊接结构件

3、准备工作

3．1熟悉图纸和工艺文件，了解焊接结构的特点和技术要求，考虑装配措施、装配顺序。

3．2根据焊接结构的要求，并结合车间情况，选择合理的装配作业场地。准备好装配平台，装配用工具和胎夹具。自制胎夹具应有以下要求：

3．2．1结构简单，使用方便，能够保证产品精度要求。

3．2．2装拆方便，安全可靠。

3．2．3尽可能做成通用的胎夹具。

3．3根据图纸检查零件尺寸、数量是否符合规定，对于领用的标准件、外购件必须是验收合格品，不合格的不能使用。

3．4装配零件必须清理、矫正

3．4．1气割零件的边缘和气割焊接坡口面应清除挂渣飞溅，对重要的焊接头，其坡面必须用砂轮打磨光亮。

3．4．2手工焊焊缝两侧10 mm内，应将氧化皮油污及其他脏物清除干净。

3．4．3对于自动焊焊缝和角焊缝，应将焊缝两侧30—40 mm范围内的铁锈、油污等脏物清除。

3．4．4零件必须矫正，并符合图纸和工艺的要求，才可用于装配。

3．5根据零件的材质、板厚选取合适的定位焊方法，并调整好相应的工艺参数。

4、装配

4．1为保证质量，根据焊接结构的形状特点，应尽量选用以下的装配方法：

4．1．1按预先划好的位置线或地样进行装配。

4．1．2按档板、定位夹具、胎型进行装配。

4．1．3按预先制作的工艺孔、槽及凸台等进行装配。

4．2大型复杂的结构先部分组装，后整体组装。

4．3对需在工地组装的焊接结构，按工艺规定进行装配。

4．4装配焊接结构的定位焊要焊牢，不得有缺陷。

4．4．1定位焊长度一般为5—30mm，间距按强度要求确定，一般约300—400mm。

4．4．2定位焊缝要对称，不得在焊缝交叉处定位焊，且要离开交叉处50mm左右定位焊。

4．4．3定位焊焊缝不许超过焊接要求焊缝的1/2高度。

4．4．4定位焊焊缝出现裂纹，必须铲除重焊。

4．4．5定位焊要用与正式焊接同型与的焊条，焊条直径可根据工作厚度选取（见表1）

表1           定位焊焊条规格

4．5装配时要充分注意焊接变形对几何尺寸的影响，采取必须的措施。

4．5．1按工艺要求严格控制焊缝的装配间隙。

4．5．2装配时相邻焊缝间距不得小于300 mm。

4．6拼接装配

4．6．1拼接要在平台上进行，接口间隙按工艺要求，板面错移不大于2 mm。

4．6．2除工艺要求外，凡20 mm以上钢板拼接须在接口处放置与接口形式相同的引弧板、熄弧板，长度水小于50 mm。

4．6．3V型坡口的板斜拼接，必须考虑收缩弯曲，需在装配时顶弯，其两头坡度1：200间隙2 mm。

4．6．4对接接头错偏量应小于钢板厚度的1/20，但最大不超过2 mm。

4．7装配搭接接头，长度偏差不大于+5 mm、-2 mm。

4．8圆形管状工件装配

4．8．1先对直缝，后对腰缝，必须两头平齐，曲率均匀。

4．8．2相邻两节圆筒的纵焊缝要错开，其错开距离不小于200 mm。

4．8．3圆节的曲率用2/5—1/3圆周的样板检测，检测合格后再点固。

4．9各种型钢接头装配，必须按照工艺要求进行。

4．10装配好的结构，应在其变形的方向施加外力，造成限制变形的条件，或反变形。若结构对称，可将两结构件背面联在一起，以减少焊接变形。

智能化机器人焊接技术研究进展 篇11

关键词：智能化；机器人焊接技术；发展趋势；制造业

引言

现代科学技术的发展，传统焊接技术也已经发生了天翻地覆的变化，已经从过去单纯的手工式的焊接转变而智能化的操作，并且随着先进制造技术的发展，焊接技术的自动化、智能化得到了显著提升，无论是焊接精度、效率都得到了快速发展与提高，可以说未来智能化机器人焊接技术的发展是大势所趋，必然会在大部分的制造业中取代传统的手工焊接。从上世纪六十年代至今，焊接机器人控制与发展主要经历了三个阶段，包括示教再现阶段、离线编程阶段和自主编程阶段。而现代计算机控制技术以及智能化微处理技术的发展，也进一步提升了智能化机器人焊接技术的发展速率，未来的智能化机器人不仅仅是能够按照预先的编程进行运行和焊接，同时也能够实现多项命令下的同时操作以及良好的应变能力，由此更加智能化、柔性化的进行加工和生产。

1.人焊接智能化技术的主要构成

现代焊接技术具有典型多学科交叉融合的特点，将现代智能技术引入到传统焊接应用中国，通过微处理技术和计算机技术，将预先程序事先植入到焊接机器人中，从而实现了其行为的自主性，由此使得其能够执行一系列复杂的动作，并且由于计算机的操控可以对其行为以及环境进行实时监控，从而保证了行为的有效性以及故障的可追溯性。可以说智能化机器人焊接技术是多种技术的集成，实现了远程监控管理、统一调度规划等多项功能，让现代焊接效率更高，流程更清晰，分工更明确，同时也更加便于管理与协调，仅仅需要通过改变一定的程序就能够实现整体的焊接模式和机器人行为，无疑与传统单一的机器人焊接而言有了长足的进步。

2.基于直接视觉信息的机器人焊接任务自主规划技术

传统的机器人焊接其往往非常单一，只能够做一些比较单调的动作。而智能机器人的出现，特别是基于视觉信息的机器人的诞生，无疑让智能化焊接技术得到了飞跃发展，其不仅仅是能够对单一动作以及命令的执行，更为重要的是其能够实现现代运动力学的多种负责行为，特别是弧焊技术，基于多关节设置，让整个焊接变得更加柔性化。其关键技术通常包括视觉传感器的设计以及焊缝信息的获取问题、规划控制器的设计问题。利用微处理芯片技术，应用设置的关节动感接收装置和复杂的程序编程以及中央处理装置，弧焊机器人能够依据CAD图纸以及模拟仿真人类行为，从而依据相应的红外线触控与触感技术，精确实现焊接任务。

从现有的技术发展现状而言，应用中的焊接机器人离线编程与规划系统依赖于CAD图纸输入焊缝及工艺信息，其已经能够实现具有一定精度需求的任务，但是由于本身的运动更多是一种表面的，受制于自身庞大的机械关节，使得其在实际的转向以及变形过程中依然受到了限制，而这也是未来弧焊技术发展的主要方向。弧焊智能化机器人不仅仅要依赖于CAD图纸输入等等，还要学会模仿人类的行为，模仿有经验的焊接技术人员了解其焊接手法和不同的动态运动轨迹，结合不同的装备参数进行自主的焊接行为的选择，根据周围环境的变化以及变量的选择，更好的提升焊接要求和有效性，由此就要在智能化机器人焊接技术的设置过程中注重与提高关节灵活程度，将其外部设计更加的小巧玲珑，同时增加内部环境辨识技术，充分对不同的环境以及设备进行观察和了解。

3.智能化机器人焊接柔性制造单元/系统及其应用

针对焊接柔性制造单元/系统在宏观上具有离散性，在微观上具有连续性。焊接柔性制造系统其应用多多个Agent间的相互协调来提升整体设备的协调性，从而使得智能化机器人更加的灵活，嫩巩固更好的适应多种工种、特别是复杂公众的要求，例如造船、航天制造业、电子精密仪器等等的焊接，以此提升其本身的应用范围，同时从现有的部分行业例如汽车领域的应用来看，取得了良好的效果，这也说明未来其应用的潜力，可以更好地在远程监控条件下，实现复杂项目的焊接，更加有效的降低了企业本身的人力资本以及额外的成本的支出。

4.机器人焊接的焊缝跟踪与导引技术

这是又一项未来智能化机器人焊接技术的发展趋势，其能够对现有的焊缝进行跟踪，依据实现设定的初始焊位导引进行特定的项目操作，其相对于传统的机器人焊接而言，可以更好地根据不同环境下目标的实际体积、焊缝大小以及环境变化所带来的具体的焊缝状态的改变，而进行针对性的焊接，依据传感器收到的信息进行实施控制与修正机器人的操作，无疑大大提高了焊接精度，提高了整体智能化机器人的应用范围，将传统的焊接技术应用到各个环境下，避免了传统环境变化下的焊接方式与精度的缺失，以此为未来高空作业、高温作业或是极寒天气下作业奠定了基础，更好的依据物体实际形态而进行针对性的焊接作业，进而保证了工人能够避免恶劣条件下的作业，而仅仅需要通过远程操控就能够实现上述环境下的焊接，减少了工作的危险性，提高了整个制造、生产行业的工作环境的安全性。

5.结束语

现代科学技术的发展，传统焊接技术也已经发生了天翻地覆的变化。可以说，智能化机器人焊接技术的发展必然会在大部分的制造业对于传统人工焊接的取代，其无论是精度、使用效率还是企业成本支出都将得到优化。上述技术虽然部分已经在实践中得到应用，但是其中的应用依然存在一定的限制，同时现有技术还存在一定的不成熟之处，需要未来的企业与研究人员结合现代企业实际需求和不同的外部环境进行针对性的改善，从而更好地服务于现代制造业、建筑业的生产与发展需求。

参考文献：

[1] 黄政艳.焊接机器人的应用现状与技术展望[J].装备制造技术. 2007（03）

[2] 邓喜培.智能化焊接技术[J].中国高新技术企业. 2007（07）

[3] 吴志亚.机器人焊接智能化技术浅析[J].廊坊师范学院学报（自然科学版）. 2008（05）

焊接机器人结构设计分析的论文 篇12

1 焊装仿真软件简介

目前, 应用于汽车焊接仿真的主要软件有Tecnomatix、Robotics和DELMIA等, 利用仿真软件能将设计者的思想清晰直观地反映在三维软件中, 并通过仿真验证最终得出详细准确的数据。利用软件能大大提高工艺人员的设计效率及质量, 在数字化环境下提前发现工艺设计中存在的问题, 有效地避免发生错误, 降低车身项目的投资, 缩短焊装线调试周期。

2 机器人的选型

2.1 焊装机器人结构介绍

2.1.1 焊接机器人的分类

焊接机器人按焊接方式不同可分为点焊机器人和弧焊机器人。按机器人的放置位置不同可分为地面机器人和顶置机器人。机器人模型结构见图1。

2.1.2 焊接机器人的结构组成

常规焊接机器人为六轴式机械结构 (图2) , 大致分为以下几个部分。

a.机座:机器人的基础部分, 起支承作用。对于固定式机器人, 可直接连接在地面上;对于移动式机器人 (7轴滑动机器人) , 则安装在移动机构上。

b.臂部:连接机身和手腕的部分, 主要作用是改变手部的空间位置, 满足机器人的作业空间, 并将各种载荷传递到机座。

c.手腕:连接手部和手臂的部分, 主要作用是改变手部的空间方向和将作业载荷传递到手臂。

d.手部:机器人为了作业, 在手腕上配置了操作机构, 有时也称作手抓或末端操作器。

2.1.3 焊接机器人的属性

机器人的属性包括型号、控制器类型、控制轴、手腕部最大可搬运质量、重复定位精度、机构质量、运动半径、各轴的动作范围、最高运动速度等。FANUC焊接机器人属性参数见表1。

因为不同的焊接工况对机器人的属性要求不同, 所以需要在工艺设计及工艺仿真验证的过程中根据工艺需求选择对应属性参数的机器人。

2.2 机器人选型的流程

2.2.1 机器人数量的确定

根据工艺规划及焊点布局, 确定机器人的数量及各机器人在工位中的大致布局。

2.2.2 机器人结构类型确定

根据机器人所携带焊钳的焊接姿态及焊点的位置, 确定机器人是地面机器人还是顶置机器人。

2.2.3 机器人运动半径预估

根据机器人焊接时焊点范围的大小及焊钳进、出路径的范围, 粗略估计所需机器人的运动半径。

2.2.4 机器人负载确定

根据机器人所携带焊钳或抓具的质量确定机器人的额定负载。

2.2.5 机器人型号预定

根据运动半径及负载值预选机器人型号。

2.2.6 仿真确认

将预定型号的机器人导入到仿真软件中进行运动仿真, 验证所选的机器人是否能满足工艺需求。

机器人仿真流程见图3。

2.3 机器人选型原则

2.3.1 数量与布置

a.在满足节拍要求的情况下, 机器人数量尽可能地少。

b.同一工位, 平面布置的机器人数量原则上每米工位间距不超过1台。如工位间距为4 m, 机器人数量不超过4台;工位间距为6 m, 机器人数量不超过6台。空间布置的机器人数量原则上每米工位间距不超过1.5台。

c.若机器人工位与人工工位相邻, 则机器人的布置位置距离人工工位区域的间距不得小于1.5 m, 并且必须有安全隔离护栏, 以提高安全性。

d.机器人的站位高度原则上不得超过5 m, 如站位过高, 不容易保证机器人安装底座或龙门架的稳定性、安全性, 且容易与车间的二层平台结构干涉。

e.机器人的站位不得占用或影响工艺布局中的物流通道或人行道。

2.3.2 型号

a.优先选择常用或通用型号, 减少预期投资和后期维修保养费用。

b.优先选用地面机器人, 其次为顶置机器人。

c.机器人型号规格最少化, 提高通用性和互换性。常用品牌机器人型号见表2。

2.3.3 姿态与路径

a.在机器人运动过程中, 6个轴的任一轴不允许有超过极限位置 (95%) 的情况。

b.避免机器人处于反置操作状态, 见图4。

c.避免机器人处于完全的伸展及蜷缩状态, 见图5、图6。

d.在保证与工件和工装无干涉的状态下, 机器人的运动路线应最短化。

e.机器人工作停止状态最好为HOME位置 (即各轴处于运动区间的中间位置) 。

2.3.4 联动性

a.工位内部各机器人运动时序要满足工艺流程的要求。

b.在机器人运动过程中, 每台机器人 (或焊钳) 之间的安全距离应在100 mm以上, 对于线缆或气管缠绕的部位, 安全距离应扩大到200 mm以上。

2.3.5 节拍

a.工位内全部工艺操作时间之和要在节拍要求范围内, 同时要预留5%余量。

b.工位内各机器人的操作时间要均衡, 避免工作量相差过大 (通常不应超过10%) , 以提高机器人的利用率。

2.3.6 安全围栏

a.安全围栏的位置要充分考虑机器人最大操作角度, 保证避让安全距离在200 mm以上。

b.安全围栏开门位置原则上要避开机器人运动轨迹。

2.3.7 修模器

a.原则上每台机器人都要配有专用的修模器, 在机器人距离较近且空间紧张的情况下, 如果焊钳电极形式相同, 可以共用修模器, 但是最多只能2台机器人共用1个修模器。

b.机器人的修模位置应该在机器人较好的姿态 (距离HOME位置不超过1 m) 下, 以保证修模时的稳定性。

3 结束语

机器人的焊接仿真选型, 要从工艺性、机器人利用率、节拍、安全等多方面考虑, 只有经过全面精细的仿真验证, 才能得出与最终现场实物型号一致的机器人。正确的仿真选型, 可有效地避免后期的工艺变更, 对项目低投资、短周期运行具有重要的意义。

摘要：机器人自动化焊接已成为汽车车身焊接的普遍应用方法。由于机器人采购的周期比较长, 所以一般在焊装线工艺规划初期就要对机器人的型号进行仿真确认。为了提高机器人仿真选型的一次准确性, 从焊接机器人结构、仿真选型流程及选型原则几个方面介绍了机器人选型的流程及方法。

关键词：汽车,焊接,仿真,机器人,选型

参考文献