機(jī)器人焊接課件：板-板對(duì)接接頭機(jī)器人平焊及其優(yōu)化

機(jī)器人焊接

板-板對(duì)接接頭機(jī)器人平焊及其優(yōu)化項(xiàng)目任務(wù)

板-板對(duì)接接頭機(jī)器人平焊及其優(yōu)化學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖燈塔傳承任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展拓展閱讀知識(shí)測(cè)評(píng)任務(wù)5.1板-板對(duì)接接頭機(jī)器人平焊任務(wù)編程5.1.1

機(jī)器人直線焊接軌跡示教5.1.2機(jī)器人焊接條件示教任務(wù)5.2板-板對(duì)接接頭機(jī)器人平焊工藝優(yōu)化5.2.1

對(duì)接焊縫的成形質(zhì)量5.2.2焊接機(jī)器人編程指令5.2.3機(jī)器人任務(wù)程序編輯5.1.3機(jī)器人焊接動(dòng)作次序示教5.1.4機(jī)器人焊接任務(wù)程序驗(yàn)證知識(shí)、能力、素養(yǎng)目標(biāo)能夠舉例說(shuō)明常見(jiàn)的機(jī)器人焊接缺陷及調(diào)控對(duì)策。能夠說(shuō)明機(jī)器人焊接條件的配置原則。能夠使用機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令和焊接指令完成直線焊縫的任務(wù)編程。知識(shí)目標(biāo)返回目錄拓展閱讀任務(wù)實(shí)施知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)提出學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)1/43技能目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)能夠熟練配置直線焊縫機(jī)器人焊接條件。能夠根據(jù)焊接缺陷合理編輯直線焊縫機(jī)器人任務(wù)程序。能夠靈活使用示教盒驗(yàn)證機(jī)器人任務(wù)程序。講述大國(guó)工匠艾愛(ài)國(guó)故事，養(yǎng)成不畏艱難、一絲不茍和團(tuán)結(jié)協(xié)作的職業(yè)素養(yǎng)。堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。學(xué)習(xí)焊接機(jī)器人功能軟件包設(shè)置，借助仿真技術(shù)，充分發(fā)揮學(xué)

生的主動(dòng)性與創(chuàng)造性。返回目錄學(xué)習(xí)導(dǎo)圖任務(wù)實(shí)施任務(wù)分析知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)提出學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)2/43燈塔傳承3/43秉持“做事情要做到極致、做工人要做到最好”的信念，在焊工崗位奉獻(xiàn)50多年，多次參與我國(guó)重大項(xiàng)目焊接技術(shù)攻關(guān)，攻克數(shù)百個(gè)焊接技術(shù)難關(guān)。先后獲得“全國(guó)十大杰出工人”“七一勛章”“全國(guó)道德模范”等稱號(hào)，榮獲2021年“大國(guó)工匠年度人物”。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)圖燈塔傳承任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析艾愛(ài)國(guó)多年來(lái)，艾愛(ài)國(guó)為國(guó)內(nèi)多家企業(yè)攻克400多項(xiàng)焊接技術(shù)難題，改進(jìn)焊接工藝100多項(xiàng)。從世界最長(zhǎng)跨海大橋—港珠澳大橋，到亞洲最大深水油氣平臺(tái)—南海荔灣綜合處理平臺(tái)，再到目前正在進(jìn)行的國(guó)家重點(diǎn)工程—深中通道，艾愛(ài)國(guó)都參與了施工難題攻堅(jiān)并出色完成任務(wù)。返回目錄5.1板-板對(duì)接接頭機(jī)器人平焊任務(wù)編程任務(wù)實(shí)施任務(wù)分析知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)提出學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)4/43從力學(xué)角度看，對(duì)接接頭是較為理想的接頭形式，其受力狀況較好，應(yīng)力集中較小，能承受較大的靜載荷和動(dòng)載荷，是焊接結(jié)構(gòu)中常用的一種接頭形式。根據(jù)板材厚度、焊接方法和坡口形式的不同，可將對(duì)接接頭分為不開(kāi)坡口（I形，板厚≤3mm）對(duì)接接頭和開(kāi)坡口（如V形、X形、U形等，板厚>3mm）對(duì)接接頭兩種類型。本任務(wù)使用富氬氣體（如Ar80%+CO220%）、直徑為1.0mm的ER50-6實(shí)心焊絲和FANUC焊接機(jī)器人，完成尺寸為200mm×50mm×1.5mm的兩塊碳素鋼試板（如Q235）的板-板對(duì)接接頭機(jī)器人平焊，單面焊雙面成形，焊縫美觀飽滿，余高≤1.5mm，焊接變形控制合理。任務(wù)提出L×W×δ200mm×50mm×1.5mm1.5返回目錄5.1.1機(jī)器人直線焊接軌跡示教任務(wù)實(shí)施任務(wù)分析知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)提出學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)5/43機(jī)器人完成直線焊縫焊接一般僅需示教兩個(gè)關(guān)鍵位置點(diǎn)（直線的兩端點(diǎn)），且直線結(jié)束點(diǎn)的動(dòng)作類型（或插補(bǔ)方式）為直線動(dòng)作。直線軌跡示意返回目錄5.1.1機(jī)器人直線焊接軌跡示教任務(wù)實(shí)施任務(wù)分析知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)提出學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)5/43FANUC機(jī)器人直線軌跡焊接區(qū)間示教要領(lǐng)FANUC機(jī)器人直線軌跡任務(wù)程序示例5.1.2機(jī)器人焊接條件示教

（1）直線焊縫機(jī)器人焊接的關(guān)鍵參數(shù)6/43任務(wù)實(shí)施任務(wù)分析知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)提出學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)05電弧電壓指電弧兩端（兩電極）之間的電壓，其與焊接電流匹配與否直接影響焊接過(guò)程穩(wěn)定性和最終焊接質(zhì)量。通常電弧電壓越高，焊接熱量越大，焊絲熔化速度越快，焊接電流也越大。04焊接速度指單位時(shí)間內(nèi)完成的焊縫長(zhǎng)度，是影響焊接質(zhì)量和效率的又一重要因素。焊接熱量的計(jì)算公式：Q熱量=I2Rt，式中，I為焊接電流，R為電弧及焊絲干伸長(zhǎng)度的等效電阻，t為焊接時(shí)間。03焊接電流指焊接時(shí)流經(jīng)焊接回路的電流，是影響焊接質(zhì)量和效率的重要因素之一。通常根據(jù)待焊工件的板厚、材料類別、坡口形式、焊接位置、焊絲直徑和焊接速度等參數(shù)配置合理的焊接電流。02保護(hù)氣體流量保護(hù)氣體的種類及其氣體流量大小是影響焊接質(zhì)量的重要因素之一。通常依據(jù)噴嘴形狀、接頭形式、焊絲干伸長(zhǎng)度、焊接速度等調(diào)整保護(hù)氣體流量。01焊絲干伸長(zhǎng)度指焊絲從導(dǎo)電嘴端部到工件表面的距離。保持焊絲干伸長(zhǎng)度不變是保證弧長(zhǎng)穩(wěn)定和焊接過(guò)程穩(wěn)定性的重要因素之一。對(duì)于不同直徑、不同電流、不同材料的焊絲，允許使用的焊絲干伸長(zhǎng)度是不同的。返回目錄5.1.2機(jī)器人焊接條件示教

（2）手動(dòng)調(diào)節(jié)焊絲干伸長(zhǎng)度方法6/43任務(wù)實(shí)施任務(wù)分析知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)提出學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)鋼質(zhì)儲(chǔ)氣瓶閥門，打開(kāi)氣體閥門，壓力表指針顯示壓縮保護(hù)氣體壓力，（1）打開(kāi)儲(chǔ)氣瓶閥門在手動(dòng)模式下，同時(shí)點(diǎn)按【上檔鍵】+【檢氣鍵】組合鍵，啟用保護(hù)氣流檢查功能，隨后可以聽(tīng)到焊槍噴嘴出口處氣體噴出的聲音。此時(shí)調(diào)節(jié)儲(chǔ)氣瓶節(jié)流閥的流量調(diào)節(jié)旋鈕，使流量指示浮球穩(wěn)定在合適刻度范圍內(nèi)。（2）激活檢氣功能返回目錄5.1.2機(jī)器人焊接條件示教

（3）焊接電流6/43任務(wù)實(shí)施任務(wù)分析知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)提出學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)鋼質(zhì)儲(chǔ)氣瓶閥門，打開(kāi)氣體閥門，壓力表指針顯示壓縮保護(hù)氣體壓力，（1）打開(kāi)儲(chǔ)氣瓶閥門在手動(dòng)模式下，同時(shí)點(diǎn)按【上檔鍵】+【檢氣鍵】組合鍵，啟用保護(hù)氣流檢查功能，隨后可以聽(tīng)到焊槍噴嘴出口處氣體噴出的聲音。此時(shí)調(diào)節(jié)儲(chǔ)氣瓶節(jié)流閥的流量調(diào)節(jié)旋鈕，使流量指示浮球穩(wěn)定在合適刻度范圍內(nèi)。（2）激活檢氣功能返回目錄5.1.2機(jī)器人焊接條件示教

（3）手動(dòng)調(diào)節(jié)焊接保護(hù)氣體方法6/43任務(wù)實(shí)施任務(wù)分析知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)提出學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)在手動(dòng)模式下，點(diǎn)按【送絲鍵】，焊絲沿導(dǎo)絲管和導(dǎo)電嘴向前送出。若同時(shí)長(zhǎng)按【上檔鍵】+【送絲鍵】組合鍵2s以上，點(diǎn)動(dòng)送絲速度切換為高速送出。（1）點(diǎn)動(dòng)送絲在手動(dòng)模式下，點(diǎn)按【退絲鍵】，焊絲沿導(dǎo)絲管和導(dǎo)電嘴向后回抽。若同時(shí)長(zhǎng)按【上檔鍵】+【退絲鍵】組合鍵2s以上，點(diǎn)動(dòng)退絲速度切換為高速回抽。（2）點(diǎn)動(dòng)退絲返回目錄5.1.2機(jī)器人焊接條件示教

（4）調(diào)用焊接規(guī)范6/43任務(wù)實(shí)施任務(wù)分析知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)提出學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)①打開(kāi)焊接數(shù)據(jù)庫(kù)一覽界面。②輸入焊接數(shù)據(jù)庫(kù)編號(hào)。③確認(rèn)編號(hào)輸入信息。新建焊接數(shù)據(jù)庫(kù)①打開(kāi)焊接（弧焊）條件一覽界面。②進(jìn)入焊接（弧焊）條件詳細(xì)界面。③輸入焊接規(guī)范參數(shù)。配置焊接開(kāi)始和焊接結(jié)束規(guī)范①使用【方向鍵】移動(dòng)光標(biāo)指向焊接開(kāi)始點(diǎn)所在指令語(yǔ)句末尾，依次點(diǎn)選界面功能菜單（圖標(biāo)）欄的“選擇”→“焊接開(kāi)始[]”。②移動(dòng)光標(biāo)至WeldStart指令的第二要素，使用【數(shù)字鍵】輸入焊接數(shù)據(jù)庫(kù)的工藝規(guī)范（按【回車鍵】確認(rèn)工藝編號(hào)。插入焊接開(kāi)始和焊接結(jié)束指令返回目錄返回目錄5.1.3機(jī)器人焊接動(dòng)作次序示教拓展閱讀任務(wù)實(shí)施知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)提出學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)9/43

采用機(jī)器人焊接時(shí)，焊接電源一般選擇二步工作模式，整個(gè)焊接過(guò)程可以劃分為提前吹氣、引弧、焊接、弧坑處理、焊絲回?zé)?、熔敷檢測(cè)、滯后停止吹氣等九個(gè)階段，01當(dāng)機(jī)器人減速停止在焊接起始點(diǎn)處時(shí)，機(jī)器人控制器向焊接電源發(fā)出焊接開(kāi)始信號(hào)，保護(hù)氣路接通，進(jìn)入提前吹氣階段（T1）。03接觸引弧成功（T3）后，焊接電源進(jìn)入正常焊接狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生引弧成功信號(hào)并傳輸給機(jī)器人控制器，機(jī)器人加速移向下一示教點(diǎn)位置，根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整焊接參數(shù)，焊接過(guò)程焊接電源會(huì)按照機(jī)器人控制器配置的參數(shù)輸出電壓和送絲（T4）。05待弧坑處理完畢，焊接電源根據(jù)設(shè)置的回?zé)龝r(shí)間（T6）自動(dòng)完成焊絲回?zé)S后機(jī)器人控制器發(fā)出焊絲熔敷狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)（T7、T8），確認(rèn)是否發(fā)生粘絲。02提前吹氣結(jié)束后，進(jìn)入引弧階段，此階段焊接電源輸出空載電壓，送絲機(jī)構(gòu)開(kāi)始慢送絲，直至焊絲與工件接觸（T2，取決于焊絲端部距離工件的距離和慢送絲速度）。04焊接完成時(shí)，機(jī)器人減速停止在焊接結(jié)束點(diǎn)處，向焊接電源發(fā)出結(jié)束，焊接電源根據(jù)配置的收弧參數(shù)填充弧坑（T5，取決于弧坑處理時(shí)間）06粘絲檢測(cè)結(jié)束后，系統(tǒng)進(jìn)入滯后停止吹氣階段，當(dāng)預(yù)先設(shè)置的滯后吹氣時(shí)間（T9）到，整個(gè)焊接過(guò)程結(jié)束。返回目錄5.1.3機(jī)器人焊接動(dòng)作次序示教拓展閱讀任務(wù)實(shí)施知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)提出學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)9/43

標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人（弧焊）焊接動(dòng)作次序T1—提前吹氣時(shí)間T2—電弧檢測(cè)T3—引弧時(shí)間T4—焊接時(shí)間T5—弧坑處理時(shí)間T6—焊絲回?zé)龝r(shí)間T7—熔敷檢測(cè)延遲時(shí)間T8—熔敷檢測(cè)時(shí)間T9—滯后停止吹氣時(shí)間任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展任務(wù)分析機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡、焊接條件和動(dòng)作次序示教完成后，可以通過(guò)執(zhí)行單條指令（正向/反向單步程序驗(yàn)證）或連續(xù)指令序列（測(cè)試運(yùn)轉(zhuǎn)），確認(rèn)機(jī)器人TCP路徑和工藝性能。24/43FANUC機(jī)器人任務(wù)程序驗(yàn)證及測(cè)試運(yùn)轉(zhuǎn)返回目錄任務(wù)實(shí)施1、示教前的準(zhǔn)備

開(kāi)始任務(wù)示教前，需做如下準(zhǔn)備。任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展25/43核對(duì)試板厚度后，將鋼板待焊區(qū)域表面鐵銹和油污等雜質(zhì)清理干凈。試板表面清理執(zhí)行機(jī)器人控制器內(nèi)存儲(chǔ)的原點(diǎn)程序，讓機(jī)器人返回原點(diǎn)（如J5=-90°、J1=J2=J3=J4=J6=0°）。機(jī)器人原點(diǎn)確認(rèn)使用手工電弧焊（如氬弧焊）沿焊接線兩端將兩塊組對(duì)好的待焊試板定位焊點(diǎn)固。坡口組對(duì)點(diǎn)固選擇合適的夾具將待焊試板固定在焊接工作臺(tái)上。試板裝夾與固定參照設(shè)置焊接機(jī)器人工具坐標(biāo)系和工件（用戶）坐標(biāo)系編號(hào)。機(jī)器人坐標(biāo)系設(shè)置參照創(chuàng)建一個(gè)文件名為“Butt_weld”的焊接程序文件。新建任務(wù)程序返回目錄返回目錄任務(wù)實(shí)施2、運(yùn)動(dòng)軌跡示教機(jī)器人原點(diǎn)P[1]1）切換手動(dòng)模式。2）示教盒置有效狀態(tài)。3）記憶示教點(diǎn)P[1]。焊接臨近點(diǎn)P[2]1）消除報(bào)警信息2）調(diào)整機(jī)器人焊槍姿態(tài)。3）切換機(jī)器人點(diǎn)動(dòng)坐標(biāo)系。4）移至焊接臨近點(diǎn)。5）記憶示教點(diǎn)P[2]。焊接起始點(diǎn)P[3]1）移至焊接起始點(diǎn)。2）記憶示教點(diǎn)P[3]。焊接結(jié)束點(diǎn)P[4]1）移至焊接結(jié)束點(diǎn)。2）記憶示教點(diǎn)P[4]。任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展35/43返回目錄任務(wù)實(shí)施2、運(yùn)動(dòng)軌跡示教焊接回退點(diǎn)P[5]1）移至焊接回退點(diǎn)。2）記憶示教點(diǎn)P[5]。機(jī)器人原點(diǎn)P[1]1）記憶示教點(diǎn)P[6]。2）修改示教點(diǎn)位置變量。任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展36/43返回目錄任務(wù)實(shí)施3、焊接條件和動(dòng)作次序示教任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展37/43

本任務(wù)選用直徑為1.0mm的ER50-6實(shí)心焊絲，較為合理的焊絲干伸長(zhǎng)度為10～12mm，富氬保護(hù)氣體（Ar80%+CO220%）流量為15～20L/min，并通過(guò)“焊接導(dǎo)航功能”生成1.5mm厚碳素鋼對(duì)接焊縫的參考規(guī)范，如圖5-18所示。焊接結(jié)束規(guī)范（收弧電流）為參考規(guī)范的80%左右，焊接開(kāi)始和焊接結(jié)束動(dòng)作次序保持默認(rèn)。關(guān)于焊接條件和動(dòng)作次序的示教請(qǐng)參考本書5.1.2和5.1.3中的內(nèi)容。1.5mm厚碳素鋼機(jī)器人平板對(duì)接焊接規(guī)范（焊接導(dǎo)航）返回目錄任務(wù)實(shí)施4、程序驗(yàn)證與再現(xiàn)施焊任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展37/43

確認(rèn)機(jī)器人TCP路徑，需要依次進(jìn)行單步程序驗(yàn)證和連續(xù)測(cè)試運(yùn)轉(zhuǎn)。任務(wù)程序驗(yàn)證無(wú)誤后，方可再現(xiàn)施焊。通過(guò)RSR（機(jī)器人啟動(dòng)請(qǐng)求）遠(yuǎn)程方式自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)器人任務(wù)程序的步驟如下。在手動(dòng)模式下，點(diǎn)按【輔助菜單】鍵，選擇【中止程序】。中止執(zhí)行中的程序使用【一覽鍵】和【方向鍵】選擇并加載“RSR0001”程序。加載任務(wù)主程序移動(dòng)光標(biāo)至CALL指令參數(shù)處，選擇界面功能菜單（圖標(biāo)）欄的“選擇”，變更調(diào)用任務(wù)程序?yàn)锽utt_weld。調(diào)用任務(wù)子程序點(diǎn)按【上檔鍵】+【引弧鍵】組合鍵，界面左上角的狀態(tài)欄指示燈（燈亮），表明焊接引弧功能啟用。啟用焊接引弧功能點(diǎn)按【倍率鍵】，切換機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度的倍率檔位至100%。調(diào)整速度倍率點(diǎn)按焊接機(jī)器人系統(tǒng)外部集中控制盒上的【啟動(dòng)按鈕】，自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)執(zhí)行任務(wù)程序，機(jī)器人開(kāi)始焊接選擇自動(dòng)模式切換機(jī)器人控制器操作面板的【模式旋鈕】至“AUTO”位置（自動(dòng)模式）。選擇自動(dòng)模式示教盒置無(wú)效狀態(tài)。切換示教盒【使能鍵】至“OFF”位置（無(wú)效）。示教盒置無(wú)效狀態(tài)任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展38/43

本任務(wù)要求使用機(jī)器人平焊完成厚度為1.5mm的板-板對(duì)接接頭單面焊雙面成形，余高≤1.5mm，且合理控制焊接變形。待焊接結(jié)束、試板冷卻至室溫后，通過(guò)目視進(jìn)行焊縫外觀檢查，然后使用游標(biāo)卡尺和焊縫檢驗(yàn)尺等測(cè)量工具，記錄及評(píng)價(jià)機(jī)器人平焊質(zhì)量。板-板對(duì)接接頭機(jī)器人平焊試件外觀評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)返回目錄任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展38/43

板-板對(duì)接接頭機(jī)器人平焊試件外觀評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)注：1.表面氣孔等缺陷檢查采用5倍放大鏡。2.表面有裂紋、未熔合、未焊透和焊瘤等缺陷之一的，該試件外觀為0分。3.職業(yè)素養(yǎng)評(píng)分采取倒扣分形式：勞保穿戴不符合要求扣5分；安全操作不符合要求扣5分；文明生產(chǎn)不符合要求扣5分。返回目錄任務(wù)擴(kuò)展任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展當(dāng)遇到“口”字形等連續(xù)直線焊縫時(shí)，如何規(guī)劃?rùn)C(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)現(xiàn)拐角平滑焊接？？39/43返回目錄返回目錄5.2板-板對(duì)接接頭機(jī)器人平焊工藝優(yōu)化拓展閱讀任務(wù)實(shí)施知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)提出學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)

無(wú)論是手工焊接還是機(jī)器人焊接，焊接接頭的外觀成形和力學(xué)性能均需達(dá)標(biāo)，方能稱之為焊接質(zhì)量合格。換而言之，機(jī)器人焊接質(zhì)量的調(diào)控包含兩個(gè)維度：控形和控性。前者主要面向焊縫外觀成形而調(diào)控焊接參數(shù)；后者除成形要求外，還以接頭力學(xué)性能（如抗拉強(qiáng)度、沖擊韌性等）為參數(shù)優(yōu)化的目標(biāo)，焊接質(zhì)量要求明顯高于前者。

本任務(wù)針對(duì)上一任務(wù)中焊縫成形美觀、余高≤1.5mm且焊接變形控制合理的控形質(zhì)量要求，調(diào)整優(yōu)化機(jī)器人焊槍姿態(tài)、焊接電流和焊接速度等作業(yè)條件，適度減小焊縫背面余高和降低焊件彎曲變形，加深焊接機(jī)器人系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)對(duì)焊縫成形質(zhì)量的影響規(guī)律理解。任務(wù)提出29/43返回目錄5.2.1對(duì)接焊縫的成形質(zhì)量

針對(duì)焊接接頭的控形質(zhì)量要求，板-板對(duì)接接頭的焊縫成形質(zhì)量指標(biāo)主要包括焊縫寬度、余高、熔深等。板-板對(duì)接接頭焊縫的成形質(zhì)量指標(biāo)任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展30/43返回目錄5.2.1對(duì)接焊縫的成形質(zhì)量

雖然機(jī)器人焊接具有質(zhì)量穩(wěn)定、一致性好等優(yōu)點(diǎn)，但是若機(jī)器人路徑準(zhǔn)確度和焊接條件配置不合理時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)氣孔、咬邊、焊瘤和燒穿等外觀缺陷，這也正是需要經(jīng)常編輯新創(chuàng)建的機(jī)器人任務(wù)程序的原因。常見(jiàn)的機(jī)器人焊接（弧焊）外觀缺陷原因分析及調(diào)控方法任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展30/43類別外觀特征產(chǎn)生原因調(diào)整方法缺陷示例成形差焊縫兩側(cè)附著大量焊接飛濺，焊縫寬度及余高的一致性差，焊道斷續(xù)。1）導(dǎo)電嘴磨損嚴(yán)重，焊絲指向彎曲，焊接過(guò)程中電弧跳動(dòng)。2）焊絲干伸長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，焊接電弧燃燒不穩(wěn)定。3）焊接參數(shù)選擇不當(dāng)，導(dǎo)致焊接過(guò)程飛濺量大，熔深大小不一。1）更換新的導(dǎo)電嘴和送絲壓輪，校直焊絲。2）調(diào)整至合適的干伸長(zhǎng)度。3）選擇合適的焊接電流、電弧電壓和焊接速度。

返回目錄5.2.1對(duì)接焊縫的成形質(zhì)量

常見(jiàn)的機(jī)器人焊接（弧焊）外觀缺陷原因分析及調(diào)控方法任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展30/43類別外觀特征產(chǎn)生原因調(diào)整方法缺陷示例未焊透接頭根部未完全熔透。1）焊接電流過(guò)小，焊接速度太快，焊接熱輸入偏小，導(dǎo)致坡口根部無(wú)法受熱熔化。2）坡口間隙偏小，鈍邊偏厚，導(dǎo)致接頭根部很難熔透。1）調(diào)整至合適的焊接電流（送絲速度）和焊接速度。2）選擇合適的坡口角度及鈍邊

。

未熔合焊道與母材之間或焊道與焊道之間，未完全熔化結(jié)合。1）焊接電流過(guò)小，焊接速度太快，焊接熱輸入偏小，導(dǎo)致坡口或焊道受熱熔化不足。2）焊接電弧作用位置不當(dāng)，母材未熔化時(shí)已被液態(tài)熔敷金屬覆蓋。1）調(diào)整至合適的焊接電流（送絲速度）和焊接速度。2）調(diào)整至合適的焊槍傾角和電弧作用位置。（續(xù)）返回目錄5.2.1對(duì)接焊縫的成形質(zhì)量

常見(jiàn)的機(jī)器人焊接（弧焊）外觀缺陷原因分析及調(diào)控方法任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展30/43類別外觀特征產(chǎn)生原因調(diào)整方法缺陷示例咬邊沿焊趾的母材部位產(chǎn)生溝槽或凹陷，呈撕咬狀。1）焊接電流過(guò)小，焊接速度太快，焊接熱輸入偏小，導(dǎo)致坡口或焊道受熱熔化不足。2）焊接電弧作用位置不當(dāng)，母材未熔化時(shí)已被液態(tài)熔敷金屬覆蓋。1）調(diào)整至合適的焊接電流（送絲速度）和焊接速度。2）調(diào)整至合適的焊槍傾角和電弧作用位置

。

氣孔焊縫表面有密集或分散的小孔，大小、分布不等。1）母材表面污染，受熱分解產(chǎn)生的氣體未及時(shí)排出。2）保護(hù)氣體覆蓋不足，導(dǎo)致焊接熔池與空氣接觸發(fā)生反應(yīng)。3）焊縫金屬冷卻過(guò)快，導(dǎo)致氣體來(lái)不及逸。1）焊前清理焊接區(qū)域的油污、油漆、鐵銹、水或鍍鋅層等。2）調(diào)整保護(hù)氣體流量、焊絲干伸長(zhǎng)度和焊槍傾角。3）調(diào)整至合適的焊接速度。（續(xù)）返回目錄5.2.1對(duì)接焊縫的成形質(zhì)量

常見(jiàn)的機(jī)器人焊接（弧焊）外觀缺陷原因分析及調(diào)控方法任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展30/43類別外觀特征產(chǎn)生原因調(diào)整方法缺陷示例焊瘤熔化金屬流淌到焊縫外未熔化的母材上，形成金屬瘤。熔池溫度過(guò)高，冷卻凝固較慢，液態(tài)金屬因自重產(chǎn)生下墜。調(diào)整至合適的送絲速度或焊接電流。

凹坑焊后在焊縫表面或背面，形成低于母材表面的局部低洼。1）接頭根部間隙偏大，鈍邊偏薄，熔池體積較大，液態(tài)金屬因自重產(chǎn)生下墜2）焊接電流偏大，熔池溫度高、冷卻慢，導(dǎo)致熔池金屬重力增加而表面張力減小。1）選擇合適的接頭根部間隙和坡口鈍邊。2）調(diào)整至合適的焊接電或流送絲速度。（續(xù)）返回目錄5.2.1對(duì)接焊縫的成形質(zhì)量

常見(jiàn)的機(jī)器人焊接（弧焊）外觀缺陷原因分析及調(diào)控方法任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展30/43類別外觀特征產(chǎn)生原因調(diào)整方法缺陷示例下塌單面熔化焊時(shí)，焊縫正面塌陷、背面凸起。1）焊接電流偏大，焊縫金屬過(guò)量透過(guò)背面。2）焊接速度偏慢，熱量在小區(qū)域聚集，熔敷金屬過(guò)多而下墜。1）焊接電流偏大，焊縫金屬過(guò)量透過(guò)背面。2）焊接速度偏慢，熱量在小區(qū)域聚集，熔敷金屬過(guò)多而下墜。燒穿熔化金屬自坡口背面流出，形成穿孔。1）焊接電流過(guò)大，熱量過(guò)高，熔深超過(guò)板厚。2）焊接速度過(guò)慢，熱量小區(qū)域聚集，燒穿母材。1）調(diào)整至合適的焊接電或流送絲速度。2）調(diào)整至合適的焊接速度。熱裂紋焊接過(guò)程中在焊縫和熱影響區(qū)產(chǎn)生焊接裂紋。1）焊絲含硫量較高，焊接時(shí)形成低熔點(diǎn)雜質(zhì)。2）焊接頭拘束不當(dāng)，冷卻凝固的焊縫金屬沿晶粒邊界拉開(kāi)。3）收弧電流不合理，產(chǎn)生弧坑裂紋。1）選擇含硫量較低的焊絲。2）采用合適的接頭工裝卡具及拘束力。3）優(yōu)化收弧電流，必要時(shí)采取預(yù)熱和緩冷措施。（續(xù)）返回目錄5.2.1對(duì)接焊縫的成形質(zhì)量

常見(jiàn)的機(jī)器人焊接（弧焊）外觀缺陷原因分析及調(diào)控方法任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展30/43類別外觀特征產(chǎn)生原因調(diào)整方法缺陷示例焊接變形焊件由焊接而彎曲變形等。1）工件固定不牢，受焊接殘余應(yīng)力作用而變形。2）焊接順序不當(dāng)，導(dǎo)致焊接應(yīng)力集中而變形。3）焊接接頭設(shè)計(jì)不合理。1）采用反變形法或工裝卡具剛性固定。2）選擇合理的焊接順序。3）優(yōu)化接頭設(shè)計(jì)及焊接參數(shù)。（續(xù)）返回目錄5.2.2焊接機(jī)器人編程指令機(jī)器人任務(wù)程序的構(gòu)成包含兩部分：數(shù)據(jù)聲明和指令集合。前者是機(jī)器人示教編程過(guò)程中形成的相關(guān)數(shù)據(jù)（如示教點(diǎn)位姿數(shù)據(jù)），以規(guī)定的格式予以保存；后者是機(jī)器人完成具體操作的編程指令程序，一般由行號(hào)碼、行標(biāo)識(shí)、指令語(yǔ)句和程序結(jié)構(gòu)記號(hào)等構(gòu)成。熟知焊接機(jī)器人的任務(wù)程序構(gòu)成及指令基本格式，是編輯機(jī)器人任務(wù)程序的基礎(chǔ)。機(jī)器人（焊槍）姿態(tài)實(shí)時(shí)顯示界面任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展32/431—行號(hào)碼2—行標(biāo)識(shí)3—指令語(yǔ)句4—程序結(jié)束記號(hào)返回目錄5.2.3機(jī)器人任務(wù)程序編輯

常見(jiàn)的任務(wù)程序編輯主要涉及示教點(diǎn)和指令語(yǔ)句的變更操作。任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展32/43（1）編輯功能圖標(biāo)同辦公軟件編輯類似，任務(wù)程序指令語(yǔ)句的剪切、復(fù)制、粘貼、查找和替換等編輯操作，可以通過(guò)功能菜單【編輯】予以實(shí)現(xiàn)。（2）示教點(diǎn)編輯

在實(shí)際任務(wù)編程過(guò)程中，焊接機(jī)器人的路徑規(guī)劃和軌跡示教基本不可能一蹴而就，需要經(jīng)常插入新的示教點(diǎn)，變更或刪除已有示教點(diǎn)。（3）指令語(yǔ)句編輯除示教點(diǎn)的變更操作外，焊接機(jī)器人任務(wù)程序編輯主要包括指令語(yǔ)句的剪切、復(fù)制和粘貼等。返回目錄任務(wù)分析實(shí)現(xiàn)厚度為1.5mm碳素鋼薄板的平焊對(duì)接，要求焊縫成形美觀、余高≤1.5mm且焊接變形控制合理，焊件的控形質(zhì)量要求較高。由下圖可以看出，當(dāng)無(wú)引弧板和引出板時(shí)，欲獲得寬度（熔透）均勻、余高平整的高質(zhì)量焊縫，常需要分段（區(qū)）優(yōu)化調(diào)整焊接條件。本任務(wù)將重點(diǎn)從焊槍姿態(tài)（行進(jìn)角）、焊接速度和焊接電流三方面入手，逐一調(diào)整焊接參數(shù)，直至焊縫成形質(zhì)量達(dá)標(biāo)。任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展33/43厚度為1.5mm碳素鋼試板板-板對(duì)接接頭機(jī)器人平焊返回目錄任務(wù)實(shí)施1、示教前準(zhǔn)備選擇合適的夾具，將試板固定在焊接工作臺(tái)上。切換機(jī)器人控制器操作面板【模式旋鈕】至“T1”或“T2”位置，選擇手動(dòng)模式。核對(duì)試板尺寸，將鋼板表面的鐵銹、油污等雜質(zhì)清理干凈。使用手工電弧焊（如氬弧焊）將兩塊新的待焊試板定位焊組對(duì)起來(lái)。使用【一覽鍵】和【方向鍵】選擇并加載任務(wù)5.1中創(chuàng)建的“Butt_weld”程序。工件換裝清理。工件組對(duì)點(diǎn)固工件裝夾與固定示教模式確認(rèn)加載任務(wù)程序任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展34/43開(kāi)始任務(wù)程序編輯前，需做如下準(zhǔn)備：返回目錄任務(wù)實(shí)施2、任務(wù)程序編輯任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展34/43板-板對(duì)接接頭機(jī)器人平焊任務(wù)程序編輯步驟：

板-板對(duì)接接頭機(jī)器人平焊任務(wù)程序編輯返回目錄任務(wù)實(shí)施2、任務(wù)程序編輯任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展34/43（續(xù))板-板對(duì)接接頭機(jī)器人平焊任務(wù)程序編輯任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展本任務(wù)針對(duì)厚度為1.5mm的板-板對(duì)接接頭機(jī)器人平焊單面焊雙面成形進(jìn)行工藝優(yōu)化。待焊接結(jié)束、試板冷卻至室溫后，通過(guò)目視進(jìn)行焊縫外觀檢查，然后使用游標(biāo)卡尺和焊縫檢驗(yàn)尺等測(cè)量工具，記錄及評(píng)價(jià)機(jī)器人平焊質(zhì)量。38/43優(yōu)化后的板-板對(duì)接接頭機(jī)器人平焊試件外觀評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)返回目錄任務(wù)擴(kuò)展任務(wù)提出知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展當(dāng)板材厚度增至2.5mm時(shí)，如何調(diào)整焊接參數(shù)實(shí)現(xiàn)板-板對(duì)接接頭機(jī)器人平焊單面焊雙面成形？？39/43返回目錄擴(kuò)展閱讀焊接機(jī)器人功能軟件包設(shè)置為提高機(jī)器人焊接應(yīng)用的使用效率和作業(yè)質(zhì)量，機(jī)器人制造商針對(duì)熔焊和壓焊等不同應(yīng)用開(kāi)發(fā)了多功能焊接軟件包，如FANUC機(jī)器人的ArcTool等。在使用焊接軟件包之前，需合理配置應(yīng)用程序的有關(guān)參數(shù)。任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展拓展閱讀知識(shí)測(cè)評(píng)40/43返回目錄知識(shí)測(cè)評(píng)1.機(jī)器人完成直線焊縫的焊接一般僅需示教

個(gè)特征點(diǎn)（直線的

點(diǎn)），插補(bǔ)方式選

。2.通常焊接機(jī)器人程序內(nèi)容畫面主要由

、

、

及

等幾部分組成。3.FANUC焊接（弧焊）機(jī)器人作業(yè)條件的登錄，主要涉及以下幾個(gè)方面：①在

指令中設(shè)定焊接開(kāi)始規(guī)范；②在

指令中設(shè)定焊接結(jié)束規(guī)范；③手動(dòng)調(diào)節(jié)焊絲干伸長(zhǎng)度和保護(hù)氣體流量。4.請(qǐng)?jiān)谙卤碇刑钊敫鲌D標(biāo)的名稱或定義，然后選取以下圖標(biāo)中的一個(gè)或幾個(gè)，按照一定的組合填入空格中，完成FANUC焊接機(jī)器人的指定操作。一、填空題任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展拓展閱讀知識(shí)測(cè)評(píng)41/43兩焊接結(jié)束焊接開(kāi)始程序結(jié)構(gòu)記號(hào)指令語(yǔ)句行標(biāo)識(shí)行號(hào)碼直線動(dòng)作兩端返回目錄知識(shí)測(cè)評(píng)任務(wù)分析任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)拓展拓展閱讀知識(shí)測(cè)評(píng)41/43①?gòu)?fù)制光標(biāo)當(dāng)前所在行指令。