焊接機器人焊接鉸接架

一、概述

　　山東臨沂工程機械股份有限公司引進了奧地利I GM 公司生產(chǎn)的全關(guān)節(jié)、電驅(qū)動焊接機器人，它由機械臂、控制柜、焊接電源、編程器、變位機、供氣系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)等組成。在安裝調(diào)試完畢后，公司決定在裝載機鉸接架(見圖1) 上進行焊接試驗，期望獲得一些使用經(jīng)驗，以便對下料、組對夾具、工時定額以及操作人員進行調(diào)整，使之適應(yīng)焊接機器人焊接需要。

二、過程綜述

1. 半自動二氧化碳氣體保護焊工藝

　　為了便于與手工焊接進行對比，剛開始對鉸接架進行焊接編程時，完全采用了手工半自動二氧化碳氣體保護焊操作工藝。

手工焊接操作工藝如下：

( 1) 檢查各下料件尺寸，表面含有油、銹及水等雜物的件轉(zhuǎn)回上道工序清除。
( 2) 將焊件安放在鉸接架組對夾具上定位、夾緊，確保圖1 中尺寸94mm、609mm 分別放量至95mm、611mm；用CO2 焊機點固，點固規(guī)范是： 電流220A，電壓24 V。
( 3) 將焊件吊出夾具，用卷尺重新檢查尺寸是否符合要求，在放量尺寸內(nèi)嵌入剛性支撐圓鋼，防止焊后收縮過大。
( 4) 轉(zhuǎn)至焊接處，裝夾在簡易焊接變位機上施焊，焊接規(guī)范是： 電流26 ～320A，電壓28～34V，焊接速度35～45cm/min ，焊絲伸出長度10 ～15mm，保護氣流量15 ～20L/ min 。焊縫焊腳高度見圖2 ，放置位置及焊接順序按圖2 編號順序進行。焊腳高度超過8mm 的焊縫，必須采用多層多道焊，以減少焊接變形。
( 5) 焊接完畢，清除飛濺物。
( 6) 待焊件冷至室溫后，去掉剛性支撐圓鋼，檢查焊接后的收縮尺寸是否符合圖樣要求。如不符合要求，用氧- 乙炔火焰校正。

2. 焊接機器人試焊產(chǎn)生的問題

按上述工藝用焊接機器人編程試焊時，產(chǎn)生了如下問題：

( 1) 焊接焊縫長度<30mm 的封頭焊縫(見圖2 中1、2、3、4、5焊縫) 時，起始和結(jié)束位置不易控制，焊接熔池的鋼液極易沿焊縫末端流出，形成瘤掛。

( 2) 由于各個肋板未被準確定位，噴嘴碰到肋板導致停機，即使勉強焊接，焊縫也很不美觀。

( 3) 由于組對時焊縫間隙不均勻，所以在間隙較大處，電弧容易燒穿。
( 4) 焊接打底焊縫時，由于電流電壓較小，焊絲伸出長度較短，噴嘴易與焊件碰撞。
( 5) 焊接后的焊件焊接變形量比手工焊接要大2～3mm。我們分析是由于機器人焊接時，其焊縫穿透深度比手工焊接要深造成的。
( 6) 焊接過程中，質(zhì)量缺陷( 氣孔，表面裂紋等)不易被及時發(fā)現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，整條焊縫都受影響，焊后須花費較大精力清除掉。

3. 解決措施

針對上述問題，我們采取了如下措施：

( 1) 在鉸接架組對胎具上，添加各個肋板定位基準，保證肋板定位準確。
( 2) 為了使焊后的鉸接架滿足圖樣要求，減少火焰校正件數(shù)，我們將連接板的下料寬度由94mm 改為95mm，同時將剛性支撐圓鋼長度增加1. 5mm。
( 3) 取消焊接機器人對封頭焊縫的焊接，增加人工溜縫工步，在鉸接架組點完成后，對焊縫間隙過大處進行小電流打底焊，同時對封頭焊縫進行焊接。
( 4) 機器人焊接時，增加機器人對焊縫位置的尋位點數(shù)；盡量采用船形焊接；在工藝要求范圍內(nèi)，通過適當提高焊接規(guī)范，增加氣流量，焊絲伸出長度和操作人員加強跟蹤等方法減少焊接機器人焊接缺陷及焊件的碰撞。
( 5) 添加一臺碳弧氣刨設(shè)備，及時對有焊接質(zhì)量缺陷的焊縫刨除后重焊。

經(jīng)過上述改進，機器人焊接的優(yōu)勢被發(fā)揮了出來。

三、啟示

通過對焊接機器人從試焊到正常使用這一過程的跟蹤和觀察，我們得到如下啟示：

( 1) 機器人焊接同其他自動焊接設(shè)備一樣，特別適合焊接焊縫位置準確又便于尋位，自動跟蹤時不發(fā)生磕碰的外觀長焊縫，對于短焊縫及復雜內(nèi)部焊縫，由于翻轉(zhuǎn)次數(shù)和磕碰原因，反而不能有效地發(fā)揮其優(yōu)勢。這就要求我們從工藝甚至設(shè)計上適應(yīng)這一要求。

( 2) 由于焊接機器人被示教編程后自動尋找焊縫位置，這就對組點的焊件的位置尺寸穩(wěn)定性提出了嚴格要求，包括那些圖樣要求不重要的位置尺寸，都要設(shè)法定位點固，否則機器人焊接時可能由于尋位不準確產(chǎn)生各種焊接缺陷。

( 3) 操作人員的素質(zhì)和技能是焊接機器人能否正常使用的關(guān)鍵因素。在本次試焊過程中，編程者既是機器人的操作者又是手工焊操作者和有缺陷焊縫的清除者，需要操作多種設(shè)備，必須具有較強的責任心和技能，因而應(yīng)給予相應(yīng)的待遇。

四、結(jié)語

　　焊接機器人的使用帶來的不僅僅是工人勞動強度的降低和焊接質(zhì)量的提高，更主要的是對工藝和操作技能的挑戰(zhàn)。通過本次試焊，為我們管好、用好機器人以及利用機器人焊接其他產(chǎn)品積累了寶貴經(jīng)驗。