机器人mag仰角焊打底焊工艺研究(附件)【字数：9944】
摘 要 机器人技术是融合了电子技术、机械技术等多种新兴技术的一种高新技术，而焊接作为工业“裁缝”，是工业生产中非常重要的加工手段，焊接质量的好坏对产品质量起着决定性的影响。仰角焊是比较复杂的焊接方式，而仰角焊中的打底焊更是其中的关键所在。MAG是熔化极活性气体保护焊的简称，熔化极活性气体保护焊是焊接工艺的一种，其通常用的保护气体有氩气、氦气、CO2气或这些气体的混合气。本课题的目的就是通过焊接机器人来完成这种焊接工艺。通过不断调整机器人的动作和改良焊接参数，从而大幅提高机器人在进行仰角焊打底焊时的焊接效率和焊接质量，这对于提高整体工业生产水平具有重大意义。具体的研究方法是用机器人以仰角焊打底焊的方式，通过调整焊接速度、送丝速度、双边停留时间等一系列焊接参数进行多次焊接实验，对实验数据进行对比分析，判断缺陷成形原因，并进行质量控制分析，最终找到比较适合机器人进行仰角焊打底焊的焊接参数。通过一系列实验，最终证明了采用机器人进行MAG仰角焊打底焊是可行的，并且拥有很好的发展前景。关键字焊接机器人；仰角焊；打底焊；MAG； Abstract
目 录
第一章 绪论 1
1.1 焊接机器人应用的重要意义 1
1.2 焊接机器人的发展历史 1
1.3 焊接机器人应用现状 2
1.4 焊接机器人技术研究现状及存在的不足 2
1.5 焊接机器人的未来发展方向 3
1.6 焊接机器人MAG仰角焊打底焊工艺研究 3
1.7 手工仰焊技术操作 4
1.8 焊接机器人在船舶行业的应用 4
1.9 课题研究内容和思路 5
第二章 实验材料、设备及方案 6
2.1 实验材料和设备 6
2.2 实验方案 9
2.3 实验步骤 9
第三章 实验结果及数据分析 11
3.1 焊枪无摆动改变焊接速度对焊缝成形的影响 11
3.2 改变焊枪角度对焊缝成形的影响 12
3.3 焊枪摆动时改变焊接速度对焊缝成形的影响 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
14
3.4 改变摆幅对焊接参数的影响 19
3.5 改变摆长对焊接成形的影响 21
3.6 改变送丝速度对焊缝成形的影响 22
3.7 双边停留时间对焊缝成形的影响 24
3.8 本章小结 26
第四章 焊缝成形质量分析 27
4.1 影响焊缝成形质量的因素 27
4.2 咬边 27
4.3 余高过大 28
4.4 焊缝填充不完全 28
4.5 飞溅 28
结 论 29
致 谢 30
参 考 文 献 31 第一章 绪论
1.1 焊接机器人应用的重要意义
焊接在制造工业中的作用非常重要，它广泛地应用于各种制造行业中。焊接质量的好坏往往对产品的质量有着很大的影响，同时由于焊接烟尘、弧光、金属飞溅的存在，焊接的工作环境又非常恶劣[1]。随着科技的不断进步，传统的手工焊接已经无法满足一些要求高效精准的焊接工作，焊接的自动化浪潮已经不可避免。而能够将焊接这一工艺自动化完成的关键就是工业机器人[2]。
焊接机器人有以下几种优点：
(1)稳定并提高焊接的质量，保证均一性。
(2)改善了生产劳动条件。
(3)提高劳动生产率。机器人可24 h连续生产。
(4)产品周期更加明确，更方便控制产品产量。
(5)能够缩短产品改型换代的周期，减小相应的设备投资[3]
1.2 焊接机器人的发展历史
根据不完全统计，焊接加工领域中集中了一半以上目前全世界在役的工业机器人。可以说工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史[4]。自从1959年第一台工业机器人UNIMATE在美国诞生以来，工业机器人经历了三个阶段。
第一阶段，机器人并不具备外界信息的反馈能力，难以适应变化的工作环境，在实际应用中受到了非常大的限制。这一阶段的机器人被称为第一代示教再现型机器人[5]。
第二阶段，机器人对外界的环境有了一定程度的感知能力，具备诸如听觉、视觉和触觉等功能，在工作的时候能够借助传感器来获取信息，并且能够灵活的调整工作状态，从而保证了在适应的环境下完成工作。这一阶段的机器人被称为第二代具有感知能力的机器人[6]。
第三阶段，机器人不但有感觉能力，还有独立判断、行动、记忆、推理和决策的能力，能适应外部对象、环境协调的工作，能完成更加发杂的工作，还具备自我诊断和恢复能力。这一阶段的机器人被称为第三代智能机器人。目前看来，国内外大量应用的焊接机器人系统从整体看基本都属于第一代或准二代的[7]。
1.3 焊接机器人应用现状
自从第一台焊接机器人诞生以来，焊接机器人就显示出了极其强大的生命力。经过近50年的高速发展，在国际上，焊接机器人广泛地应用于汽车、航空航天、船舶、机械加工、电子电气和食品工业等诸多领域中。而那些比较著名的焊接机器人公司，例如日本的M o t o m a n、F A N U C、Y a s k w a，德国的K U K A，瑞典的A B B，美国的Adept Technology，意大利的COMAU，都已成为当地的支柱性企业[8]。
典型的焊接机器人系统有三种形式: 焊接机器人工作站、焊接机器人生产线和焊接专机。焊接机器人工作站一般适用于中、小批量生产, 被焊工件的焊缝可以短而多, 形状较复杂; 焊接机器人生产线特别适合在产品品种多, 每批数量又很少的情况下采用; 焊接专机适用于批量大、改型慢的产品, 对焊缝数量较少, 焊缝较长, 形状规则的工件也较为适用。选用哪种自动化焊接生产形式, 需根据企业的实际情况而定[9]。
而在我国，焊接机器人的应用主要集中在汽车、摩托车、工程机械和铁路机车等行业。其中汽车是最早采用焊接机器人的行业，同时也是目前焊接机器人的最大客户[10]。
1.4 焊接机器人技术研究现状及存在的不足
机器人技术是一门综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术[11]。从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、遥控焊接技术七个方面[12]。
而焊接机器人在应用方面也仍然存在许多不足之处，值得我们去进一步的改善。在这之中主要有三大方面的问题[13]。首先是焊接机器人位置偏移后重新示教的问题，这个工作现在需要占用大量的生产时间。其次是焊接机器人的校轴过程也需要大量时间的问题，这对于流水生产线而言，一次停机的成本非常之高。最后则是焊接机器人焊接过程的焊缝实时跟踪问题，因为焊接机器人在焊接时，能够对焊缝进行动态跟踪反馈的技术还没有很好地应用与生产之中[14]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 焊接机器人应用的重要意义 1
1.2 焊接机器人的发展历史 1
1.3 焊接机器人应用现状 2
1.4 焊接机器人技术研究现状及存在的不足 2
1.5 焊接机器人的未来发展方向 3
1.6 焊接机器人MAG仰角焊打底焊工艺研究 3
1.7 手工仰焊技术操作 4
1.8 焊接机器人在船舶行业的应用 4
1.9 课题研究内容和思路 5
第二章 实验材料、设备及方案 6
2.1 实验材料和设备 6
2.2 实验方案 9
2.3 实验步骤 9
第三章 实验结果及数据分析 11
3.1 焊枪无摆动改变焊接速度对焊缝成形的影响 11
3.2 改变焊枪角度对焊缝成形的影响 12
3.3 焊枪摆动时改变焊接速度对焊缝成形的影响 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
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3.4 改变摆幅对焊接参数的影响 19
3.5 改变摆长对焊接成形的影响 21
3.6 改变送丝速度对焊缝成形的影响 22
3.7 双边停留时间对焊缝成形的影响 24
3.8 本章小结 26
第四章 焊缝成形质量分析 27
4.1 影响焊缝成形质量的因素 27
4.2 咬边 27
4.3 余高过大 28
4.4 焊缝填充不完全 28
4.5 飞溅 28
结 论 29
致 谢 30
参 考 文 献 31 第一章 绪论
1.1 焊接机器人应用的重要意义
焊接在制造工业中的作用非常重要，它广泛地应用于各种制造行业中。焊接质量的好坏往往对产品的质量有着很大的影响，同时由于焊接烟尘、弧光、金属飞溅的存在，焊接的工作环境又非常恶劣[1]。随着科技的不断进步，传统的手工焊接已经无法满足一些要求高效精准的焊接工作，焊接的自动化浪潮已经不可避免。而能够将焊接这一工艺自动化完成的关键就是工业机器人[2]。
焊接机器人有以下几种优点：
(1)稳定并提高焊接的质量，保证均一性。
(2)改善了生产劳动条件。
(3)提高劳动生产率。机器人可24 h连续生产。
(4)产品周期更加明确，更方便控制产品产量。
(5)能够缩短产品改型换代的周期，减小相应的设备投资[3]
1.2 焊接机器人的发展历史
根据不完全统计，焊接加工领域中集中了一半以上目前全世界在役的工业机器人。可以说工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史[4]。自从1959年第一台工业机器人UNIMATE在美国诞生以来，工业机器人经历了三个阶段。
第一阶段，机器人并不具备外界信息的反馈能力，难以适应变化的工作环境，在实际应用中受到了非常大的限制。这一阶段的机器人被称为第一代示教再现型机器人[5]。
第二阶段，机器人对外界的环境有了一定程度的感知能力，具备诸如听觉、视觉和触觉等功能，在工作的时候能够借助传感器来获取信息，并且能够灵活的调整工作状态，从而保证了在适应的环境下完成工作。这一阶段的机器人被称为第二代具有感知能力的机器人[6]。
第三阶段，机器人不但有感觉能力，还有独立判断、行动、记忆、推理和决策的能力，能适应外部对象、环境协调的工作，能完成更加发杂的工作，还具备自我诊断和恢复能力。这一阶段的机器人被称为第三代智能机器人。目前看来，国内外大量应用的焊接机器人系统从整体看基本都属于第一代或准二代的[7]。
1.3 焊接机器人应用现状
自从第一台焊接机器人诞生以来，焊接机器人就显示出了极其强大的生命力。经过近50年的高速发展，在国际上，焊接机器人广泛地应用于汽车、航空航天、船舶、机械加工、电子电气和食品工业等诸多领域中。而那些比较著名的焊接机器人公司，例如日本的M o t o m a n、F A N U C、Y a s k w a，德国的K U K A，瑞典的A B B，美国的Adept Technology，意大利的COMAU，都已成为当地的支柱性企业[8]。
典型的焊接机器人系统有三种形式: 焊接机器人工作站、焊接机器人生产线和焊接专机。焊接机器人工作站一般适用于中、小批量生产, 被焊工件的焊缝可以短而多, 形状较复杂; 焊接机器人生产线特别适合在产品品种多, 每批数量又很少的情况下采用; 焊接专机适用于批量大、改型慢的产品, 对焊缝数量较少, 焊缝较长, 形状规则的工件也较为适用。选用哪种自动化焊接生产形式, 需根据企业的实际情况而定[9]。
而在我国，焊接机器人的应用主要集中在汽车、摩托车、工程机械和铁路机车等行业。其中汽车是最早采用焊接机器人的行业，同时也是目前焊接机器人的最大客户[10]。
1.4 焊接机器人技术研究现状及存在的不足
机器人技术是一门综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术[11]。从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、遥控焊接技术七个方面[12]。
而焊接机器人在应用方面也仍然存在许多不足之处，值得我们去进一步的改善。在这之中主要有三大方面的问题[13]。首先是焊接机器人位置偏移后重新示教的问题，这个工作现在需要占用大量的生产时间。其次是焊接机器人的校轴过程也需要大量时间的问题，这对于流水生产线而言，一次停机的成本非常之高。最后则是焊接机器人焊接过程的焊缝实时跟踪问题，因为焊接机器人在焊接时，能够对焊缝进行动态跟踪反馈的技术还没有很好地应用与生产之中[14]。
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