一種適于喇叭體結(jié)構(gòu)拼接的機(jī)器人弧焊方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種適于喇叭體結(jié)構(gòu)拼接的機(jī)器人弧焊方法，包含步驟：在待裝配喇叭體板材兩兩拼接，所述拼接頭設(shè)置突出部，所述突出部用作拼焊過程的焊縫填充材料；將待裝配喇叭體板材裝配固定；焊接空間點(diǎn)陣設(shè)置；根據(jù)焊接空間點(diǎn)陣確定焊槍路徑并儲(chǔ)存到弧焊機(jī)器人。本發(fā)明提高了焊縫成形的均勻性和焊縫質(zhì)量的穩(wěn)定性。相比于手工鎢極氬弧焊，采用弧焊機(jī)器人的脈沖焊形成“魚鱗”狀焊縫，成形均勻美觀。通過接頭尺寸特征控制，獲得的焊縫熔深較一致。相比于爐中釬焊形成的喇叭體，本發(fā)明焊接形成的焊縫無釬劑殘留等問題，較少了后續(xù)的加工工序，提高了接頭三防性能。
【專利說明】一種適于喇叭體結(jié)構(gòu)拼接的機(jī)器人弧焊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及弧焊【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種適于喇叭體結(jié)構(gòu)拼接的機(jī)器人弧焊方法。
【背景技術(shù)】
[0002]喇叭體作為雷達(dá)天線的典型結(jié)構(gòu)之一，多用于低頻段信號(hào)的發(fā)射與接收，是軍工電子設(shè)備的重要組成部分，服役環(huán)境惡劣，要求焊縫不僅需要足夠的連接強(qiáng)度，以抵抗應(yīng)用環(huán)境的振動(dòng)要求。同時(shí)還需具備較好的三防性能，即防鹽霧、防濕熱、防霉菌。
[0003]一般，喇叭體結(jié)構(gòu)屬于鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)，喇叭體拼接需要保證內(nèi)腔尺寸和表面精度，適于鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)焊接的方法主要有新型熔焊、高能束焊和爐中釬焊。高能束焊主要有激光焊和電子束焊，采用高能量密度的熱源對(duì)焊縫位置加熱，使母材金屬熔化后形成冶金連接。由于光斑尺寸及掃面形式的限制，通常對(duì)焊縫裝配間隙有較高的要求，電子束焊還需要在真空條件下進(jìn)行。設(shè)備一次投資大，從而提高了產(chǎn)品加工的工藝成本。爐中釬焊應(yīng)用較為廣泛的主要為氮?dú)獗Ｗo(hù)爐`中釬焊和真空釬焊，真空釬焊由于制備周期長(zhǎng)和對(duì)裝夾的嚴(yán)格要求，長(zhǎng)用于面積型焊縫。氮?dú)獗Ｗo(hù)爐中釬焊較適合喇叭體薄壁結(jié)構(gòu)的焊接，配合絲狀釬料沿釬縫的潤(rùn)濕鋪展，形成喇叭片之間的連接。然而，鋁合金爐中釬焊用釬料為鋁硅共晶釬料，其熔點(diǎn)接近鋁合金母材，長(zhǎng)時(shí)間高溫加熱弱化了鋁合金性能。由于釬焊過程的需要，通常采用釬焊性較好的LF21鋁合金，從而限制了喇叭體材料的使用范圍。為了促進(jìn)釬料的潤(rùn)濕鋪展，通常需選用氯化物釬劑。氯離子在服役條件下容易在釬縫位置形成原電池腐蝕，使釬焊后需對(duì)殘留釬劑進(jìn)行清理，勞動(dòng)強(qiáng)度大且不能保證完全清理干凈。喇叭體結(jié)構(gòu)由于制備周期較長(zhǎng)和三防的隱患，其拼接技術(shù)亟待升級(jí)。
[0004]機(jī)器人弧焊方法在機(jī)械手工作站的基礎(chǔ)上配備弧焊系統(tǒng)的焊接技術(shù)，利用機(jī)械手的柔性自適應(yīng)特征自動(dòng)尋縫形成焊接，常用于“多品種，小批量”結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的生產(chǎn)。機(jī)器人焊接的軌跡控制方式有士教再現(xiàn)、離線編程和自主編程三種，離線編程和自主編程由于相關(guān)傳感技術(shù)應(yīng)用的限制目前還停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，士教再現(xiàn)是工業(yè)生產(chǎn)中焊槍軌跡控制的主要方式。士教編程是由技術(shù)人員引導(dǎo)，控制機(jī)器人末端的位置與姿態(tài)，記錄機(jī)器人作業(yè)的程序點(diǎn)，然后插入所需的機(jī)器人命令來完成焊接程序的編制。由于機(jī)器人程序算法固化于機(jī)器人控制系統(tǒng)，如何引導(dǎo)機(jī)器人末端確定作業(yè)的程序點(diǎn)成為機(jī)器人焊接軌跡控制準(zhǔn)確性和士教編程效率的關(guān)鍵。
[0005]對(duì)于空間復(fù)雜焊縫或多品種的產(chǎn)品對(duì)象，士教編程一方面需保證相同產(chǎn)品批量生產(chǎn)的士教程序點(diǎn)的重復(fù)精度，另一方面需要快速轉(zhuǎn)換，減少冗余過渡點(diǎn)的士教，提高士教編程效率。
[0006]新型弧焊技術(shù)是在傳統(tǒng)弧焊的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的弧焊系統(tǒng)，通過改變電流波形控制熔池特征，以實(shí)現(xiàn)能量的精確控制。由于弧焊技術(shù)在生產(chǎn)周期和產(chǎn)品適應(yīng)性方面的優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是穩(wěn)定質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。如果能利用機(jī)器人弧焊方法對(duì)喇叭體進(jìn)行焊接，將是十分有意義的。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種適于喇叭體結(jié)構(gòu)拼接的機(jī)器人弧焊方法，包含下列步驟：
Si:在待裝配喇叭體板材兩兩拼接，所述拼接頭設(shè)置突出部，所述突出部用作拼焊過程的焊縫填充材料；
52:將待裝配喇叭體板材裝配固定；
53:焊接空間點(diǎn)陣設(shè)置；
所述焊接空間點(diǎn)陣的點(diǎn)包括：起始點(diǎn)、各個(gè)焊縫對(duì)應(yīng)的焊槍姿態(tài)點(diǎn)、各個(gè)焊縫的初始起弧點(diǎn)及初始收弧點(diǎn)；
S4:根據(jù)焊接空間點(diǎn)陣確定焊槍路徑并儲(chǔ)存到弧焊機(jī)器人；
具體為：以各個(gè)焊縫為單元編制弧焊機(jī)器人的焊接路徑控制程序，所述各個(gè)焊縫的焊接路徑為：起始點(diǎn)一焊槍姿態(tài)點(diǎn)一初始起弧點(diǎn)一焊縫路徑一初始收弧點(diǎn)一焊槍姿態(tài)點(diǎn)一起始點(diǎn)；
S5:配備弧焊系統(tǒng)的弧焊機(jī)器人根據(jù)存儲(chǔ)的焊接路徑依次對(duì)每個(gè)焊縫施焊。
[0008]所述起始點(diǎn)位于喇叭體小開口端幾何中心正上方。
[0009]所述各個(gè)焊縫的焊槍姿態(tài)點(diǎn)位于起始點(diǎn)的四周，該焊槍姿態(tài)點(diǎn)使焊槍姿態(tài)與待焊焊縫所在平面垂直。
[0010]所述各個(gè)焊縫的初始起弧點(diǎn)靠近該焊縫位于喇叭體大開口端的一端，所述初始收弧點(diǎn)靠近焊縫位于所述喇叭體小開口端的一端。
[0011]所述焊接空間點(diǎn)陣的點(diǎn)還包括各個(gè)焊縫的精確起弧點(diǎn)、精確收弧點(diǎn)，所述精確位置起弧點(diǎn)、精確位置收弧點(diǎn)是根據(jù)步驟S2的工件裝配誤差在初始位置起弧點(diǎn)、初始收弧點(diǎn)基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整而成，步驟S4中所述各個(gè)焊縫的焊接路徑為：起始點(diǎn)一焊槍姿態(tài)點(diǎn)一初始起弧點(diǎn)一精確起弧點(diǎn)一焊縫路徑一精確收弧點(diǎn)一初始收弧點(diǎn)一焊槍姿態(tài)點(diǎn)一起始點(diǎn)”。
[0012]進(jìn)一步地，在步驟S5之前，所述各個(gè)焊縫兩端部分進(jìn)行自熔焊，所述焊縫路徑位于兩端的自熔焊區(qū)域之間。
[0013]進(jìn)一步地,所述自熔焊區(qū)域沿著焊縫長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度為10 mm~12mm。
[0014]進(jìn)一步地，步驟SI中，所述拼接頭還設(shè)置凹槽，所述凹槽向外延伸形成所述突出部。
[0015]進(jìn)一步地，所述凹槽深度為喇叭片厚度的1/3~2/3和/或凹槽寬度為喇叭片厚度的 I. 5^2. 5 倍。
[0016]進(jìn)一步地，步驟S5中，所述弧焊系統(tǒng)采用脈沖鎢極氬弧焊。
[0017]本發(fā)明的有益效果為：
I)本發(fā)明提高了焊縫成形的均勻性和焊縫質(zhì)量的穩(wěn)定性。相比于手工鎢極氬弧焊，采用弧焊機(jī)器人的脈沖焊形成“魚鱗”狀焊縫，成形均勻美觀。通過接頭尺寸特征控制，獲得的焊縫熔深較一致。相比于爐中釬焊形成的喇叭體，本發(fā)明焊接形成的焊縫無釬劑殘留等問題，較少了后續(xù)的加工工序，提高了接頭三防性能。
[0018]2)本發(fā)明縮短了喇叭體焊接的生產(chǎn)周期，便于批量生產(chǎn)。弧焊機(jī)器人工作站使該拼焊技術(shù)可用于相同結(jié)構(gòu)不同尺寸的喇叭體結(jié)構(gòu)生產(chǎn)，可滿足現(xiàn)代工業(yè)“多品種，小批量”CN 103480950 A
書
明
說
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的結(jié)構(gòu)需求。
[0019]3)預(yù)先設(shè)置空間焊接點(diǎn)陣，利用機(jī)器人的士教方式減小了復(fù)雜焊縫批量生產(chǎn)對(duì)復(fù)雜點(diǎn)姿態(tài)的士教，大大提高了士教速度。每個(gè)工件焊前均進(jìn)行焊接位置點(diǎn)修正，每條焊縫的焊接路徑得到精確保證，從根本上避免了焊接路徑偏移帶來的不合格甚至報(bào)廢等問題；
4)機(jī)器人的士教方式一次性獲取空間位置點(diǎn)，通過一條焊接程序即可完成多條復(fù)雜焊縫的一次焊接，減少了單獨(dú)編程和程序重新調(diào)用等中間環(huán)節(jié)，提高了復(fù)雜結(jié)構(gòu)的機(jī)器人焊接效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖I為本發(fā)明喇叭體拼接接頭設(shè)計(jì)圖。
[0021]圖2為本發(fā)焊接空間點(diǎn)陣確定的焊槍路徑。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面對(duì)本發(fā) 明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0023]喇叭體一般為若干等邊梯形的板材拼接而成，焊縫為空間直線焊縫。
[0024]本發(fā)明針對(duì)喇叭體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)钠唇咏宇^，提出了脈沖自熔焊用于喇叭體焊接，采用弧焊機(jī)器人系統(tǒng)和合理的焊縫裝夾布置，實(shí)現(xiàn)了喇叭體結(jié)構(gòu)的拼接成形。下面進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025]I.喇叭體拼接接頭設(shè)計(jì)
喇叭體兩兩相鄰的喇叭片中，兩兩相鄰的喇叭片的其中一個(gè)喇叭片一邊設(shè)置有拼接接頭，或者一個(gè)喇叭片兩邊設(shè)置有拼接接頭。
[0026]本發(fā)明的拼接接頭結(jié)構(gòu)如圖I所示：所述拼接接頭設(shè)置有凹槽，所述凹槽向外凸出形成突出部，該突出部為拼焊過程的填充材料，以促使焊縫位置良好熔合。
[0027]喇叭片裝配通過所述凹槽限位，以保證喇叭片角度和內(nèi)部口面尺寸精度。基于零件之間裝配夾緊的需要，凹槽深度優(yōu)選為喇叭片厚度d的1/3~2/3、寬度優(yōu)選為I. 5 d-2. 5d (包括突出部)。
[0028]應(yīng)當(dāng)理解，凹槽的設(shè)計(jì)不是必須的，在裝配條件成熟的情況下，可以不需要凹槽進(jìn)行限位，只需要設(shè)計(jì)突出部即可。
[0029]實(shí)際使用中，突出部的尺寸需根據(jù)喇叭體材質(zhì)的工藝試驗(yàn)結(jié)果，從焊縫寬度和熔深兩方面加以優(yōu)化。
[0030]2.喇叭體裝配
裝配是將喇叭體各板材進(jìn)行初始固定，該過程決定機(jī)器人自動(dòng)焊過程穩(wěn)定性，裝配間隙和約束程度決定焊接過程穩(wěn)定性。
[0031]本發(fā)明中，裝配形式有兩種：一是專用工裝剛性固定。根據(jù)產(chǎn)品形態(tài)和接頭特征，在焊縫附近10-15_的位置局部點(diǎn)壓固定；另一種是施焊前對(duì)產(chǎn)品裝配，采用氬弧焊點(diǎn)焊固定。
[0032]專用工裝剛性固定可采用背部襯墊與琴鍵式夾具配合裝夾。
[0033]氬弧焊為無填絲點(diǎn)焊，固定點(diǎn)間距十分重要，如固定點(diǎn)間距較大，裝夾力較小，焊接過程間隙尺寸均勻性難保證，如間距較小，夾具和點(diǎn)焊過程被復(fù)雜化。考慮裝配過程的工
5藝性，本發(fā)明的固定點(diǎn)優(yōu)選為間距為50-80mm，如圖2。喇叭片裝配間隙決定拼焊過程的熱傳導(dǎo)和熔池流動(dòng)，裝配間隙要求小于0.05_。剛性?shī)A具固定對(duì)象為一組無凹槽的喇叭片。
[0034]優(yōu)選的，為防止過大的間隙形成焊瘤，氬弧焊點(diǎn)焊固定后對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行輕度錘擊，使焊縫根部間隙均勻化。。
[0035]3)喇叭體焊接
接下來，對(duì)焊縫進(jìn)行弧焊。該過程是需通過配備弧焊系統(tǒng)的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。所述弧焊系統(tǒng)可以為鎢極惰性氣體保護(hù)焊、熔化極惰性氣體保護(hù)焊，焊接空間點(diǎn)陣的設(shè)置是弧焊機(jī)器人施焊的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，下面進(jìn)行詳細(xì)介紹。
[0036]所述焊接空間點(diǎn)陣的點(diǎn)包括起始點(diǎn)、各個(gè)焊縫對(duì)應(yīng)的焊槍姿態(tài)點(diǎn)、各個(gè)焊縫的初始起弧點(diǎn)及初始收弧點(diǎn)、各個(gè)焊縫的精確起弧點(diǎn)、精確收弧點(diǎn)，下面分別介紹。
[0037]1.起始點(diǎn)。本發(fā)明以S表示。所述起始點(diǎn)位于喇叭體小開口端幾何中心正上方。
[0038]2.焊槍姿態(tài)點(diǎn)。
[0039]所述焊槍姿態(tài)點(diǎn)Pp P2,…、Pn是根據(jù)焊縫數(shù)量η在起始點(diǎn)S附近四周設(shè)置的，每個(gè)焊縫對(duì)應(yīng)一個(gè)焊槍姿態(tài)點(diǎn)，所述焊槍姿態(tài)點(diǎn)的設(shè)置以焊槍姿態(tài)與待焊焊縫所在平面垂直為準(zhǔn)。
[0040]3.各個(gè)焊縫的初始起弧點(diǎn)及初始收弧點(diǎn)。
[0041]在遠(yuǎn)離工件約IOmm位置設(shè)置初始起弧點(diǎn)及初始收弧點(diǎn)Sn、E11, S22, E22,…、Snn,Enn,其中S開頭的代表為初始起弧點(diǎn),E開頭的為初始收弧點(diǎn)。初始起弧點(diǎn)位于焊縫臨近喇叭體大開口端的一端,初始收弧點(diǎn)位于焊縫臨近所述喇叭體小開口端的一端。
[0042]4.各個(gè)焊縫的精確起弧點(diǎn)、精確收弧點(diǎn)。
[0043]所述精確位置起弧點(diǎn)、精確位置收弧點(diǎn)是根據(jù)工件裝配誤差在初始位置起弧點(diǎn)、初始收弧點(diǎn)基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整而成，本發(fā)明以SpEpSyE2'…、Sn、En。表示，其中S開頭的代表為精確起弧點(diǎn)，E開頭的為精確收弧點(diǎn)。
[0044]需要說明的是，精確起弧點(diǎn)、精確收弧點(diǎn)并不是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明必須的，因?yàn)樵诠ぜb配誤差不存在或者可以忽略的情況下，初始起弧點(diǎn)及初始收弧點(diǎn)即可滿足要求。
[0045]在不設(shè)置精確起弧點(diǎn)、精確收弧點(diǎn)的情況下，焊接空間點(diǎn)陣的點(diǎn)設(shè)置流程為:起始點(diǎn)一各個(gè)焊縫的焊槍姿態(tài)點(diǎn)一各個(gè)焊縫的初始起弧點(diǎn)及初始收弧點(diǎn)。
[0046]在設(shè)置精確起弧點(diǎn)、精確收弧點(diǎn)的情況下，焊接空間點(diǎn)陣的點(diǎn)設(shè)置流程為:順序?yàn)?起始點(diǎn)一各個(gè)焊縫的焊槍姿態(tài)點(diǎn)一各個(gè)焊縫的初始起弧點(diǎn)、初始收弧點(diǎn)一各個(gè)焊縫的精確起弧點(diǎn)、精確收弧點(diǎn)。
[0047]在設(shè)定了焊接空間點(diǎn)陣后，可以根據(jù)空間點(diǎn)陣確定焊槍路徑并儲(chǔ)存到弧焊機(jī)器人。
[0048]具體為:以各個(gè)焊縫為單元編制弧焊機(jī)器人的焊接路徑控制程序.在不設(shè)置精確起弧點(diǎn)、精確收弧點(diǎn)的情況下，所述各個(gè)焊縫的焊接路徑為:起始點(diǎn)一焊槍姿態(tài)點(diǎn)一初始起弧點(diǎn)一焊縫路徑一初始收弧點(diǎn)一焊槍姿態(tài)點(diǎn)一起始點(diǎn)。
[0049]在設(shè)置精確起弧點(diǎn)、精確收弧點(diǎn)的情況下，所述各個(gè)焊縫的焊接路徑為:起始點(diǎn)一焊槍姿態(tài)點(diǎn)一初始起弧點(diǎn)一精確起弧點(diǎn)一焊縫路徑一精確收弧點(diǎn)一初始收弧點(diǎn)一焊槍姿態(tài)點(diǎn)一起始點(diǎn)。
[0050]焊縫間的轉(zhuǎn)換需回到相應(yīng)的焊槍姿態(tài)點(diǎn)，優(yōu)選的，同一焊接程序涵括各焊縫的焊接路徑。
[0051]對(duì)以上內(nèi)容進(jìn)行歸納總結(jié)，即本發(fā)明主要步驟為:
S1:待裝配喇叭體板材兩兩拼接。
[0052]S2:將待裝配喇叭體板材裝配固定。
[0053]S3:焊接空間點(diǎn)陣設(shè)置。
[0054]S4:根據(jù)空間點(diǎn)陣確定焊槍路徑并儲(chǔ)存到弧焊機(jī)器人。
[0055]S5:配備弧焊系統(tǒng)的弧焊機(jī)器人根據(jù)存儲(chǔ)的焊接路徑依次對(duì)每個(gè)焊縫施焊。
[0056]以上步驟S5中焊接過程優(yōu)選脈沖鎢極氬弧焊，峰值電流期間熔化拼接接頭凸出部，基值電流期間電弧收縮熔池凝固。焊接前將喇叭體大端口面朝下放置，焊槍移動(dòng)方向?yàn)檠睾缚p由上至下。熔池液態(tài)金屬在重力和表面張力作用下沿焊縫向下流動(dòng)，如此反復(fù)形成魚鱗狀焊縫。通過一條焊接程序控制，一次完成四條焊縫的拼接。
[0057]作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，步驟S5之前，所述各個(gè)焊縫兩端部分進(jìn)行自熔焊，所述焊縫路徑則位于兩端的自熔焊區(qū)域之間。因?yàn)槔绕话銓儆阡X合金薄壁結(jié)構(gòu)，熔化焊過程極易形成焊縫熔穿，尤其在起弧與收弧位置。拼接焊縫的起弧收弧兩端熔化焊使熱量不能及時(shí)散開，需采取特殊的熔深控制措施，以免形成熔透甚至燒穿等問題。改善甚至避免該問題的思路主要是縮短焊縫長(zhǎng)度，使起弧點(diǎn)和收弧點(diǎn)盡量遠(yuǎn)離喇叭體端部。裝配前首先對(duì)焊縫兩端進(jìn)行部分自熔焊，焊接長(zhǎng)度以10-12mm為宜。
[0058]下面以四喇叭片構(gòu)成的喇叭體對(duì)本發(fā)明的產(chǎn)品批量生產(chǎn)實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0059]I)喇叭體結(jié)構(gòu)分析，喇叭體為四個(gè)等邊梯形的板材拼接而成，焊縫為四條直焊縫，四條焊縫為空間直線焊縫。喇叭體固定于專用工裝，采用弧焊機(jī)器人焊接時(shí)需對(duì)四條焊縫的初始起弧點(diǎn)和初始收弧點(diǎn)士教，同時(shí)需避免機(jī)械手在焊縫間轉(zhuǎn)換時(shí)喇叭體及夾具對(duì)焊槍的干涉。批量生產(chǎn)時(shí)，需考慮喇叭體裝夾誤差對(duì)起弧點(diǎn)及收弧點(diǎn)位置準(zhǔn)確性的影響。
[0060]2)焊接空間點(diǎn)陣設(shè)置與儲(chǔ)存。調(diào)整焊槍姿態(tài)和適當(dāng)距離，儲(chǔ)存喇叭體焊接程序的起始點(diǎn)S，姿態(tài)點(diǎn)Pp P2、P3、P4,初始起弧點(diǎn)和初始收弧點(diǎn)Sn、En、S22, E22, S33、E33、S44, E44,第一條焊縫精確起弧點(diǎn)S1和精確收弧點(diǎn)E1，第二條焊縫精確起弧點(diǎn)S2和精確收弧點(diǎn)E2，第三條焊縫精確位置起弧點(diǎn)S3和精確收弧點(diǎn)E3，第四條焊縫精確起弧點(diǎn)S4和精確收弧點(diǎn)E4。起始點(diǎn)S位于喇叭體口面幾何中心的正上方，焊槍姿態(tài)垂直于喇叭體口面，四條焊縫正上方分別設(shè)置各焊縫焊接所需的姿態(tài)點(diǎn)P廣P4。
[0061]在機(jī)器人坐標(biāo)模式下調(diào)整弧焊機(jī)器人各關(guān)節(jié)，使焊槍中心平行于相應(yīng)焊縫的夾角平分線。將弧焊機(jī)器人切換至笛卡爾坐標(biāo)系，通過x、Y、z向直線自由度調(diào)整焊槍靠近焊縫，根據(jù)起弧與收弧點(diǎn)確定Z向位置，確定焊縫位置點(diǎn)Sn、En、S22、E22、S33、E33、S44、E44。X、Y向離施焊點(diǎn)距離8-10mm，以預(yù)留足夠的裝配誤差。針對(duì)待焊工件實(shí)際位置，以焊縫位置點(diǎn)為基礎(chǔ)調(diào)整獲得各焊縫的精確位置點(diǎn)Sp Ep S2, E2, S3、E3、S4、E4。
[0062]3)根據(jù)焊接空間點(diǎn)陣確定焊槍路徑，分別按第一到第四條焊縫為單元編程。第一條焊縫和第二條焊縫的焊接路徑如圖2所示。焊槍從起始點(diǎn)S經(jīng)姿態(tài)點(diǎn)P1后調(diào)整為第一條焊縫的焊接姿態(tài)，經(jīng)初始起弧點(diǎn)S11到達(dá)第一條焊縫的精確起弧點(diǎn)Sp從S1點(diǎn)調(diào)用焊接參數(shù)開始到精確收弧點(diǎn)E1，第一條焊縫焊接過程結(jié)束后經(jīng)初始收弧點(diǎn)En、姿態(tài)點(diǎn)P1回到起始點(diǎn)S。如此類推，進(jìn)行第二條焊縫、第三條焊縫、第四條焊縫的焊接，最終焊槍退回到起始點(diǎn)S。[0063]CLOOS弧焊機(jī)器人一次焊接四條焊縫的路徑控制程序如下:
GP (S，P1, S11, S1)
GC(E1)!第I條焊縫施焊
GP (E11, P1, S，P2, S22, S2)
GC(E2)!第2條焊縫施焊
GP (E22, P2, S，P3, S33, S3)
GC(E3)!第3條焊縫施焊
GP (E33, P3, S，P4, S44, S4)
GC(E4)!第4條焊縫施焊
GP (E44, P4, S)
4)批量生產(chǎn)空間點(diǎn)調(diào)整。同種被焊工件裝夾完畢后，裝配誤差將導(dǎo)致各精確位置點(diǎn)發(fā)生改變。為了保證精確的加熱軌跡，需對(duì)各精確位置點(diǎn)重新示教。在焊縫位置點(diǎn)Sn、En、S22、E22、S33、E33、S44, E44的基礎(chǔ)上微調(diào)，獲取相應(yīng)的精確位置點(diǎn)并儲(chǔ)存，形成各被焊工件的實(shí)時(shí)路徑。
[0064]實(shí)例如下:
喇口八片長(zhǎng)邊202mm短邊41mm高248mm厚2mm,材質(zhì)為L(zhǎng)F21招合金。根據(jù)工藝試驗(yàn)的焊縫成形，設(shè)計(jì)接頭凹槽深lmm+0.05mm,凹槽寬3mm。焊前裝配方式為氬弧點(diǎn)焊，焊點(diǎn)間距5cm，起弧點(diǎn)收弧點(diǎn)位置焊點(diǎn)長(zhǎng)10mm。采用萬(wàn)向平板固定夾具裝夾，夾持面為無凹槽喇叭片外側(cè)。采用CLOOS弧焊機(jī)器人(配備鎢極氬弧焊系統(tǒng))工作站進(jìn)行施焊，首先進(jìn)行四條拼接焊縫的焊接空間點(diǎn)陣士教，編制同一條焊接控制程序，已完成四條拼接焊縫的一次成形。電弧加熱姿態(tài)以鎢極方向位于焊縫位置夾角的外角平分線為準(zhǔn)，鎢極端部距離凸邊0.5-1_。焊接電流為脈沖電流，基值電流30A，峰值電流60A，焊接速度15cm/min，脈沖頻率1.2Hz。從起弧位置的焊點(diǎn)處起弧，隨著電弧沿焊縫移動(dòng)，位于電弧前方的凸邊熔化形成熔池，在表面張力和重力的雙重作用下沿焊縫向下流動(dòng)，電弧移開或電流切換至基值電流條件時(shí)熔池發(fā)生凝固，如此反復(fù)形成均勻一致的魚鱗狀焊縫，
本發(fā)明的有益效果為:
I)本發(fā)明提高了焊縫成形的均勻性和焊縫質(zhì)量的穩(wěn)定性。相比于手工鎢極氬弧焊，采用弧焊機(jī)器人的脈沖焊形成“魚鱗”狀焊縫，成形均勻美觀。通過接頭尺寸特征控制，獲得的焊縫熔深較一致。相比于爐中釬焊形成的喇叭體，本發(fā)明焊接形成的焊縫無釬劑殘留等問題，較少了后續(xù)的加工工序，提高了接頭三防性能。
[0065]2)本發(fā)明縮短了喇叭體焊接的生產(chǎn)周期，便于批量生產(chǎn)。弧焊機(jī)器人工作站使該拼焊技術(shù)可用于相同結(jié)構(gòu)不同尺寸的喇叭體結(jié)構(gòu)生產(chǎn)，可滿足現(xiàn)代工業(yè)“多品種，小批量”的結(jié)構(gòu)需求。
[0066]3)預(yù)先設(shè)置空間焊接點(diǎn)陣，利用機(jī)器人的士教方式減小了復(fù)雜焊縫批量生產(chǎn)對(duì)復(fù)雜點(diǎn)姿態(tài)的士教，大大提高了士教速度。每個(gè)工件焊前均進(jìn)行焊接位置點(diǎn)修正，每條焊縫的焊接路徑得到精確保證，從根本上避免了焊接路徑偏移帶來的不合格甚至報(bào)廢等問題。
[0067]4)機(jī)器人的士教方式一次性獲取空間位置點(diǎn)，通過一條焊接程序即可完成多條復(fù)雜焊縫的一次焊接，減少了單獨(dú)編程和程序重新調(diào)用等中間環(huán)節(jié)，提高了復(fù)雜結(jié)構(gòu)的機(jī)器人焊接效率。[0068]本發(fā)明不僅適用于喇叭體的焊接，同樣也適用于其他結(jié)構(gòu)焊接，尤其是適合焊縫數(shù)量多、分布分散的結(jié)構(gòu)件焊接，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之類。
【權(quán)利要求】
1.一種適于喇叭體結(jié)構(gòu)拼接的機(jī)器人弧焊方法，其特征在于，包含下列步驟：S1:在待裝配喇叭體板材兩兩拼接，所述拼接頭設(shè)置突出部，所述突出部用作拼焊過程的焊縫填充材料；S2:將待裝配喇叭體板材裝配固定；S3:焊接空間點(diǎn)陣設(shè)置；所述焊接空間點(diǎn)陣的點(diǎn)包括：起始點(diǎn)、各個(gè)焊縫對(duì)應(yīng)的焊槍姿態(tài)點(diǎn)、各個(gè)焊縫的初始起弧點(diǎn)及初始收弧點(diǎn)；S4:根據(jù)焊接空間點(diǎn)陣確定焊槍路徑并儲(chǔ)存到弧焊機(jī)器人；具體為：以各個(gè)焊縫為單元編制弧焊機(jī)器人的焊接路徑控制程序，所述各個(gè)焊縫的焊接路徑為：起始點(diǎn)一焊槍姿態(tài)點(diǎn)一初始起弧點(diǎn)一焊縫路徑一初始收弧點(diǎn)一焊槍姿態(tài)點(diǎn)一起始點(diǎn)；S5:配備弧焊系統(tǒng)的弧焊機(jī)器人根據(jù)存儲(chǔ)的焊接路徑依次對(duì)每個(gè)焊縫施焊。
2.如權(quán)利要求1所述的適于喇叭體結(jié)構(gòu)拼接的機(jī)器人弧焊方法，其特征在于，所述起始點(diǎn)位于喇叭體小開口端幾何中心正上方。
3.如權(quán)利要求1或2所述的適于喇叭體結(jié)構(gòu)拼接的機(jī)器人弧焊方法，其特征在于，所述各個(gè)焊縫的焊槍姿態(tài)點(diǎn)位于起始點(diǎn)的四周，該焊槍姿態(tài)點(diǎn)使焊槍姿態(tài)與待焊焊縫所在平面垂直。
4.如權(quán)利要求1或2所述的適于喇叭體結(jié)構(gòu)拼接的機(jī)器人弧焊方法，其特征在于，所述各個(gè)焊縫的初始起弧點(diǎn)靠近該焊縫位于喇叭體大開口端的一端，所述初始收弧點(diǎn)靠近焊縫位于所述喇叭體小開口端的一端。
5.如權(quán)利要求1所述的適于喇叭體結(jié)構(gòu)拼接的機(jī)器人弧焊方法，其特征在于，步驟S3中，所述焊接空間點(diǎn)陣的點(diǎn)還包括各個(gè)焊縫的精確起弧點(diǎn)、精確收弧點(diǎn)，所述精確位置起弧點(diǎn)、精確位置收弧點(diǎn)是根據(jù)步驟S2的工件裝配誤差在初始位置起弧點(diǎn)、初始收弧點(diǎn)基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整而成，步驟S4中所述各個(gè)焊縫的焊接路徑為：起始點(diǎn)一焊槍姿態(tài)點(diǎn)一初始起弧點(diǎn)一精確起弧點(diǎn)一焊縫路徑一精確收弧點(diǎn)一初始收弧點(diǎn)一焊槍姿態(tài)點(diǎn)一起始點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的適于喇叭體結(jié)構(gòu)拼接的機(jī)器人弧焊方法，其特征在于，在步驟S5之前，所述各個(gè)焊縫兩端部分進(jìn)行自熔焊，所述焊縫路徑位于兩端的自熔焊區(qū)域之間。
7.如權(quán)利要求6所述的適于喇叭體結(jié)構(gòu)拼接的機(jī)器人弧焊方法，其特征在于，所述自熔焊區(qū)域沿著焊縫長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度為10 mm~12mm。
8.如權(quán)利要求1所述的適于喇叭體結(jié)構(gòu)拼接的機(jī)器人弧焊方法，其特征在于，步驟SI中，所述拼接頭還設(shè)置凹槽，所述凹槽向外延伸形成所述突出部。
9.如權(quán)利要求8所述的適于喇叭體結(jié)構(gòu)拼接的機(jī)器人弧焊方法，其特征在于，所述凹槽深度為喇叭片厚度的1/3~2/3和/或凹槽寬度為喇叭片厚度的I. 5^2. 5倍。
10.如權(quán)利要求1-2、5~8中任一項(xiàng)所述的適于喇叭體結(jié)構(gòu)拼接的機(jī)器人弧焊方法，其特征在于，步驟S5中，所述弧焊系統(tǒng)采用脈沖鎢極氬弧焊。
【文檔編號(hào)】B23K9/16GK103480950SQ201310454759
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】敬小軍, 王遠(yuǎn)榮, 劉雁斌 申請(qǐng)人:成都四威高科技產(chǎn)業(yè)園有限公司