第5章典型接頭機(jī)器人焊接實(shí)例5.1焊接相關(guān)知識5.2板對接平焊實(shí)例5.3板T形接頭平角焊實(shí)例5.4插入式管板垂直固定焊——滑套焊接5.1焊接相關(guān)知識5.1.1焊接方法焊接方法是指某特定的焊接方法，如埋弧焊、氣體保護(hù)焊等，其含義包括該方法所涉及的冶金、電、物理、化學(xué)及力學(xué)性能等內(nèi)容。目前，焊接方法分類法種類甚多，通常情況下，按其焊接過程特點(diǎn)將其分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。每大類又按不同的方法細(xì)分為若干小類，如下圖所示。5.1.1焊接方法5.1.1焊接方法熔焊是利用局部熱源將焊件的接合處及填充金屬材料（有時不用填充金屬材料）熔化，不加壓力而互相熔合，冷卻凝固后而形成牢固的接頭，如氣焊、電弧焊、電渣焊都屬于這一類。弧焊機(jī)器人焊接則通常屬于熔化極惰性氣體保護(hù)焊（MIG焊）。MIG焊是采用惰性氣體作為保護(hù)氣，使用焊絲作為熔化電極的一種電弧焊方法。這種方法通常用氬氣、氦氣或它們的混合氣體作為保護(hù)氣，連續(xù)送進(jìn)的焊絲既作為電極又作為填充金屬，在焊接過程中焊絲不斷熔化并過渡到熔池中去而形成焊縫。5.1.1焊接方法

MIG焊的原理示意圖

1-焊件2-電弧3-焊絲4-焊絲盤5-送絲滾輪6-導(dǎo)電嘴7-保護(hù)罩點(diǎn)8-保護(hù)氣體9-熔池5.1.1焊接方法在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中，特別是在高合金材料和有色金屬及其合金材料的焊接生產(chǎn)中，MIG焊占有很重要的地位。隨著MIG焊應(yīng)用的擴(kuò)展，僅以Ar或He作保護(hù)氣體難以滿足需要，因而發(fā)展了在惰性氣體中加入少量活性氣體如CO2等組成的混合氣體作為保護(hù)氣體的方法，通常稱之為熔化極活性混合氣體保護(hù)焊，簡稱為MAG焊（MetalActiveGasarcwelding）。5.1.2Q235低碳鋼的焊接性分析碳鋼以鐵為基礎(chǔ)，以碳為合金元素，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般不超過1.0％。具有較好的力學(xué)性能和各種工藝性能，而且冶煉工藝比較簡單，價(jià)格低廉，因而在焊接結(jié)構(gòu)制造上得到了廣泛的應(yīng)用。碳鋼的焊接性主要取決于碳含量的高低，即隨著碳含量的增加，焊接性逐漸變差。按碳含量可分為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼。低碳鋼的含碳量較低（Wc＜0.25％），且除Mn、Si、S、P等常規(guī)元素外，很少有含其它合金元素，因而焊接性良好。焊接時有以下特點(diǎn)：5.1.2Q235低碳鋼的焊接性分析（1）可裝配成各種不同位置的施焊，且焊接工藝和技術(shù)較簡單，容易掌握；（2）焊前一般不需預(yù)熱；（3）塑性較好，焊接接頭產(chǎn)生裂紋的傾向小，適合制造各類大型結(jié)構(gòu)件和受壓容器；（4）不需要使用特殊和復(fù)雜的設(shè)備，對焊接電源沒有特殊要求，交直流弧焊機(jī)都可以焊接。對焊接材料也無特殊要求，酸性堿性都可；（5）低碳鋼焊接時，如果焊條直徑或工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，也可能出現(xiàn)熱影響區(qū)晶粒長大或時效硬化傾向。焊接溫度越高，熱影響區(qū)在高溫停留時間越長，晶粒長大越嚴(yán)重。5.1.3全位置焊接熔焊時，被焊焊件接縫所處的空間位置，稱為焊接位置，如圖所示。對接的焊接位置A)平焊b)橫焊c)立焊d)仰焊5.1.4定位焊焊前為固定焊件的相對位置進(jìn)行的焊接操作叫定位焊，俗稱點(diǎn)固焊。定位焊形成的短小而斷續(xù)的焊縫叫定位焊縫，也叫點(diǎn)固焊縫。通常定位焊縫都比較短小，焊接過程中都不去掉，而成為正式焊縫的一部分保留在焊縫中，因此定位焊縫的質(zhì)量好壞、位置、長度和高度等是否合適，將直接影響正式焊縫的質(zhì)量及焊件的變形。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)中發(fā)生的一些重大質(zhì)量事故，如結(jié)構(gòu)變形大，出現(xiàn)未焊透及裂紋等缺陷，往往是定位焊不合格造成的，因此對定位焊必須引起足夠的重視。5.1.4定位焊焊接定位焊縫時必須注意以下幾點(diǎn)：（1）必須按照焊接工藝規(guī)定的要求焊接定位焊縫。如采用與工藝規(guī)定的同牌號，同直徑的焊條，用相同的焊接工藝參數(shù)施焊；若工藝規(guī)定焊前需預(yù)熱，焊后需緩冷，則焊定位焊縫前也要預(yù)熱，焊后也要緩冷。（2）定位焊縫必須保證熔合良好，焊道不能太高，起頭和收尾處應(yīng)圓滑不能太陡，防止焊縫接頭時兩端焊不透。（3）定位焊縫的長度、余高度、間距見下表。焊件厚度定位焊縫余高定位焊縫長度定位焊縫間距＜4＜45～1050～1004～123～610～20100～200＞12＞615～30200～3005.1.4定位焊（4）定位焊縫不能焊在焊縫交叉處或焊縫方向發(fā)生急劇變化的地方，通常至少應(yīng)離開這些地方50mm才能焊定位焊縫。（5）為防止焊接過程中工件裂開，應(yīng)盡量避免強(qiáng)制裝配，必要時可增加定位焊縫的長度，并減小定位焊縫的間距。（6）定位焊后必須盡快焊接，避免中途停頓或存放時間過長，定位焊用電流可比焊接電流大10％～15％。5.2板對接平焊實(shí)例5.2.1焊件焊件結(jié)構(gòu)與主要尺寸規(guī)格如下圖所示。焊件材質(zhì)為低碳鋼Q235，焊接位置為平對接。焊件結(jié)構(gòu)與主要尺寸5.2.2裝配與定位焊采用下圖所示裝—焊卡具將兩塊試板裝配成I形坡口的對接接頭，裝配間隙始焊端為1.0mm,終焊端為2.0mm。在焊縫的始焊端和終焊端10mm內(nèi)，進(jìn)行定位焊接，定位焊長度為3～5mm。在定位焊時，選用焊絲型號為H08Mn2SiA，直徑為?1.0mm，采用松下TA-1400型焊接機(jī)器人進(jìn)行定位焊。

板對接平焊定位焊及夾具

【重要提示】：對定位焊焊接質(zhì)量要求為正式焊接一樣。5.2.3編程根據(jù)平對接焊件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，規(guī)劃焊接機(jī)器人所需運(yùn)行軌跡，進(jìn)而確定機(jī)器人示教軌跡和示教點(diǎn)，如下圖所示。板對接平焊示教軌跡

5.2.3編程

P1—P2區(qū)間為空走區(qū)間，其中示教點(diǎn)P1為機(jī)器人初始位置，示教點(diǎn)P2為焊接開始點(diǎn)。P2—P3區(qū)間為焊接區(qū)間，其中示教點(diǎn)P3為焊接結(jié)束點(diǎn)。P3—P4區(qū)間為空走區(qū)間，其中P4點(diǎn)與P1點(diǎn)重合，目的是使機(jī)器人回歸初始點(diǎn)?！局匾崾尽浚簽閷4點(diǎn)與P1點(diǎn)完全重合，示教P4時直接對P1點(diǎn)進(jìn)行復(fù)制粘貼即可。5.2.3編程按照圖所示板對接平焊示教軌跡進(jìn)行示教編程后，示教器主窗口中生成示教再現(xiàn)程序，如下表所示。語句行程序語句注釋1Pingduihan.prg程序名稱21:Mech:Robot運(yùn)動機(jī)構(gòu)設(shè)置3Beginofprogram程序開始4TOOL=1:TOOL01末端工具設(shè)置5MOVELP1,6.00m/min示教點(diǎn)1（空走點(diǎn)）6MOVELP2,4.00m/min示教點(diǎn)2（焊接開始點(diǎn)）板對接平焊示教程序表7ARC-SETAMP=130VOLT=17.2S=0.5焊接規(guī)范參數(shù)，分別為焊接電流（A）、焊接電壓（V）及焊接速度（m/min）8ARC-ONArcStart1.prgRETRY=0焊接開始指令9MOVELP3,10.00m/min示教點(diǎn)3（空走點(diǎn)、焊接結(jié)束點(diǎn)），在P2至P3直線區(qū)間內(nèi)機(jī)器人以焊接速度S=0.5m/min行進(jìn)10CRATERAMP=100VOLT=15.8T=0.2焊接收弧規(guī)范參數(shù)11ARC-OFFArcEND1.prgRETRY=0焊接結(jié)束指令12MOVELP4,6.00m/min示教點(diǎn)4（空走點(diǎn)）13Endofprogram程序結(jié)束5.2.4機(jī)器人焊接（1）確定主要焊接工藝參數(shù)根據(jù)焊件材質(zhì)、焊件厚度、焊接位置等因素，確定主要焊接工藝參數(shù)，如焊接電流、焊接電壓及焊接速度等。具體見下表。焊接方法焊接材料焊接電流/A電弧電壓/V焊接速度/m·min-1焊絲型號焊絲直徑/mm保護(hù)氣體MAG焊H08Mn2SiA1.080%CO2+20%Ar13017.20.55.2.4機(jī)器人焊接（2）焊接開始點(diǎn)位置與角度在直線焊接區(qū)間內(nèi)，從焊接開始點(diǎn)P2的位置與角度可看出焊槍姿勢和焊接角度。下圖機(jī)器人在焊接開始點(diǎn)P2時的焊槍姿勢。P2點(diǎn)焊槍姿勢5.2.4機(jī)器人焊接P2的位置和角度值見下表所示。位置X/mmY/mmZ/mmU/°V/°W/°G1（外部軸）/°1066.20-78.97291.6590.1932.06118.9689.70角度RT關(guān)節(jié)UA關(guān)節(jié)FA關(guān)節(jié)RW關(guān)節(jié)BW關(guān)節(jié)TW關(guān)節(jié)--9.63-3.25-38.20-32.57-22.27-3.23-5.2.4機(jī)器人焊接（3）焊接示教程序經(jīng)過再現(xiàn)驗(yàn)證和修改完善后可進(jìn)行焊接操作。焊接之前需按下電弧鎖定開關(guān)，檢查送絲和保護(hù)氣體供給情況，并將模式開關(guān)撥到AUTO，接通伺服電機(jī)之后按下起動開關(guān)開始焊接，其焊縫見下圖所示。5.3板T形接頭平角焊實(shí)例5.3.1焊件焊件結(jié)構(gòu)與主要尺寸規(guī)格如下圖所示。焊件材質(zhì)為低碳鋼Q235，焊接位置為平角焊。

焊件結(jié)構(gòu)與尺寸

5.3.2裝配與定位焊由于橫板兩側(cè)均需要焊接，且薄板結(jié)構(gòu)容易熔透，因此裝配時立板與橫板之間未預(yù)留間隙。從橫板兩側(cè)進(jìn)行定位焊，定位焊長度為3～5mm。在定位焊時，選用焊絲型號為H08Mn2SiA，直徑為?1.0mm，采用松下TA-1400型焊接機(jī)器人進(jìn)行定位焊，如圖所示。

焊件定位焊5.3.3編程根據(jù)T形平角焊焊件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，規(guī)劃焊接機(jī)器人所需運(yùn)行軌跡，進(jìn)而確定機(jī)器人示教軌跡和示教點(diǎn)，如圖所示。

板T形平角焊示教軌跡

5.3.3編程

P1—P2—P3區(qū)間為空走區(qū)間，其中示教點(diǎn)P1為機(jī)器人初始位置，示教點(diǎn)P2為焊接接近點(diǎn)，示教點(diǎn)P3為焊接開始點(diǎn)。

P3—P4區(qū)間為焊接區(qū)間，其中示教點(diǎn)P4為焊接結(jié)束點(diǎn)。P4—P5—P6區(qū)間為空走區(qū)間，其中P6點(diǎn)要與P1點(diǎn)重合。按照圖5-6所示T形平角示教軌跡進(jìn)行示教編程后，示教器主窗口中生成示教再現(xiàn)程序，如表所示。下為板T形平角焊示教程序表語句行程序語句注釋1Pingjiao

han.prg程序名稱21:Mech:Robot運(yùn)動機(jī)構(gòu)設(shè)置3Beginofprogram程序開始4TOOL=1:TOOL01末端工具設(shè)置5MOVELP1,6.00m/min示教點(diǎn)1（空走點(diǎn)）6MOVELP2,10.00m/min示教點(diǎn)2（空走點(diǎn)）7MOVELP3,3.00m/min示教點(diǎn)3（焊接開始點(diǎn)）8ARC-SETAMP=140VOLT=18.8S=0.50焊接規(guī)范參數(shù)，分別為焊接電流（A）、焊接電壓（V）及焊接速度（m/min）9ARC-ONArcStart1.prgRETRY=0焊接開始指令10MOVELP4,10.00m/min示教點(diǎn)4（空走點(diǎn)、焊接結(jié)束點(diǎn)），在P3至P4區(qū)間機(jī)器人以焊接速度S=0.50m/min行進(jìn)11CRATERAMP=100VOLT=15.8T=0.5焊接收弧規(guī)范參數(shù)12ARC-OFFArcEND1.prgRETRY=0焊接結(jié)束指令13MOVELP5,3.00m/min示教點(diǎn)5（空走點(diǎn)）14MOVELP6,10.00m/min示教點(diǎn)6（空走點(diǎn)）15Endofprogram程序結(jié)束5.3.4機(jī)器人焊接（1）確定主要焊接工藝參數(shù)根據(jù)焊件材質(zhì)、焊件厚度、焊接位置等因素，確定主要焊接工藝參數(shù)，如焊接電流、焊接電壓及焊接速度等。焊接方法焊接材料焊接電流/A電弧電壓/V焊接速度/m·min-1焊絲型號焊絲直徑/mm保護(hù)氣體MIG焊H08Mn2SiA1.080%CO2+20%Ar14018.80.55.3.4機(jī)器人焊接（2）焊接角度在直線焊接區(qū)間內(nèi)，從焊接開始點(diǎn)P3的位置與角度可看出焊槍姿勢和焊接角度。圖5-7為機(jī)器人在焊接開始點(diǎn)P3時的焊槍姿勢。P3的位置和角度值見表所示。位置X/mmY/mmZ/mmU/°V/°W/°G1（外部軸）/°1072.00-90.18283.7629.3847.1665.29-90.42角度RT關(guān)節(jié)UA關(guān)節(jié)FA關(guān)節(jié)RW關(guān)節(jié)BW關(guān)節(jié)TW關(guān)節(jié)--2.829.75-68.23-15.3561.95-40.68-5.3.4機(jī)器人焊接（3）焊接示教程序經(jīng)過再現(xiàn)驗(yàn)證和修改完善后可進(jìn)行焊接操作。焊接之前需按下電弧鎖定開關(guān)，檢查送絲和保護(hù)氣體供給情況，并將模式開關(guān)撥到AUTO，接通伺服電機(jī)之后按下起動開關(guān)開始焊接，其焊縫見圖所示。

P3點(diǎn)焊槍姿勢及焊縫5.4插入式管板垂直固定焊——滑套焊接實(shí)例5.4.1焊件滑套焊件結(jié)構(gòu)與主要尺寸規(guī)格如圖所示。焊件材質(zhì)為低碳鋼Q235，焊接位置為管子-法蘭的平角環(huán)焊，焊腳高度為2mm。焊件結(jié)構(gòu)與主要尺寸

5.4.2裝配與定位焊在裝配時，將管子中軸線與法蘭孔的圓心對中，沿圓周定位焊3點(diǎn)，每點(diǎn)相距120°，根部間隙約預(yù)留1～1.5mm。在定位焊時，選用焊絲型號為H08Mn2SiA，直徑為?1.0mm，采用松下TA-1400型焊接機(jī)器人進(jìn)行定位焊，如圖所示。管套焊縫5.4.3編程根據(jù)滑套焊件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，規(guī)劃焊接機(jī)器人所需運(yùn)行軌跡，進(jìn)而確定機(jī)器人示教軌跡和示教點(diǎn)，如圖5-16所示。

滑套示教軌跡

5.4.3編程

P1—P2—P3區(qū)間為空走區(qū)間，其中示教點(diǎn)P1為機(jī)器人初始位置，示教點(diǎn)P2為焊接接近點(diǎn)，示教點(diǎn)P3為焊接開始點(diǎn)。P3—P4—P5—P6—P7—P8—P9—P10—P11區(qū)間為焊接區(qū)間，其中示教點(diǎn)P11為焊接結(jié)束點(diǎn)，與P3點(diǎn)重合。P11—P12—P13區(qū)間為空走區(qū)間，其中P13點(diǎn)要與P1點(diǎn)重合。按照圖5-16所示滑套示教軌跡進(jìn)行示教編程后，示教器主窗口中生成示教再現(xiàn)程序，如表所示?；缀附邮窘坛绦虮碚Z句行程序語句注釋1hua

tao.prg程序名稱21:Mech:Robot運(yùn)動機(jī)構(gòu)設(shè)置3Beginofprogram程序開始4TOOL=1:TOOL01末端工具設(shè)置5MOVELP1,6.00m/min示教點(diǎn)1（空走點(diǎn)）6MOVELP2,10.00m/min示教點(diǎn)2（空走點(diǎn)）7MOVELP3,3.00m/min示教點(diǎn)3（焊接開始點(diǎn)）8ARC-SETAMP=145VOLT=18.0S=0.50焊接規(guī)范參數(shù)，分別為焊接電流（A）、焊接電壓（V）及焊接速度（m/min）9ARC-ONArcStart1.prgRETRY=0焊接開始指令10MOVELP4,10.00m/min示教點(diǎn)4（焊接點(diǎn)）11MOVELP5,10.00m/min示教點(diǎn)5（焊接點(diǎn)）12MOVELP6,10.00m/min示教點(diǎn)6（焊接點(diǎn)）13MOVELP7,10.00m/min示教點(diǎn)7（焊接點(diǎn)）14MOVELP8,10.00m/min示教點(diǎn)8（焊接點(diǎn)）15MOVELP9,10.00m/min示教點(diǎn)9（焊接點(diǎn)）16MOVELP10,10.00m/min示教點(diǎn)10（焊接點(diǎn)）17MOVELP11,10.00m/min示教點(diǎn)11（空走點(diǎn)、焊接結(jié)束點(diǎn)），在P3至P11圓弧區(qū)間機(jī)器人以焊接速度S=0.50m/min行進(jìn)18CRATERAMP=100VOLT=15.8T=0.00焊接收弧規(guī)范參數(shù)19ARC-O