毕业设计：6mm板板对接平焊自动焊焊接工艺参数试验研究

毕业设计论文设计题目：6mm板板对接平焊自动焊焊接工艺参数试验研究下 达 日 期： 2011 年 11 月 30 日开 始 日 期： 2011年 12 月 5 日完 成 日 期： 2012 年 1 月 6 日指 导 教 师： 杨新华 学 生 专 业： 焊接技术及自动化 班 级： 焊接0901 学 生 姓 名： 郭 莎 教 研室主任： 杨新华 材料工程学院 材料工程学院 陕西工业职业技术学院设计（论文）任务书 一、 设计（论文）内容及要求：（一）设计（论文）内容1制作设计任务书2编制设计说明书3撰写答辩提纲（二）要求1所有资料要提交电子稿，检查无误后打印。2焊接试验报告分析格式自定，以表达清楚为原则。二、 技术指标：生产纲领：成批生产三、 主要参考资料：焊接自动化实用技术 蒋力培 薛龙 邹勇 机械工业出版社，2010.4 先进焊接方法与技术 史清宇 陈志翔 王学东 机械工业出版社，2010.4焊接实训 杨兵兵 高等教育出版社，2009.3南宁会议 2011焊接机器人-基本操作篇 2009.05先进切割焊接与切割技术 李浩 唐山树下机器人介绍 焊接机器人操作培训教材 松下焊接机器人教材-应用说明1.安全篇1陕西工业职业技术学院课程设计任务书 进 程 计 划 表序号起止日期计划完成内容实际完成情况检查签名11.12.5-11.12.611.12.7-11.12.911.12.10-11.12.1311.12.14-11.12.2011.12.21-11.12.2711.12.28-11.12.3112.1.1-12.1.212.1.3-12.1.5熟悉设计要求，借资料并查阅相关要求研究设计方案，初定工艺过程完善工艺方案填写工艺卡（先绘草图及工艺卡初稿，检查无误后再作电子文档）测试焊接机器人的示教确定工艺方案（交电子稿和打印件）编写设计说明书（电子稿并打印）完善资料，撰写答辩提纲 目 录 符号说明摘 要随着科技的发展和工业需求的增加，本世纪焊接自动化在汽车、机械工程、航空航天上得到了广泛应用。机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机械。它的出现是为了适应制造业规模化生产,解决单调、重复的体力劳动和提高生产质量、代替人工作业。其标准化、模块化、网络化和智能化的程度也越来越高，功能越来越强，并向着成套技术和装备的方向发展。 本设计的重点是利用简易示教的方法熟练操作焊接机器人，用机器人再生的原理进行焊接，同时合理调节各种焊接参数，找出一条焊接最好并无大的缺陷的焊缝，记录此时的各种参数值。关键字:焊接自动化，焊接机器人，示教，再生ABSTRACT With the development of technology and the increase in industrial demand,Keyword:Welding automation,Welding robot, ,regeneration.第一章 先进的焊接技术第一节 焊接机器人在工业中的应用1， 焊接机器人在三方面的应用 2， 焊接机器人在切割中的应用 （1）切割生产设备发展 手工切割 机械切割 数控切割 坡口切割 （2）切割生产流程 先垂直切割，然后手工或机械打磨坡口，坡口切割近净成型(3)切割焊接产业地位2010年中国钢产量和消费量: 5亿吨占世界钢产量和消费量: 40% (制造大国）切割焊接行业用钢:3亿吨占钢材总消费量: 60% (制造强国）中国三个世界第一钢材产量世界第一、钢材消费世界第一、钢材浪费世界第一！中国比美国、日本、德国多浪费10%，一年多浪费钢材3000万吨,价值1500亿相当于上海宝钢集团一年的产量和产值！(4)切割在中国十大核心制造业中的应用建筑钢结构、机械、船舶、铁道、石化、压力容器、集装箱、冶金、水电、家电。第二节 焊接机器人的结构组成及分类1，焊接机器人的结构组成常规的焊接机器人系统由以下5部分组成。1、机器人本体，一般是伺服电机驱动的6轴关节式操作机，它由驱动器、传动机构、机械手臂、关节以及内部传感器等组成。它的任务是精确地保证机械手末端（焊枪）所要求的位置、姿态和运动轨迹。2、机器人控制柜，它是机器人系统的神经中枢，包括计算机硬件、软件和一些专用电路，负责处理机器人工作过程中的全部信息和控制其全部动作。3、焊接电源系统，包括焊接电源、专用焊枪等。4、焊接传感器及系统安全保护设施。5、焊接工装夹具。 2，焊接机器人的分类1)按用途分类：弧焊机器人和点焊机器人A：弧焊机器人是机器人最大的领域，它不只是一台依规定的速度和姿态携带焊枪移动的单机，含包括各种弧焊附属装置在内的柔性焊接系统。他在运动中有两项重要指标：速度稳定性和轨迹精度。 弧焊机器人B：点焊机器人系统典型的领域是汽车工业。 点焊机器人2)按结构形式分为：关节性机器人和非关节性机器人； 关节性机器人 非关节性机器人3)按受控方式分为：点位控制和连续轨迹控制；4)按驱动方式分为：力气驱动式、滚力驱动式、电力驱动式和新型驱动式。第三节 焊接机器人的生产厂家和品牌1，焊接机器人的生产厂家焊接機器人-東莞贏泰電子 、深圳众人机器人技术有限公司供应焊接机器人系统、涂装机器人系统、机器人装配工作站、上海欣卫实业发展有限公司、昆山华恒焊接股份有限公司、上海首锐焊材有限公司、上海创志实业有限公司、深圳嘉鸿宝科技有限公司、昆山永昱盛机电有限公司、北京祥鼎博达展览有限公司、上海京联荣机械有限公司、哈尔滨泓鑫数控机电工程有限公司、上海ABB工程有限公司、北京正合诚业科贸有限公司、唐山松下产业机器有限公司、佛山市泰格威德机电设备有限公司、瀚威机械制造有限公司、陕西威联焊接技术有限公司、天津国科电子科技有限公司、深圳市联捷鑫焊接器材有限公司、欧地希机电有限公司、苏州米加尼克焊接技术有限公司、佛山市特种焊接设备有限公司、明鑫焊接服务公司、成都焊研威达有限公司青岛分公司、华恒焊接科技有限公司、珠海固得焊接自动化设备有限公司、佛山市泰格威焊接技术有限公司、泉成贸易有限公司、宁波三友设备有限公司、王氏港建贸易（上海）有限公司、上海首锐焊材有限公司。2，焊接机器人的品牌国外的：日本安摩托曼MOT、日本OTC， 瑞士ABB，日本发那科FANUC、德国的克鲁斯、德国库卡KUKA。国产的：昆山的华恒、唐山的开元松下、沈阳新松、上海杰瑞第四节 焊接机器人的主要优点1， 改善劳动条件，逐步提高生产效率；2， 更强与可控的生产能力，调节生产峰谷；3， 提高产品的处理能力与产品质量；4， 消除枯燥无味的工作，节约劳动力；5， 提供更安全的工作环境，降低工人的劳动强度，减少劳动风险；6， 减少工艺过程中的工作量及降低停产时间和库存；7， 加快产品更新换代；8， 提高企业竞争力。 第五节 中国市场松下机器人 1.焊接机器人的分布情况 行业汽车工程机械两轮车五金家具、健身器一般机械其他百分比29%18%14%15%13%6%5%2焊接机器人系统类型和典型产品 第二章 任务第三章 机器人示教第一节 机器人在示教时的两种方法一、通常用的示教方式 (这种示教方式是以专用按键分别指定速度,精度及内插种类而记录) 二、简易示教方式 简易方式可以分为两种:1、使用压板弧焊功能使各个功能分配是F键上，以F键选择移动命令或常用的应用命令后,设定各种必要条件后而记录。 2、使用硬件功能(数字键)的功能,以硬件(数字键)选择移动命令或常用的应用命令后,设定各种必要条件后而记录。 平常在示教的时候请用容易操作的方式进行示教 机器人将记录的状态如下说明 注：图中重叠及重复为翻译时有误，以下中是正解。 、图中为机器人程序中的步骤号码，此步骤号码会随着程序步骤的删除或插入步骤此号码会相应的增加或是减小。 、图中为机器人移动的速度，这个速度可以有三种表示方式 这个是指机器人的移动能力的表示方式 这个是指机器人线速度的表示方式 这个是指机器人移动时间的表示方式 、图中指机器人的内插种类，种类也可以分为三种 指关节内插，是指机器的人各轴单独运动，工具尖端的轨迹不定，机器人程序设定动，机器人步骤从第上一点到第下一点的机器人各轴怎么快运动到点怎么运动。 指直线内插，机器人记录下一步骤运动方式是直线内插时，工具尖端在连结步骤间的直线上运动 指圆弧内插，机器人目标步骤跟下一步骤为圆弧内插时，工具尖端在圆弧上运动 注：机器人使用圆弧内插时，必须要有三个点才能组成一段圆弧。 、图中指的是机器人的内插精度，精度可以分为个等级，其中 A1的精度是最准确的，A8的精度是离记录点的位置相差是最大的。如下图 、图中指的是机器人的工具号码，机器人上可以安装多种工具，在设定程序时设定好工具后，只要更换工具就可以使用了。通常示教方式：第二节 通常示教一、记录第步骤（作业原点） 先将示教器后面的 SW 开关，在按下轴键 将机器人移动到想要作为作业原点的位置，以下是还没有记录机器人位置时的显示状态： 如果要更改速度时需要按下速度键 进行速度的调整： 输入想要的速度（能力是在100）之间。 要更改内插种类时按下动作可能 插补/座标 就可以更改内插种类，有三种每次按下都会改变依次由JOINTLINCIRJOINT： 要更改精度时按下精度键 ，每次按下精度会依次切换由A1A2A3A4A5A6A7A8A1这样来回切换。 工具是默认的。 以上都选择好后按下记录/覆盖键 第一步就被记录： 二、第二步、第三步都是按照第一步骤的编辑方式进行编辑，记录后显示为： 三、第步为机器人焊接的开始位置，当你把开始焊接的位置点记录下来后，就可以开始起弧开始焊接，要开始焊接时，就必须要在机器人程序开始点位置后面加一个开始焊接的命令AS，这个命令机器人出厂时分配在F7鍵上，当要此命令时按下F7鍵 ，当按下F7鍵时机器人画面如下显示： 以上画面可以调整电流电压及焊接的速度。 调整后按下F12写入，写入后显示为以下画面： 四、第五步（焊接的步骤）也是按照第一步步骤点位置的方式进行编辑。 注：机器人在焊接过程中必须要用内插直线或是圆弧的行走方式，才能进行焊接。所以在焊接位置点的记录方式应该如下 当内插种类为直线时： 当内插种类为圆弧时： 注：当内插种类为圆弧时，程序中必须要有三点才能组成，因为三个点才能确定圆弧。 五、第五步是机器人的焊接结束的位置，当焊接结束位置设定好后必须要有一个收弧信号（即第步） ，这样机器人才会让焊机停止焊接。信号的设定为按下动作可能 的同时在按下F7 画面显示如下，以下画面可以调整收弧的各个参数： 参数设定好后按下F12写入，写入后机器人画面显示如下： 焊接结束后机器人就可以离开机器人工作的范围 六、接下来的第步骤设定可以跟第一步骤的点的位置设置一样设定： 七、第步设定好后设定第步，第步可以设定成跟第步点位置一样的，不设定成同一点的位置也是可以的。设定成一样的位置可以这样设定按下程序步骤键 画面如下显示 输入步骤 按下确认键 机器人前进的步骤就在步骤上面 按下SW 前进检查 就可以走到步骤上的位置，当机器人的程序位置到达的位置时步骤的光标是黄色的，如果没有到达位置时光标是绿色的。 步骤到位后在按下程序步骤键 画面显示为 按下下键 将光标移动到进往最后步骤 按下确定键 机人会显示为 移到最后一个步骤后按下记录覆盖键 机器人显示为 这样一个程序的步骤已经编辑好了，需要有一个结束信号按下 按下后屏目显示为输入 按下 这样机器人和程序就已经编辑好了。第三节 简易示教 简易的示教使用的是快捷键，在开始编辑时将压板弧焊键按下 画面显示为 一、记录第步骤（作业原点） 先将示教器后面的 SW 开关 ，在按下轴键 将机器人移动到想要作为作业原点的位置。如果是选择关节内插按F7 如果是直线内插按F8 如果是圆弧内插按下F9 。从上述图举例进行说明，这里我们用关节内插就可以了，选择后按下F7 ，内部我分为两种一 是基本 在基本内可以进行更改速度，重叠，以及机器人的内插精度、工具、 另外一种是详细，选择详细是按下关闭 在详细内可以更改精度，加速度、光滑，定位、内插基准。 内部设定好后按下F12写入，机器人画面显示为： 二、第步，第步也是按照步的编程方式进行编辑。 三、第步为机器人焊接的开始位置，当你把开始焊接的位置点记录下来后，就可以起弧开始焊接，要开始焊接时，就必须要在机器人程序开始点位置后面加一个开始焊接的命令AS，这个命令在快捷键上是分配在F鍵上，当要此命令时按下F鍵 ，当按下F鍵时机器人画面如下显示： 以上画面可以调整电流电压及焊接的速度。 调整后按下F12写入，写入后显示为以下画面： 四、第五步（焊接的步骤）也是按照第一步步骤点位置的方式进行编辑。 注：机器人在焊接过程中必须要用内插直线或是圆弧的行走方式，才能进行焊接。 所以在焊接位置点的记录方式应该如下 当内插种类为直线时：按下F8 当内插种类为圆弧时：按下F9 注：当内插种类为圆弧时，程序中必须要有三点才能组成，因为三个点才能确定圆弧。 五、第五步是机器人的焊接结束的位置，当焊接结束位置设定好后必须要有一个收弧信号（即第步） ，这样机器人才会让焊机停止焊接。收弧信号的设定按下F 画面显示如下，以下画面可以调整收弧的各个参数： 参数设定好后按下F12写入，写入后机器人画面显示如下： 焊接结束后机器人就可以离开机器人工作的范围 六、接下来的第步骤设定可以跟第步骤的设置一样设定： 七、第步设定好后设定第步，第步可以设定成跟第步点位置一样的，设定成不在同一点的位置也是可以的。不一样的位置就只要将机器人移动到当前须要的位置。设定成一样的位置可以这样设定按下程序步骤键 画面如下显示 输入步骤 按下确认键 机器人前进的步骤就在步骤上面， 按下SW 前进检查 就可以走到步骤上的位置，当机器人的程序位置到达的位置时步骤的光标是黄色的，如果没有到达位置时光标是绿色的。 步骤到位后在按下程序步骤键 画面显示为 按下往下键 将光标移动到进往最后步骤 按下确定键 机人会显示为 移到最后一个步骤后按下F7 键 各个须要设定的位置跟步骤的设定一样。完成后机器人显示画面如下： 这样一个程序的步骤已经编辑好了，需要有一个结束信号按下F6 按下后机器人画面显示为 这样程序就算完成了。 要返回原来画面时在按下压板弧焊键 。 第四节 应用命令的说明一、机器人常用的应用命令 二、常用命令的选择1常用命令的选择按下FN键 出现以下对话框可以有两种选择方法，一是直接输入相对应的号码； 二是利用上下 键选择到你须要的那个命令； 三是按下相对应的快捷键 。2 FN32说明 先按下FN 键然后输入数字，按下Enter 这个指的是输出信号的范围 然后写入须要输出的信号，这里举例说明用输出信号说明 输入信号按下Enter 应用命令就会自动记录在程序当中 其它的应用命令也是相对应的。 第五节 焊接开始命令(AS)条件说明 条件文件ID指的是:条件文件的名称 重试是指在焊接起弧失败后重试条件(注1) 重启是指在焊接起弧失败后重启条件(注2) 注 12在对机器不尚不熟悉的情况下请勿更改. 焊接法:是指机器人在焊接时用的焊丝,焊接方法, 电流条件种类是指什么样的方式来控制电流大小,当是进给速度时,是根据电焊丝进给速度的快慢来决定电流,当是电流时就是调整焊接电流. 焊接电流,焊接电压,焊接速度是根据材料的不同可以相互改变. 减速速度是指电焊丝的减速速度 启动电流是指开始的启动电流 开始时间指的是焊接开始时启动电流的时间 第六节 焊接结束命令(AE)说明 条件文件ID指的是:条件文件的名称 焊接法是焊接的方法 焊接电流,焊接电压是根据材料进行更改 焊口时间是指在收弧位置焊接的时间 后工序时间是指滞后气体的时间 第七节 横摆运条条件(WFP)说明横摆运条有两种方法 一种是固定模型模试；一种是关节模试。 一、固定模试 1条件文件ID是条件文件的名称 2频率是一分钟内摆动的次数(数字越大频率越大) 3动作方式是机器人运行时行走的路径可以有三种 4振幅：指中心往左右的偏的距离 5停止时间：指的是指在一周波相对位置上停止的时间6停止时间时的行进：是指在行进中内有设定停止时间时机器人相对就的停止时间 7开始时有相位：是从左边还是从右边开始振幅 8倾斜角 设定从主路径的横摆运条的角度。倾斜角可以对左右的振幅各加以设定。初始设定值为度，横摆运条平面对喷灯成为垂直 9焊炬倾斜角度 假如设定喷灯的倾斜角，则可以决定在横摆运条端点，对工件面的焊接姿势。 10前后角 假如设定前后角，则可以变更为如下图的波形。可是设定前后角则振幅会向进行方向倾斜而变短。例如设定度则比度时大约变成的振幅。 11圆心率 动作模式为圆弧时要设定圆心率。所谓圆心率是为了决定对圆弧半径反映几的进行方向成份（使圆弧歪了多少）。 例如，如下图（）的圆 左半径与右半径为同长度 前圆心率，后圆心率各时， 圆的形状成为真圆。（但成为真圆是当场在横摆运条之时。通常是加上进行方向的速度成分，不会成为真圆。） 使它向进行方向歪多少，加以决定的就是圆心率。前圆心率为，后圆心率为，则成为下图（）的圆。 二、关节模试 1条件文件ID是条件文件的名称 2频率是一分钟内摆动的次数(数字越大频率越大) 3停止时间：指的是指在一周波相对位置上停止的时间 4停止时间时的行进：是指在行进中内有设定停止时间时机器人相对就的停止时间 5轴号码是指定那个轴摆动 6振幅：指中心往左右的偏的角度。 第八节 程序的修正一、机器人位置的修正 首先以前进检查或是后退检查将机器人移动到需要修正的步骤号，然后按下使用轴操作键将机器人位置变更到想要的位置各和姿势，然后按下动作可能加位置修正确认画面被显示，选择OK按下Enter位置被修正。 二、机器人位置的插入 以前进检查（或后退检查） ，使机器人移动至第 1 步骤。 追加时，移动至想要追加的位置之前的一个步骤。 如下使光标前进时，即追加在步骤1之后。 使用轴操作键手动操作机器人，使其成为想要追加的位置、姿势。 以与新的示教时同样的方法，设定速度或内插种类。 4一边按住动作可能一边按下插入。 确认画面被显示。 选择OK，按下Enter。 如此即可追加新的步骤。 本来的步骤2、3、步骤数都增加1，成为步骤3、4、。 作为跳跃调用等的应用命令的参数而被记录的步骤号码，此时自动被修正。 按下压板弧焊。 f 键显示命令。 选择命令。 设定速度或重叠的有无。 9 等所有的条件都设定好以后，按下 f 12。 出现要写上或要追加的确认信息。 10 要追加时选择“不可行”并按下Enter。 确认画面被显示。 11 选择 “OK”并按下Enter。 如此即可追加新的步骤。 本来的步骤2、3、步骤数都增加1，成为步骤3、4、。 作为跳跃调用等的应用命令的参数而被记录的步骤号码，此时自动被修正。三、机器人应用命令，步骤的删除 按下程式步骤 5 Enter。 光标移至步骤5。 一边按住动作可能一边按下删除。 出现确认信息。选择 “OK”，按下Enter。 如此即可删除步骤5。本来的步骤6，步骤数减1，成为步骤5。作为跳跃调用等的应用命令的参数而被记录的步骤号码，此时自动被修正。四、屏幕编辑功能 示教模式时，或在再生模式下选择了步骤再生时，按下编辑。 当前所选作业程序的画面显示被切换。光标 可将光标移动至各数据。 数据的说明光标所在的资料的说明，与数值的输入范围被显示。 输入栏变更光标所在的数据时，在此输入新的数值并按下Enter。 查找进行应用命令的查找。 剪切剪切（删除）所选的行。剪切的行可用“粘贴”插入任意的位置。 复制范围复制所选的行。复制的行可用“粘贴”插入任意的位置。 粘贴剪切或复制的行可以插入同样程序内任意的位置。但无法粘贴到别的程序。取消不反映修正而使程序编辑结束。此外，将剪切或复制的操作在中途取消。复位/R也具有同样的功能。 写入存储修正结果，结束程序编辑。 顺方向粘贴切换粘贴时的方向。选择“逆方向”时，剪切或复制的多行数据以逆序粘贴。画面拆分将画面拆分为上下2 部分。操作对象的画面的切换，以关闭画面移动进行。步骤保留通常，结束屏幕编辑时，步骤自动回到屏幕编辑启动前的步骤。一边按住动作可能一边按下此键的话，保留住屏幕编辑时的步骤而回到程序画面（也进行写入）。屏幕编辑时可用来找出成为前进、后退检查运转的目标的步骤等，十分方便。但是此时，显示步骤与实际的机器人步骤有差异。因而在其后的前进、后退检查操作时，需要引起注意。 查找方向切换查找方向为上或下。进行必要的编辑操作。将光标移至所要的位置，依照“数据的说明栏”所显示提示信息，在“输入”栏输入新的数值并按下Enter。 程序清单所显示内容，变为所输入的新的数字。此时，程序内容尚未被改写。或者 反映变更时，按下f 12，或再次按下编辑键。 更新程序内容，屏幕编辑功能结束而回到原来的画面。 要不反映变更而结束时，按下复位/R键。