单元一 工业机器人弧焊工作站的认识
机器人焊接工作站在汽车行业中的应用
机器人焊接工作站在汽车行业中的应用1. 引言1.1 介绍机器人焊接工作站机器人焊接工作站是指利用工业机器人进行焊接操作的工作站。
通过预先编程和精准控制，机器人焊接工作站能够实现高效、精准的焊接过程，为汽车行业提供了重要的生产工具。
机器人焊接工作站通常配备有焊接机器人、焊接设备、传感器等设备，可以实现多种焊接方式和复杂的焊接操作。
在汽车制造过程中，机器人焊接工作站起着至关重要的作用，能够帮助汽车制造商实现生产自动化和提高生产效率。
机器人焊接工作站利用先进的技术和精准的控制系统，能够确保焊接质量和效率。
相比传统的手工焊接，机器人焊接工作站具有更高的焊接精度和稳定性，可以减少焊接缺陷和提高产品质量。
机器人焊接工作站在汽车行业中发挥着重要作用，为汽车制造商提供了先进的生产工具和技术支持。
随着汽车行业的不断发展和技术进步，机器人焊接工作站将会在更广泛的领域得到应用，为汽车制造带来更大的效益和发展空间。
1.2 介绍汽车行业中的需求汽车行业是一个高度竞争和迅速发展的领域，汽车制造商们需要不断提升生产效率和产品质量，以满足消费者不断增长的需求。
传统的手工焊接在工艺稳定性、精度和效率方面存在一定的局限性，无法完全满足汽车行业中对焊接质量的高要求，因此需要借助先进的技术来提升生产水平。
汽车行业对焊接工艺的需求主要体现在以下几个方面：首先是焊接质量的要求，汽车是一种高价值的产品，焊接质量直接影响到汽车的安全性和使用寿命，因此需要具有高精度和稳定性的焊接工艺来保证焊缝的质量。
其次是生产效率的要求，随着汽车市场需求的不断增长，汽车制造商需要提高生产效率以满足市场需求，因此需要快速而高效的焊接工艺来提升生产速度。
再者是人力成本和安全性的考量，传统的手工焊接需要大量的人力投入，并存在一定的安全隐患，而机器人焊接工作站可以减少人力成本和提高工作安全性。
汽车行业对焊接工艺的需求在不断增长，需要具有高精度、高效率和稳定性的焊接工艺来满足市场需求，机器人焊接工作站应运而生，成为汽车行业中的重要工具之一。
T-01-O-F-任务一工业机器人弧焊工作站的认识
项目三工业机器人弧焊工作站系统集成焊接机器人是从事焊接的工业机器人。
根据国际标准化组织（ISO）工业机器人属于标准焊接机器人的定义，工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机（Manipulator），具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。
为了适应不同的用途，机器人最后一个轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可接装不同工具或称末端执行器。
焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊（割）枪的，使之能进行焊接，切割或热喷涂。
焊接机器人的主要优点如下:1）易于实现焊接产品质量的稳定和提高，保证其均一性。
2）提高劳动生产率。
3）降低对工人操作技术难度的要求。
4）缩短产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资。
5）可实现批量产品焊接自动化。
6）为焊接柔性生产线提供技术基础。
弧焊机器人的应用范围很广，除汽车行业之外, 在通用机械、金属结构等许多行业中都有广泛的应用。
最常用的范围是结构钢和铬镍钢的熔化极活性气体保护焊( C O2焊、MAG 焊)、铝及特殊合金熔化极惰性气体保护焊(MI C焊)、铬镍钢和铝的惰性气体保护焊以及埋弧焊等。
【学习目标】知识目标：了解工业机器人弧焊工作站的组成。
掌握弧焊机器人接口技术。
掌握弧焊电源的基本应用。
技能目标：能够正确选用弧焊机器人。
能够正确选用弧焊电源。
能够构建弧焊机器人工作站。
工作任务任务一工业机器人弧焊工作站的认识。
任务二弧焊机器人的选型。
任务三弧焊工作站焊接系统设计。
任务一工业机器人弧焊工作站的认识工业机器人弧焊工作站根据对象性质及焊接工艺要求，利用焊接机器人完成电弧焊接过程。
工业机器人弧焊工作站除了焊接机器人外，还包括焊接系统和变位机系统等各种焊接附属装置。
【知识准备】一、工业机器人弧焊工作站的工作任务3.焊接任务及工艺要求工业机器人弧焊工作站的工作任务是将连接板焊接到在底板上，如图3-1所示。
图3-1 焊接形状焊接工艺见表3-1。
表3-1.焊接工艺焊缝坡口尺寸如图3-2所示图3-2 焊缝坡口4.MAG焊接方法熔化极电弧焊(GMAW) 是采用连续等速送进可熔化的焊丝与被焊工件之问的电弧作为热源来熔化焊丝和母材金属, 形成熔池和焊缝的焊接方法。
工业机器人弧焊工作站的认识
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知识准备
一、工业机器人弧焊工作站的工作任务
2．弧焊焊接电源 RD350焊接电源的技术参数见表
RD350焊机技术参数 规格 AC 380V±10%，三相 50/60HZ 18KVA 30～350A（根据焊丝粗细有所不同） 60%（以10分为周期）
项目 额定输入电压、相数 额定频率 额定输入 输出电流范围 额定使用率
安川MA1400机器人本体及焊枪
机器人手臂可直接通过法兰连接。
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一、工业机器人弧焊工作站的工作任务
2．弧焊焊接电源 弧焊焊接电源是为电弧焊提供电源的设备。超低飞溅全数字化机器人专用焊接 电源RD-350如图所示。
RD350焊接电源 1-吊环螺栓 2-前面板 3-上盖板 4-右侧盖板 5-左侧盖板 6-端子盖 7-操作面板 8-面板
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一、工业机器人弧焊工作站的工作任务
4．送丝机 安装在机器人的U轴上的送丝机是为焊枪自动输送焊丝的装置。送丝机如图所 示。主要由送丝电机、压紧机构、送丝滚轮（主动轮、从动轮）等组成。
送丝机 1-送丝软管（进） 2-加压控制柄 3-送丝电机 4-送丝滚轮 5-送丝软管（出）
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单元一 工业机器人弧焊工作站的认识
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工作任务描述:
通过工业机器人弧焊工作站布置图，认识工业机器人弧
焊工作站。
学习目标:
通过本任务学习，应能： 1.了解工业机器人弧焊工作站的组成与特点。 2.熟悉工业机器人弧焊工作站外围系统的作用。 3.熟悉工业机器人弧焊工作站的工作过程。
工业机器人点焊工作站认识
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工业机器人点焊工作站的定义
点焊是电阻焊的一种。电阻焊接是通过焊接设 备的电极施加压力并在接通电源时，在工件接触点 及邻近区域产生电阻热加热工件，在外力作用下完 成工件的联结。
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所以为了尽量减少分流,需要尽量加大电极。而当板厚不同时， 需要将厚板材放在下方。
a)
b)
图3-3 单边多点点焊
c)
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(4) 双点焊（推挽点焊） 双点焊（推挽点焊）如图3-4所示。在上下都配置焊接
变压器，可以同时进行2点焊接的方式。 与图3-3所示的单边多点点焊相比,在相当程度上抑制了
分流电流，具有利于用在厚板材焊接的优点。
图3-4 双点焊（推挽点焊）
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点焊的条件
焊接电流、通电时间以及电极加压力被称为电阻 焊接的三大条件。在电阻焊接中，这些条件互相作用 ，具有非常紧密的联系。
(1) 焊接电流 焊接电流是指电焊机中的变压器的二次回路中
流向焊接母材的电流。在普通的单相交流式电焊机中 ，在变压器的一次侧流通的电流，将乘以与变压器线 匝比（是指一次侧的线匝数N1和二次侧的线匝N2的比 ，即N1/ N2）后流向二次侧。在合适的电极加压力下 ，大小合适的电流在合适的时间范围内导通后，接合
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弧焊机器人的初步认识
2
焊接机器人的发展方向及应用难点
弧焊机器人的发展方向不需根据其应用的难点，这是实践的要 求。因而接下来分析其应用难点是哪些。 2.1 弧焊机器人应用碰到的技术难题[2]
弧焊机器人在实际生产中的应用仍有如下的关键问题有待进一 步研究解决： 1) 弧焊机器人系统的柔性化问题。大型自动化焊接装备或生产 线的一次投资相对较高，在设计这种焊接装备时必须考虑柔性化， 形成柔性制造系统，以充分发挥装备的效能，满足同类产品不同规 格工件的生产需要【2】。 2) 新型机器人用弧焊逆变电源结构和性能的优化及电流波形控 制问题， 使熔滴实现最佳过渡， 减少飞溅。 3) 弧焊过程使用传感技术， 快速准确地提取弧焊过程的特征 信息， 实现焊缝自动跟踪问题。 4) 实用化的弧焊动态过程和焊接质量的实时智能控制技术的问 题。 5) 弧焊机器人工程应用和产业化中的技术成果转化的问题。
图2 图2 间隙和坡口对焊缝成形的影响
2）电极倾角 电弧焊时，根据电极倾斜 方向与焊接方法的关系，分为 电极前倾和电极后倾两种，焊 丝倾斜时，电弧轴线也相应倾 斜。焊丝前倾时（图 3a），电 弧力对熔池金属向后排出的作 用减小，电弧潜入焊件的深度 减小，电弧斑点移动范围扩大， 熔宽增大，余高减小。焊丝前 倾角越小，这一影响越明显 （图 3c） 焊丝后倾时（图 3b） 则相反。 3）焊件倾角 焊件倾斜在实际生产中经常碰到，可分为上坡焊和下坡焊。此时， 熔池金属在重力的作用下有沿斜坡向下流的倾向。上坡焊时（图 4a），重力有助于熔池金属排向熔池尾部，因而熔深大，熔宽窄， 余高大。当上坡角度为6° ~12° 时，余高过大，且两侧易产生咬边。 下坡焊时（图 4b），这种作用阻止熔池金属排向熔池尾部，电弧不 能深入加热熔池底部的金属，熔深减小，电弧斑点移动范围扩大， 熔宽增大，余高减小。焊件倾角过大，会导致熔深不足和熔池液体 金属溢流。
弧焊机器人工作站工艺原理
弧焊机器人工作站工艺原理随着科技的不断进步和工业生产的智能化发展，弧焊机器人工作站成为现代制造业中的重要设备。
弧焊机器人工作站通过自动化的方式完成焊接工作，具有高效、精确和稳定的特点。
下面将介绍弧焊机器人工作站的工艺原理。
一、弧焊机器人工作站的构成及工作原理弧焊机器人工作站主要由机器人、焊接电源、焊接枪、工件夹持装置、传感器等组成。
机器人是核心部件，负责焊接操作；焊接电源提供焊接所需的电能；焊接枪是焊接电流的输入端，用于将电能转化为热能；工件夹持装置固定工件以保证焊接的稳定性；传感器用于检测焊接过程中的相关参数。
弧焊机器人工作站的工作原理是先进行焊缝的路径规划，确定焊接轨迹和焊接顺序。
然后，机器人根据路径规划进行焊接操作。
焊接电源提供电能，焊接枪通过电弧将电能转化为热能，将工件加热至熔化状态，并在熔融的金属表面形成焊缝。
焊接过程中，传感器实时检测焊接参数（如电流、电压、温度等），并将数据反馈给控制系统。
控制系统根据传感器数据进行调整，以确保焊接质量。
二、弧焊机器人工作站的优势和应用弧焊机器人工作站相比传统手工焊接具有以下优势：1. 提高生产效率：机器人可实现连续、稳定、高速的焊接操作，大大提高了生产效率。
2. 提高焊接质量：机器人能够精确控制焊接参数，消除人为因素对焊接质量的影响，确保焊缝的均匀性和一致性。
3. 降低劳动强度：机器人能够代替人工完成繁重、危险的焊接工作，减轻工人的劳动强度。
4. 节约人力成本：机器人可以24小时连续工作，无需休息和加班，从而节省了人力成本。
弧焊机器人工作站广泛应用于汽车制造、船舶制造、机械制造等领域。
在汽车制造中，机器人能够高效地完成车身焊接，提高了车身的强度和密封性；在船舶制造中，机器人能够完成焊接工作，提高了船体的牢固性和耐用性；在机械制造中，机器人能够完成各种复杂零部件的焊接，提高了产品的质量和精度。
三、弧焊机器人工作站的发展趋势随着科技的不断进步和需求的不断增长，弧焊机器人工作站正朝着以下方向发展：1. 智能化：机器人将更加智能化，具备自主学习和决策能力，能够根据工件的形状和材料特性自动调整焊接参数，实现个性化焊接。
工业机器人 工业机器人点焊工作站的认识38页PPT
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
45、自己的饭量自己知道。——苏联
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
机器人自动焊接工作站技术方案
机器人自动焊接工作站技术方案一、引言机器人自动焊接工作站是一种用于工业生产中的自动化设备，通过机器人实现焊接操作，可以提高生产效率、降低劳动强度和减少人为错误，是现代制造业中不可或缺的一种设备。
本文将详细介绍机器人自动焊接工作站的技术方案，包括硬件设备、软件系统和安全控制等方面。
二、硬件设备1.焊接机器人焊接机器人是机器人自动焊接工作站的核心设备，主要负责焊接操作。
它应该具备高精度、高速度和稳定性等特点，以保证焊接质量。
选择适合的焊接机器人应考虑到焊接工件的大小、形状和材料等因素，并根据实际需求选择机器人的自由度和负载能力等参数。
2.焊接装置焊接装置是指焊接工具和焊接电源等设备。
焊接工具可以根据不同的焊接工艺选择，如焊枪、焊剂和焊丝等。
焊接电源应具备稳定的电压输出，以保证焊接能量的稳定性。
3.传感器传感器用于检测焊接过程中的相关信息，如焊接温度、焊缝位置和焊接速度等。
常用的传感器有红外线传感器、温度传感器和力传感器等，可以实时监测焊接质量，并进行相应的调整。
4.控制系统控制系统是机器人自动焊接工作站的智能核心，可实现对焊接过程的精确控制。
控制系统应具备高速度、高精度和实时响应的特点，以确保焊接操作的准确性和稳定性。
三、软件系统1.焊接路径规划焊接路径规划是通过对焊接工件进行几何和特征分析，确定焊接路径的过程。
软件系统应具备自动识别焊缝和焊接点的能力，并基于已有的焊接参数生成相应的焊接路径，以提高焊接效率和质量。
2.运动控制运动控制是指对焊接机器人的轨迹和速度进行控制。
软件系统应根据焊接路径规划生成的路径，实现焊接机器人的精确运动控制。
为了提高焊接速度和稳定性，可以采用基于模型预测控制（MPC）等先进控制算法。
3.监控监控功能可以实时获取焊接过程中的各项参数，并进行实时监控和反馈。
软件系统应具备报警和故障检测机制，以及数据记录和分析功能，以便对焊接质量和设备状况进行评估和改进。
四、安全控制1.环境安全焊接过程中会产生高温和有害气体等危险物质，因此需要对工作站进行良好的通风和消防措施，以确保操作环境的安全。
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溶接法（焊接方法）
适用母材 外形尺寸（宽×深×高）
C02短路焊接、MAG/MIG短路焊接、脉冲焊接
普钢、不锈钢、铝 371×645×600
机器人控制柜DX100通过焊接指令电缆向焊接电源发出控制指令，如焊接参 数（焊接电压、焊接电流）、起弧、息弧等。
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一、工业机器人弧焊工作站的工作任务
80%C02+20%Ar的保护焊气体。
气瓶总成 1-流量表 2-压力表 3-减压机构 4-气瓶阀 5-加热器电源线 6-40L气瓶 7-PVC气管 8-流量调整旋钮
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一、工业机器人弧焊工作站的工作任务
8．焊枪清理装置 工业机器人焊枪经过焊接后，内壁会积累大量的焊渣，影响焊接质量，因此 需要使用焊枪清理装置定期清除；焊丝过短、过长或焊丝端头成球型状，也可
安川MA1400机器人本体及焊枪
机器人手臂可直接通过法兰连接。
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一、工业机器人弧焊工作站的工作任务
2．弧焊焊接电源 弧焊焊接电源是为电弧焊提供电源的设备。超低飞溅全数字化机器人专用焊接 电源RD-350如图所示。
RD350焊接电源 1-吊环螺栓 2-前面板 3-上盖板 4-右侧盖板 5-左侧盖板 6-端子盖 7-操作面板 8-面板
1.了解工业机器人弧焊工作站的组成与特点。 任务目标 2.熟悉工业机器人弧焊工作站外围系统的作用。 3.熟悉工业机器人弧焊工作站的工作过程。 资料 工业机器人安全操作规程 MH6机器人使用说明书 DX100使用说明书 DX100维护要领书 工业机器人搬运工作站说明书
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工具 常用工具
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单元一 工业机器人弧焊工作站的认识
主讲教师：汪励
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工作任务描述:
通过工业机器人弧焊工作站布置图，认识工业机器人弧
焊工作站。
学习目标:
通过本任务学习，应能： 1.了解工业机器人弧焊工作站的组成与特点。 2.熟悉工业机器人弧焊工作站外围系统的作用。 3.熟悉工业机器人弧焊工作站的工作过程。
一、工业机器人弧焊工作站的工作任务
8．焊枪清理装置 通过剪丝清洗设备清洗过后的焊枪喷嘴对比如图所示
a）清枪前 清枪前后的效果
b）清枪后
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三、工业机器人弧焊工作站的工作过程
(1) 系统启动
1) 机器人控制柜DX100主电源开关合闸，等待机器人启动完毕；
2) 打开气瓶、焊机电源、剪丝清洗设备电源； 3) 在“示教模式”下选择机器人焊接程序，然后将模式开关转至“远程模式 ”； 4) 若系统没有报警，启动完毕。 (2) 生产准备 1) 选择要焊接的产品； 2) 将产品安装在焊接台上； (3) 开始生产 按下启动按钮，机器人开始按照预先编制的程序与设置的焊接参数进行焊接作
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一、工业机器人弧焊工作站的工作任务
4．送丝机 安装在机器人的 U轴上的送丝机是为焊枪自动输送焊丝的装置。送丝机如图所 示。主要由送丝电机、压紧机构、送丝滚轮（主动轮、从动轮）等组成。
送丝机 1-送丝软管（进） 2-加压控制柄 3-送丝电机 4-送丝滚轮 5-送丝软管（出）
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一、工业机器人弧焊工作站的工作任务
一个完整的工业机器人弧焊系统由机器人系统、焊枪、焊接电源、送丝装置 、焊接变位机等组成，如图所示。
机器人弧焊系统图
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一、工业机器人弧焊工作站的工作任务
1．弧焊机器人 弧焊机器人包括安川MA1400机器人本 体、DX100控制柜以及示教器。安川 MA1400机器人本体如图所示。 安川MA1400为6轴弧焊专用机器人， 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执行器（焊枪）所 要求的位置、姿态和运动轨迹。焊枪与
3．焊枪 焊枪利用焊接电源的高电流、高电压产生的热量聚集在焊枪终端，融化焊 丝，融化的焊丝渗透到需焊接的部位，冷却后，被焊接的物体牢固的连接成一 体 。 机器人MA1400安装的焊枪型号为SRCT-308R，内置防撞传感器，外观如图所 示。
SRCT-308R焊枪
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一、工业机器人弧焊工作站的工作任务
6．焊接变位机
焊接变位机承载工件及焊接所需工装，主要作用是实现焊接过程中将工件进 行翻转变位，以便获得最佳的焊接位置，可缩短辅助时间，提高劳动生产率，
改善焊接质量，是机器人焊接作业不可缺少的周边设备。焊接变位机如图所示
。 果采用伺服电机驱动变位机翻转，可作为机器人的外部轴，与机器人实现联 动，达到同步运行的目的。
中得到日益广泛的应用。
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二、工业机器人弧焊工作站的组成
机器人弧焊工作站由二套机器人焊接系统构成，可以各自单独焊接，也可协 调焊接。整体布置如图所示。
1
2
3
机器人弧焊工作站整体布置图
1-变位机 2-机器人 3-焊枪清理装置
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一、工业机器人弧焊工作站的工作任务
2．弧焊焊接电源 RD350焊接电源的技术参数见表
RD350焊机技术参数 规格 AC 380V±10%，三相 50/60HZ 18KVA 30～350A（根据焊丝粗细有所不同） 60%（以10分为周期）
项目 额定输入电压、相数 额定频率 额定输入 输出电流范围 额定使用率
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一、工业机器人弧焊工作站的工作任务
3．焊枪 SRCT-308R型焊枪的技术参数见表
SRCT-308R型焊枪技术参数
单位
项目 额定电流(CO2) 额定电流(MAG) 使用率 适用焊丝直径 A A % mm
参数
350 300 60 0.8～1. 2
冷却方式
空冷
电缆长度
m
0.8～5
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工业机器人弧焊工作站根据焊接对象性质及焊接工艺 要求，利用焊接机器人完成电弧焊接过程。工业机器
人弧焊工作站除了弧焊机器人外，还包括焊接系统和
变位机系统等各种焊接附属装置。
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一、工业机器人弧焊工作站的工作任务
1．焊接任务及工艺要求 工业机器人弧焊工作站的工作任务是将钢管焊接在底板上，材料形状如图所示 。
焊接变位机 1-三相异步电机 2-焊接母材 3-焊接台 4-母材侧焊接动力电缆（负极） 5-母材侧电压检出线
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7．保护气气瓶总成 气瓶总成由气瓶、减压器、PVC气管等组成，如图所示。气瓶出口处安装了减 压器，减压器由减压机构、加热器、压力表、流量计等部分组成。气瓶中装有
a）钢管 焊接材料形状
b）底板
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一、工业机器人弧焊工作站的工作任务
1．焊接任务及工艺要求 焊接工艺见表
焊接工艺
焊接 工艺 参数
焊接 方法
焊材/规格
电源 极性
焊接电 流（A ） 110～ 150
焊接电 压（V ）
焊接速度 （cm/min）
导电嘴-母材 间距（mm）
5．焊丝盘架 盘状焊丝可装在机器人S轴上，也可装在地面上的焊丝盘架上。焊丝盘架用于 焊丝盘的固定，如图所示。焊丝从送丝套管中穿入，通过送丝机构送入焊枪。
盘状焊丝装在机器人S轴上
盘状焊丝装在地面上的焊丝盘架上 焊丝盘的安装
1-盘架 2-送丝套管 3-焊丝 4-从动轴
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以通过焊枪清理装置进行处理。
焊枪清理装置主要包括剪丝、沾油、清渣以及喷嘴外表面的打磨装置。剪丝 装置主要用于用焊丝进行起始点检出的场合，以保证焊丝的干伸出长度一定， 提高检出的精度；沾油是为了是喷嘴表面的飞溅易于清理；清渣是清除喷嘴内 表面的飞溅，以保证气体的畅通；喷嘴外表面的打磨装置主要是清除外表面的 飞溅。
气体流量（ L/min）
MAG
ER506/φ 1.2
直流 正接
22～26
35～45
13～16
13～15
焊接 技术 要求
1) 焊前准备：在坡口及坡口边缘各20mm范围内，将油、污、锈、垢、氧化皮清除，直至呈现金属光 泽； 2) 焊缝表面无裂纹、气孔及咬边等缺陷为合格； 3) 焊缝余高：e1≤1.5mm；
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一、工业机器人弧焊工作站的工作任务
8．焊枪清理装置 焊枪清理装置如图所示
剪丝清洗装置 1-清渣头 2-清碴电机开关 3-喷雾头 4-剪丝气缸开关 5-剪丝气缸 6-剪丝刀 7-剪丝收集盒 8-润滑油瓶 9-电磁阀
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一、工业机器人弧焊工作站的工作任务
1．焊接任务及工艺要求 焊缝坡口尺寸及溶敷图如图所示。
焊缝坡口尺寸及溶敷图
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