机器人焊接工艺
毕业论文机器人CMT焊接工艺研究
机器人CMT焊接工艺研究摘要本文利用焊接机器人和福尼斯CMT焊机对镀锌板进行堆焊，搭接和对接，分析CMT 机器人焊接焊接得到板材的外观，成型，硬度，气孔产生的原因，焊接变形产生的原因。
得到由于冷金属过渡焊接的特殊的抽送丝方式，其焊接热输入量更小，在同样焊接参数下，冷金属过渡焊接比MAG焊的飞溅更少，熔深更小，且硬度值要明显低于MAG焊。
但是在搭接镀锌板材时，由于无间隙，电弧力过大，弧长修正系数过大，焊接速度过快等原因，仍会出现气孔，对接时由于板材膨胀收缩不均匀仍会出现焊接变形。
关键词：机器人；冷金属过渡；镀锌板前言近年来镀锌板在工业中应用逐渐增多，在所有应用镀锌板的行业中，汽车工业的自动化程度最高，汽车轻量化需求越来越重要，镀锌薄板的应用也越来越多，但镀锌薄板如何有效的焊接一直困扰着工程技术人员，CMT焊接技术的发展成功解决了镀锌薄板的焊接问题。
本文围绕机器人CMT焊接镀锌板过程中容易出现的几个问题展开研究：焊缝外观是否美观，焊缝区域的硬度问题，焊接区域的气孔缺陷问题，焊接过程中的变形问题……本次研究对汽车车身的镀锌薄板的焊接具有一定的现实意义，可实现机器人CMT焊接镀锌薄板少气孔无气孔，少变形甚至无变形，焊接接头美观。
冷金属过渡焊接技术可代替传统MIG/MAG焊进行薄板焊接。
第1章绪论1.1焊接机器人我国在20世纪70年代末开始进行工业机器人的研究，经过二十多年科技的发展，工业机器人的性能更完善、价格更低，应用越来越普遍。
我国在产业转型的过程中，工业机器人的需求在快速增加。
利用焊接机器人不仅能稳定和提高焊接质量，保证其均一性，而且可以改善劳动条件，提高劳动生产率，缩短产品改型换代的周期，减小相应的设备投资。
现在焊接机器人更是遇到难得的发展机遇。
一方面，焊接机器人的价格不断下降，性能不断提升，性价比大幅度提高。
另一方面，劳动力成本也在不断上升。
现在的制造型企业也都在提升加工手段，提高产品质量和增强企业竞争力。
机器人焊接铝合金工艺
机器人焊接工艺
机器人焊接工艺机器人焊接工艺已经成为现代制造业中不可缺少的一部分。
它的高效率、高精度和高一致性使得机器人焊接越来越受到制造业的青睐。
下面是机器人焊接工艺的相关内容：一、机器人焊接工艺的概述机器人焊接工艺是一种自动化的焊接技术，它利用计算机控制的机器人相对于工件进行运动，完成各种焊接任务。
与传统的手工焊接相比，机器人焊接具有更高的生产效率、更高的品质以及更低的成本，是现代制造业不可或缺的一种技术。
二、机器人焊接工艺的组成部分机器人焊接工艺主要由机器人系统、焊接系统以及其他配套设备组成。
其中，机器人系统包括机器人、控制器以及编程设备；焊接系统包括焊接热源、焊接工具以及焊接程序等；其他配套设备包括工件夹紧装置、检测设备以及安全装置等。
三、机器人焊接的优点1.高效率：机器人焊接可以实现24小时连续生产，极大地提高了焊接生产效率。
2.高精度：机器人焊接具有高精度的定位和动作能力，可以保证焊接质量的一致性和稳定性。
3.高品质：机器人焊接可以避免焊接变形和缺陷，提高了焊接的品质和可靠性。
4.节省人力：机器人焊接可以代替人工进行焊接任务，减少了人力成本和人为错误的可能性。
5.环保节能：机器人焊接可以减少焊接废气和废水的排放，符合国家的环保要求。
四、机器人焊接的应用领域机器人焊接广泛应用于汽车、机械、电子、建筑等领域。
其中，汽车制造业是机器人焊接的主要应用领域，其次是机械、电子、建筑等领域。
随着机器人技术的不断发展和应用范围的扩大，机器人焊接将会被应用于更多的领域。
总之，机器人焊接工艺是一项重要的制造业技术，具有高效率、高精度、高品质、节省人力和环保节能等优点。
它的应用范围越来越广泛，也越来越深入人们的生产生活中。
机器人焊的工作原理
机器人焊的工作原理机器人焊接是现代工业生产中常见的自动化焊接技术，它利用机器人来执行焊接任务，取代了传统的人工焊接，具有高效、精确、稳定等优点。
机器人焊接的工作原理主要包括机器人系统、焊接工艺和控制系统三个方面。
一、机器人系统机器人系统是机器人焊接的核心部份，它由机械结构、传动系统、执行器和传感器等组成。
机械结构包括机器人臂、关节和末端执行器等，它们通过传动系统实现运动和定位。
执行器是机器人的动力源，常见的有机电和液压系统。
传感器用于获取焊接过程中的关键信息，如焊接温度、焊缝位置等，以便对焊接过程进行监控和控制。
二、焊接工艺焊接工艺是机器人焊接的关键环节，它包括焊接参数、焊接路径和焊接速度等。
焊接参数包括焊接电流、电压、焊接速度等，根据焊接材料和焊接要求进行调整。
焊接路径是指焊接点的位置和焊接轨迹，通过编程控制机器人的运动轨迹实现。
焊接速度决定了焊接的效率和质量，需要根据具体情况进行调整。
三、控制系统控制系统是机器人焊接的大脑，它负责对机器人进行控制和监控。
控制系统由硬件和软件两部份组成。
硬件包括控制器、传感器和执行器等，用于接收和传输信号。
软件是机器人焊接的程序，通过编程实现焊接路径规划、动作控制和参数调整等功能。
控制系统可以实现自动化控制，提高焊接的精度和稳定性。
机器人焊接的工作原理是通过机器人系统、焊接工艺和控制系统的协同作用，实现对焊接过程的自动化控制。
首先，根据焊接要求和工件的几何形状，设计机器人的机械结构和传动系统，确保机器人能够准确地执行焊接任务。
然后，根据焊接材料的特性和焊接要求，确定焊接工艺参数，编程控制机器人的运动轨迹和焊接速度。
最后，通过控制系统对机器人进行监控和控制，实时调整焊接参数，确保焊接质量和效率。
机器人焊接的工作原理使得焊接过程更加高效、精确和稳定。
相比传统的人工焊接，机器人焊接可以提高生产效率，减少人力成本，降低焊接缺陷的发生率。
同时，机器人焊接还可以适应各种复杂的焊接环境和工件形状，具有广泛的应用前景。
焊接机器人工艺分类
焊接机器人工艺分类一、引言随着制造业的发展和人工成本的增加，焊接机器人已经广泛应用于各类制造业中。
焊接机器人能够提高生产效率、降低人工成本、保证产品质量，已成为工业自动化生产的重要一环。
本文将对焊接机器人的工艺分类进行详细介绍。
二、熔化焊机器人熔化焊机器人是通过将焊丝加热熔化为液态，并填充到待焊接的缝隙中，实现金属的连接。
常见的熔化焊机器人包括氩弧焊机器人、二氧化碳保护焊机器人等。
熔化焊机器人的优点是焊接速度快、焊接强度高，适用于大规模生产线和厚板焊接。
三、压焊机器人压焊机器人是通过施加压力和热能，使金属材料在固态下实现连接。
常见的压焊机器人包括激光焊机器人、搅拌摩擦焊机器人等。
压焊机器人的优点是焊接过程中不需要填充材料，适用于精密焊接和薄板焊接。
四、钎焊机器人钎焊机器人是通过将熔点低于母材的钎料加热熔化，填充到母材之间，实现金属的连接。
常见的钎焊机器人包括火焰钎焊机器人、感应钎焊机器人等。
钎焊机器人的优点是焊接过程中对母材的热影响小，适用于异种金属焊接和精密焊接。
五、激光焊接机器人激光焊接机器人是利用高能激光束照射在金属表面，使金属迅速熔化实现焊接。
激光焊接机器人的优点是焊接速度快、热影响区小、焊接质量高，适用于薄板焊接和高精度焊接。
六、点焊机器人点焊机器人是专门针对汽车制造业中的点焊工艺而设计的。
通过强大的电流使两块钢板接触点迅速熔化，然后冷却固化，达到焊接的目的。
点焊机器人的特点是高速度、高精度和高可靠性，可以大幅提高生产效率和产品质量。
七、结论焊接机器人的工艺分类多种多样，每一种都有其独特的优点和应用场景。
在实际应用中，应根据生产需求选择合适的焊接机器人和工艺方法，以实现高效、高质量的焊接生产。
同时，随着技术的不断进步，焊接机器人的工艺分类还将继续发展，未来的焊接生产将更加高效、智能和自动化。
机器人焊接工艺 -第七章-弧焊机器人焊接工艺的优化
分析焊件下料、装配、焊接难点
2.侧板、盖板的装配难点 立角接头、角接头间隙的装配过程易产生偏差。试件装配过程中需要手工划线、 组对、定位焊、校正等,容易产生装配间隙偏差而影响焊接质量。
分析焊件下料、装配、焊接难点
3.焊接难点 1)T形角接头、角接头的90°转角焊接易产生焊缝脱节、未熔合等缺陷。 2)立角接头底层、盖面层的引弧/收弧焊接易产生未熔合、气孔等缺陷。 3)立角接头底层、盖面层设置起焊点时,若选用引弧焊接参数不当,则易产生未熔合、 气孔等缺陷;收弧时需采用添加埋弧坑功能,容易产生未熔合等缺陷。 4)角接头盖面层编程时采用直线摆动插补,如果在摆幅上、下点设定的焊接停留时 间及焊枪角度不当,则易产生咬边、焊缝下塌等缺陷。
拟订机器人焊接工艺方案及编程
2.焊件装配 (1)选用装配工夹具 焊件数量少,可选用磁性定位器进行装配,如图7-8所示。 (2)装配工艺要求 3.选用焊材、焊接机器人及焊接电源 (1)确定焊丝牌号、直径、气体成分 焊件材料为Q235钢,选用的焊丝牌号为AWS ER70-6,直径为1.2mm;保护气体为80%Ar+20%CO2。 (2)确定弧焊机器人及焊接电源 1)机器人选用Panasonic TA-1400,控制系统选用Panasonic GⅢ1400。 2)焊接电源选用Panasonic YD-500GR3。
汽车车桥焊接
3.焊接顺序和轨迹点优化前后对比 优化前后焊接轨迹点的设置如图7-3和图7-4所示。
汽车车桥焊接工艺优化结果
(一)从焊接质量方面考虑焊接工艺和设置焊接轨迹点 焊接质量是指焊接产品符合设计技术要求的程度,获得良好的焊接质量是整个焊接 过程的最终目的。焊接质量不仅影响焊接产品的使用性能和寿命,更重要的是会影响 人身和财产安全。
弧焊机器人焊接工艺参数与焊缝质量的关系
弧焊机器人焊接工艺参数与焊缝质量的关系弧焊机器人是一种通过操控焊枪进行自动焊接的设备，其工艺参数对焊缝质量有着直接影响。
下面将介绍几个常见的焊接工艺参数，并讨论它们与焊缝质量之间的关系。
1. 电流电压参数：电流和电压是影响焊缝质量的重要参数。
电流的大小决定了焊接时所提供的热量，而电压则影响焊弧的稳定性和渗透性。
通常情况下，较高的电流和电压可造成较深的焊透和更好的焊缝形态。
然而，过高的电流和电压也容易引起焊瘤和开裂等缺陷问题。
2. 焊接速度参数：焊接速度指焊接过程中焊枪在工件上的移动速度。
焊接速度的选择直接影响到焊接焦点的停留时间和焊缝的形状。
过快的焊接速度会导致焊接不充分，焊透不深，从而影响焊缝质量；而过慢的焊接速度则可能造成过大的热输入，导致焊缝过宽、形状变形以及熔渣残留。
3. 气体保护参数：气体保护在弧焊过程中起到防止氧气和其他杂质对焊接区域的污染作用。
常用的气体保护剂包括惰性气体（如氩气、氦气）和活性气体（如二氧化碳）。
选择合适的气体保护参数可以有效地防止气孔、焊渣夹杂等缺陷问题的发生。
4. 电极间距参数：电极间距是指焊枪电极（焊条）的露出长度。
电极间距的选择直接影响到焊接焦点的大小和热输入。
通常情况下，较小的电极间距可以提供较集中的热量，适用于焊接较细小的焊缝；而较大的电极间距则适用于焊接较大的焊缝。
需要注意的是，以上工艺参数的选择应根据具体的焊接材料、焊接位置和焊接要求来进行调整，以求得最佳的焊缝质量。
同时，焊接工艺参数的稳定性和一致性也是保证焊缝质量的关键。
因此，在实际操作中，需要确保焊机设备的可靠性和精确性，并严格控制焊接过程中的温度、环境和材料等因素，以确保焊缝质量的稳定性和一致性。
弧焊机器人是一种自动化焊接设备，它具备高效、精确、稳定的焊接能力，在工业生产中被广泛应用。
焊接工艺参数是控制焊接过程的关键因素，直接影响着焊缝质量。
首先，电流电压参数是弧焊机器人的基本工艺参数，它们是控制焊接过程中电弧的能力和热量输入的主要因素。
机器人焊接工艺培训
熔深（h）
熔池长度（L）
熔池横断面图
熔池俯视图
焊接工艺规范与焊缝成形的关系
焊速越快，h越浅；B越窄。 电压高，h浅；同时e越小。 下坡焊，熔深小；爬坡焊，熔深大。 焊枪行走角越大（如90~120°） 熔池宽度（B） 熔深越大。
余高（e）
熔深（h）
熔池长度（L）
熔池横断面图
熔池俯视图
高质量、高品位的焊接； 一致性好的焊接；连续性的焊接； 精细化的焊接；人工成本低廉的焊接；
妨碍机器人焊接应用的问题
工件前期下料装配精度的高要求
重复装配精度≤0.2；最大偏差≤0.5。传统切 割下料工艺无法满足其精度要求。
全位置、多功能夹具的高精度要求； 精密跟踪--给机器人装上“眼睛”的精细 控制焊接技术滞后； 等等
弧焊机器人焊接工艺参数 电弧焊接工艺及
与焊缝质量的关系
工程案例 ——一切为了用户满意
—与大家一起探讨
松下焊接（中国）技术应用中心
2008. 1.
电弧焊接的主要内容
弧焊电源（焊机） 弧焊机器人（执行机构） 建立稳定的电弧特性 焊丝熔化及稳定的熔滴过渡 母材的熔化及熔池的建立 形成焊缝及焊接接头 焊缝及热影响区的组织与性能的变化 符合各项技术标准的焊接结构
・电弧 ： 在两极间产生强烈而持久的气体放电现象。 ・母材 ： 被焊接金属。
・熔滴 ：
・保护气体 ：
焊丝先端受热后熔化，并向熔池过渡的液态金属滴。
・熔池 ： 熔焊时焊件上所形成的具有一定几何形状的液态金属部分。 焊接中用于保护金属熔滴 以及熔池免受外界有害气体 （氢、氧、氮）侵入的气体。
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本次培训的主要内容
弧焊工艺方法和基础原理 弧焊机器人工艺程序及步骤 弧焊机器人的焊缝质量控制 与弧焊机器人相配套的弧焊电源工艺特点 碳钢和普通低合金钢的焊接工艺要点及工
程案例
焊接三要素
优秀的操 作者（机器人）
高品质 的焊接设备
合格的 焊接材料
金属的连接(设备选型七要素)
金属材料 不同板厚
熔滴喷射过渡的必要条件
纯氩或富氩混合气体保护焊（MIG或MAG）
（CO2焊接无法实现喷射过渡，不宜用二氧化碳保护气体的脉冲焊来 焊接钢材，因为这种保护气体在脉冲阶段的电弧力不利于熔滴分离。）
焊接电流超过喷射过渡的临界电流 （如ø1.2实心焊丝MAG焊时电流I >320A）
低于临界电流时采用脉冲熔化极电源，呈现“脉冲射滴过 渡”形式
熔滴过渡的几种形式：
短路过渡
焊丝与熔池的短路频率20~200次/S
短路缩颈“小桥”爆断有飞溅。 渣壁过渡（颗粒过渡）
（药芯焊丝、焊条电弧焊、埋弧焊）
滴状过渡（下垂滴状过渡、排斥滴状过渡） 喷射过渡
脉冲射滴过渡 射流过渡 亚射流过渡（铝及铝合金MIG焊）
熔滴上的作用力
等
离
Fσ
Fcj
子气 流流
各种焊丝大滴-喷射过渡转变的临界电流值
焊丝种类
焊丝直径/mm
保护气体
临界电流最小值/A
低碳钢
塞,流量过小,未加热, 电磁阀坏.送丝管密封圈坏, 热塑管坏,枪管密封圈坏,气筛坏）；喷嘴堵塞严 重；干伸长度大；焊枪角度太大；规范不对， 焊接部位有风，喷嘴松动。
GMAW--- 熔化极气体保护焊
CO2 (> 99.98% CO2 )
MAG （75~95% Ar + 25 ~5 % CO2 )
PAW （等离子弧焊）
其它弧焊方法:
FCAW SAW SMAW EGW 电渣焊
---- 药芯焊丝自保护焊 ---- 埋弧自动焊 ---- 焊条电弧焊 ---- 气电立焊
电弧焊接的主要内容
弧焊电源（焊机） 建立稳定的电弧特性 焊丝熔化及稳定的熔滴过渡 母材的熔化及熔池的建立 形成焊缝及焊接接头 焊缝及热影响区的组织与性能的变化 符合各项技术标准的焊接结构
接头形式 焊接位置
不同质量 焊缝成型
焊缝尺寸
需要不同的焊接方法，焊接技 术，焊接设备。
对接
搭接
角接
T接
水平焊
立焊
横焊
仰焊
1.焊接方法分类
熔化焊接 压力焊 钎焊
电弧焊 气焊
铝热焊 电渣焊 激光焊 电子束焊
熔化极
手工焊 CO2 埋弧焊
MAG MIG
非熔化极
TIG 等离子弧焊
名词解释
电弧焊：以气体导电时产生的电弧热为热源。 熔化极：焊丝或焊条既是电极又是填充金属。 非熔化极：电极（钨极）不熔化。 MIG焊：金属极（熔化极）惰性气体保护焊 TIG焊：钨极（非熔化极）惰性气体保护焊 MAG焊：金属极（熔化极）活性气体保护焊 CO2焊：二氧化碳气体保护焊（MAG—C焊）
碳可释放15000升左右气体，约可使用10--16小时。 流量：小于200A：气体流量为15--20升/分
大于200A：气体流量为20--25升/分 提纯：静置30分钟，倒置放水分，正置放杂气，重复两次。
产生气孔的现象及原因
CO气孔：焊丝不合格，工件含碳量大。 H气孔：水，油，锈.
N气孔：主要原因是气体保护效果不好。 气瓶无气；气路漏气（接头处未紧固,流量计堵
化最发达的美国，焊接被视为美国制造业的命脉， 而且是美国未来竞争力的关键所在)。
我国焊接生产的总体机械化、自动化率比较低，仅能达到35%左右，而世界 工业发达国家一般都在60%以上，我国机器人焊接的发展前景十分广大。
用户追求的目标：优质、高效、低成本
焊接工艺技术的发展趋势： CO2/MAG替代焊条电弧焊（长期目标） 实芯焊丝替代药芯焊丝（碳钢、不锈钢） 混合气体(MAG)替代CO2（气体匹配精度十分重要） 脉冲MAG/MIG替代无脉冲焊接（无飞溅焊接） 脉冲MIG替代TIG 自动焊（专机及机器人）替代手工焊 等等
标准 （80%Ar + 20%CO2 )
MIG
( 99.99%Ar ) (98.00% Ar+2.00%O2 ) (95.00%Ar +<5.00%CO2 )
GTAW --- 非熔化极惰性气体保护焊
TIG --- （钨极氩弧焊）
自熔焊 手工填丝 、自动填丝 、热填丝 A --- TIG （予涂熔剂增加熔深） TIG 点焊
二.CO2焊主要规范参数
1.气体 3.干伸长度 5.焊接电压
7.极性
2.焊丝 4.焊接电流 6.焊接速度
1. CO2 气 体
纯度：纯度要求大于 99.5%，含水量小于0.05%。 性质：无色，无味，无毒，是空气密度的1.5倍。 存储：瓶装液态，每瓶内可装入(25 - 30)Kg液态CO2 ，比水轻。 加热：气化过程中大量吸收热量，因此流量计必须加热。 容量：每公斤液态CO2可释放510升气体，一瓶液态二氧化
Fc Fcz
Fg
一、表面张力（Fσ） 二、重力（Fσ） 三、电磁收缩力（Fcz）
电流线
四、等离子流力 五、斑点压力 六、短路时所颈爆破力
熔滴就是在以上各种力的共同作用下过渡到焊缝中的
熔滴过渡:CO2/MAG焊接、脉冲MIG/MAG焊接
CO2/ＭＡＧ焊接（短路过渡）
脉冲ＭＩＧ/ＭＡＧ焊接
焊丝头与母材发生短路并向前过渡
机器人电弧焊接工艺
唐山松下产业机器有限公司
焊接技术应用中心（FATC)
焊技术发展及展望
焊接已经从一种传统的热加工技艺—发展到了集材 料、冶金、结构、力学、电子等多门类科学为一体 的工程工艺学科。随着相关学科技术的发展和进步， 不断有新的知识融合在焊接之中。
焊接已成为最流行的连接技术 焊接显现了极高的技术含量和附加值 焊接已成为关键的制造技术 焊接已成为现代工业不可分离的组成部分 (在工业
熔滴从焊丝头滴落并向前过渡（射滴过渡）
脉冲频率和熔滴过渡频率有三种电弧状态
最佳状态： 一脉一滴（脉冲频率和熔滴过渡频率一致）
可用状态： 一脉多滴（脉冲频率低于熔滴过渡频率）
不可用状态： 多脉一滴（脉冲频率高于熔滴过渡频率） 此时飞溅大，脉冲电弧不稳定。
注：熔滴过渡频率与焊丝成分、混合气体比例、 电流大小等因素有关