焊接機(jī)器人介紹

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1、目錄 焊接機(jī)器人介紹錯(cuò)誤！未定義書簽。 1焊接機(jī)器人的應(yīng)用背景2 1.1焊接機(jī)器人的概述2 焊接機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)2 1.1.2 焊接機(jī)器人的開展歷史3 1.2焊接行業(yè)中采用焊接機(jī)器人的重要性3 1.3焊接機(jī)器人對(duì)車身焊接的現(xiàn)狀3 1.4*款微型汽車車身制造中機(jī)器人焊接與人工焊接的詳細(xì)比照3 焊接機(jī)器人 SPQRC3 人工焊接 SPQRC3 比照總結(jié)3 1.5微型汽車車身制造焊接工藝中需要注意的問題3 1.6點(diǎn)焊使用中存在的問題3 1.7焊接機(jī)器人在*條重卡裝焊線上應(yīng)用時(shí)存在的問題及經(jīng)歷匯總3 2 焊接機(jī)器人使用中的共性關(guān)鍵技術(shù)3 2.1焊縫跟蹤技術(shù)與離線編程技術(shù)的研

2、究3 2.2焊接機(jī)器人焊接路徑規(guī)劃3 2.3對(duì)多臺(tái)焊接機(jī)器人及外圍設(shè)備的協(xié)調(diào)控制技術(shù)的研究3 2.4對(duì)焊接機(jī)器人采用弧焊電源的研究3 2.5仿真技術(shù)及機(jī)器人用焊接工藝方法3 2.6焊接工藝的制定3 焊接工藝的研究容3 焊接工藝要素3 2.7焊接機(jī)器人專用夾具的設(shè)計(jì)3 焊接機(jī)器人介紹 1焊接機(jī)器人的應(yīng)用背景 工業(yè)制造領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的機(jī)器人是焊接機(jī)器人，特別是在汽車制造業(yè)中，機(jī)器人使用量約占全部工業(yè)機(jī)器人總量的30%，而其中的焊接機(jī)器人數(shù)量就占去50%左右。 焊接是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中必不可少的一種加工工藝方法，在汽車制造、工程機(jī)械、摩托車等行業(yè)中占有重要的地位。過去采用

3、人工操作焊接加工是一項(xiàng)繁重的工作，隨著許多焊接構(gòu)造件的焊接精度和速度要求越來越高，一般工人已難以勝任這一工作。此外，焊接時(shí)的電弧、火花及煙霧等對(duì)人體會(huì)造成傷害，焊接制造工藝的復(fù)雜性、勞動(dòng)強(qiáng)度、產(chǎn)品質(zhì)量、批量等要求，使得焊接工藝對(duì)于自動(dòng)化、機(jī)械化的要求極為迫切，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)焊接代替人工操作焊接成為幾代焊接人的理想和追求目標(biāo)。汽車制造的批量化、高效率和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量一致性的要求，使焊接機(jī)器人在汽車焊接中獲得大量應(yīng)用。汽車制造中的機(jī)器人自動(dòng)焊接所占比重也超過建筑、造船、鋼構(gòu)造等其它行業(yè)，這也反映出汽車焊接生產(chǎn)所具有的自動(dòng)化、柔性化、集成化的制造特征。焊接機(jī)器人是焊接自動(dòng)化的革命性進(jìn)步，它突破了焊接剛性

4、自動(dòng)化的傳統(tǒng)方式，開拓了一種柔性自動(dòng)化生產(chǎn)方式。剛性自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備通常都是專用的，只適用于中、大批量的自動(dòng)化生產(chǎn)，因而在很長(zhǎng)一段時(shí)期中、小批量產(chǎn)品的焊接生產(chǎn)中，仍然以手工焊接為主要的焊接方式，而焊接機(jī)器人的出現(xiàn)，使小批量產(chǎn)品自動(dòng)化焊接生產(chǎn)成為可能。由于機(jī)器人具有示教再現(xiàn)功能，完成一項(xiàng)焊接任務(wù)只需要人給機(jī)器人作一次示教，隨后機(jī)器人可準(zhǔn)確的再現(xiàn)示教的每一步操作。如果需要機(jī)器人去作另一項(xiàng)工作，無需改變?nèi)魏斡布?，只要?duì)機(jī)器人再作一次示教或編程即可，因此，在一條焊接機(jī)器人生產(chǎn)線上，可同時(shí)自動(dòng)生產(chǎn)假設(shè)不同產(chǎn)品。 1.1焊接機(jī)器人的概述 焊接機(jī)器人是集機(jī)械、計(jì)算機(jī)、電子、傳感器、人工智能等多方面知識(shí)技術(shù)

5、于一體的現(xiàn)代化、自動(dòng)化設(shè)備。焊接機(jī)器人主要由機(jī)器人和焊接設(shè)備兩大局部構(gòu)成。機(jī)器人由機(jī)器人本體和控制系統(tǒng)組成。焊接設(shè)備以點(diǎn)焊為例，則由焊接電源、專用焊槍、傳感器、修磨器等局部組成。此外，還有相應(yīng)的系統(tǒng)保護(hù)裝置。 焊接機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn) (1) 穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，保證焊縫均勻性; (2) 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，一天可24小時(shí)連續(xù)工作: (3) 改善工人勞動(dòng)條件，可以在有毒、有害的環(huán)境下工作; (4) 降低對(duì)工人操作技術(shù)的要求; (5 )可實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動(dòng)化; (6) 能在空間站建立、核能設(shè)備維修、深水焊接等極限條件下完成人工無法或難以進(jìn)展的焊接作業(yè); (7 )為焊接柔性生產(chǎn)線提供技術(shù)

6、根底。 1.1.2 焊接機(jī)器人的開展歷史 從二十世紀(jì)六十年代焊接機(jī)器人誕生和開展到現(xiàn)在，焊接機(jī)器人研究大致分為三代：第一代是指基于示教再現(xiàn)方式的焊接機(jī)器人，由于其操作簡(jiǎn)便、不需要環(huán)境模型，并且可以在示教時(shí)修正機(jī)械構(gòu)造帶來的誤差，因此在焊接生產(chǎn)中得到大量的應(yīng)用。第二代是指基于一定傳感器傳遞信息的離線編程機(jī)器人，它得益于焊接傳感技術(shù)和離線編程技術(shù)的不斷改良和快速開展，目前這類機(jī)器人己經(jīng)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用研究階段。第三代是指具有多種傳感器，在接收作業(yè)指令后可根據(jù)客觀環(huán)境自行編程的高度適應(yīng)性智能焊接機(jī)器人。 這一代機(jī)器人由于人工智能技術(shù)開展的滯后，目前正處于實(shí)驗(yàn)研究階段。 隨著計(jì)算機(jī)智能控制技術(shù)的不

7、斷開展進(jìn)步，焊接機(jī)器人從單一的示教再現(xiàn)型向多傳感器、智能化、柔性化加工方向開展必將是下一個(gè)目標(biāo)。最近幾十年來，隨著焊接技術(shù)和其他科學(xué)技術(shù)的迅猛開展，出現(xiàn)了激光、電子束、等離子及氣體保護(hù)焊等新的焊接方法以及高質(zhì)量、高性能焊接材料的不斷開展和完善，使得幾乎所有的工程材料都能實(shí)現(xiàn)焊接。而且焊接自動(dòng)化技術(shù)開展迅速，自動(dòng)化焊接的生產(chǎn)方式越來越多的代替了手工焊接生產(chǎn)方式。在各種焊接技術(shù)及焊接系統(tǒng)中，以電子技術(shù)、信息技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)綜合應(yīng)用為標(biāo)志的焊接機(jī)械化、自動(dòng)化系統(tǒng)乃至焊接柔性制造系統(tǒng)，是信息時(shí)代焊接技術(shù)的重要特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)焊接產(chǎn)品制造的自動(dòng)化、柔性化與智能化己成為必然趨勢(shì)。 采用機(jī)器人焊接己成為焊接自動(dòng)

8、化技術(shù)現(xiàn)代化的主要標(biāo)志。焊接機(jī)器人由于具有通用性強(qiáng)、工作可靠的優(yōu)點(diǎn)，受到人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾?。在焊接生產(chǎn)中采用機(jī)器人技術(shù)，可以提高生產(chǎn)率、改善勞動(dòng)條件、穩(wěn)定和保證焊接質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動(dòng)化。國(guó)外興旺工業(yè)國(guó)家在制造業(yè)中應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)相當(dāng)廣泛，從上個(gè)世紀(jì)六十年代初焊接工業(yè)機(jī)器人剛誕生不久就開場(chǎng)應(yīng)用機(jī)器人進(jìn)展焊接加工，經(jīng)過四十多年的技術(shù)開展和經(jīng)歷積累，不僅技術(shù)上相當(dāng)成熟，而且在實(shí)際應(yīng)用上也很成功，國(guó)際上許多大型汽車企業(yè)都廣泛采用機(jī)器人進(jìn)展汽車制造的焊接加工，大大提高了汽車產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 美國(guó)通用、福特，日本豐田、日產(chǎn)，德國(guó)群眾、寶馬等大型汽車企業(yè)根

9、本上建立了全部采用機(jī)器人焊接的車身焊接生產(chǎn)線。興旺國(guó)家焊接自動(dòng)化生產(chǎn)從最初的半自動(dòng)化，采用焊接機(jī)器人代替手工焊接，但上下料、待焊工件定位夾緊等工作仍需手工完成，現(xiàn)今已開展成柔性自動(dòng)化焊接生產(chǎn)線，整個(gè)焊接過程均自動(dòng)完成。當(dāng)今的汽車產(chǎn)品改型換代相當(dāng)頻繁，不同的車型需要不同的焊接生產(chǎn)線，如果重建新的焊接生產(chǎn)線，要花費(fèi)大量資金，而原有的焊接生產(chǎn)線則被閑置或報(bào)廢，造成極大浪費(fèi)。假設(shè)焊接生產(chǎn)線具有柔性，則只須對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)展局部改造就可以滿足新產(chǎn)品車型的生產(chǎn)需要。自動(dòng)化焊接生產(chǎn)線是由焊接設(shè)備、焊接工裝夾具及自動(dòng)控制和機(jī)械化運(yùn)輸系統(tǒng)等組成，其中焊接設(shè)備的柔性是決定焊接生產(chǎn)線柔性的關(guān)鍵。而焊接機(jī)器人是機(jī)體獨(dú)立、動(dòng)

10、作自由度多、程序變更靈活、自動(dòng)化程度高、柔性程度好的焊接設(shè)備，具有多用途功能、重復(fù)定位精度高、焊接質(zhì)量高、運(yùn)動(dòng)速度快、動(dòng)作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，是焊接設(shè)備柔性化的最正確選擇。 我國(guó)的機(jī)器人焊接應(yīng)用起步較晚，二十世紀(jì)七十年代末，電焊機(jī)廠與電開工具研究所合作研制的直角坐標(biāo)機(jī)械手，成功地應(yīng)用于“牌〞轎車底盤的焊接，可以看作是我國(guó)機(jī)器人焊接應(yīng)用的萌芽，雖然這還不是嚴(yán)格意義上的機(jī)器人焊接。到了二十世紀(jì)八十年代，我國(guó)應(yīng)用機(jī)器人焊接生產(chǎn)的開展開場(chǎng)明顯加快，主要是在一些大、中型的汽車、摩托車、工程機(jī)械等制造業(yè)企業(yè)中廣泛采用，特別是在汽車制造企業(yè)，焊接機(jī)器人的應(yīng)用最為廣泛。1984年“一汽〞成為我國(guó)最早引進(jìn)焊接機(jī)器

11、人進(jìn)展汽車制造的企業(yè)，先后從德國(guó)KUKA公司引進(jìn)了3臺(tái)焊接機(jī)器人用于當(dāng)時(shí)的“紅旗牌〞轎車的車身焊接和“解放牌〞卡車的車頂蓋焊接。1986年又成功應(yīng)用機(jī)器人焊接汽車前圍總成，1988年又開發(fā)了機(jī)器人焊接車身總焊裝線。此后隨著德國(guó)群眾等一批世界著名汽車企業(yè)在中國(guó)合資辦廠，帶來了一系列自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備和工藝裝備，使焊接機(jī)器人大量進(jìn)入我國(guó)。到2001年，我國(guó)全國(guó)各類焊接機(jī)器人數(shù)量就到達(dá)一千臺(tái)，此后由于我國(guó)汽車行業(yè)的迅猛開展，我國(guó)焊接機(jī)器人每年以近千臺(tái)的數(shù)量劇增，目前己突破五千臺(tái)。汽車制造中的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、車橋、車架、車身、車廂這六大總成加工都離不開焊接技術(shù)應(yīng)用，隨著我國(guó)汽車需求量的激增，汽車制造業(yè)急需

12、適應(yīng)市場(chǎng)需求的先進(jìn)加工技術(shù)來改變傳統(tǒng)的加工方法。焊接加工作為汽車制造中重要的技術(shù)之一，也亞需采用先進(jìn)的自動(dòng)化加工技術(shù)來替代傳統(tǒng)的落后的加工方法，提高汽車產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率，提升中國(guó)制造業(yè)自動(dòng)化水平。汽車工業(yè)的技術(shù)水平和生產(chǎn)能力代表一個(gè)國(guó)家工業(yè)技術(shù)水平，我國(guó)汽車工業(yè)正在步入一個(gè)高速開展的快車道，并成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的奉獻(xiàn)和提高人民生活質(zhì)量的作用也越來越大。 中國(guó)參加WTO后，面對(duì)國(guó)際市場(chǎng)的劇烈競(jìng)爭(zhēng)，中國(guó)的制造企業(yè)，特別是汽車工業(yè)急需引進(jìn)、開發(fā)具有世界先進(jìn)水平的生產(chǎn)線。目前，我國(guó)許多大型的汽車制造企業(yè)都在努力進(jìn)展現(xiàn)代化的技術(shù)改造，如在焊接加工中采用半自動(dòng)、全自動(dòng)化加工技術(shù)，運(yùn)

13、用機(jī)器人來完成人工動(dòng)作，如焊接機(jī)器人、上下料機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人等。利用機(jī)器人焊接可以有效提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗、改善工人勞動(dòng)條件、穩(wěn)定和保證焊接質(zhì)量。雖然我國(guó)已經(jīng)掌握了焊接機(jī)器人生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，并且也有專門生產(chǎn)焊接機(jī)器人的工廠，但是機(jī)器人產(chǎn)品同世界先進(jìn)產(chǎn)品相比，在性價(jià)比上還有很大差距。目前我國(guó)焊接機(jī)器人應(yīng)用主要以自我設(shè)計(jì)開發(fā)焊接輔助設(shè)備為主，結(jié)合先進(jìn)的焊接機(jī)器人產(chǎn)品，研發(fā)出焊接機(jī)器人工作站、焊接機(jī)器人生產(chǎn)線等自動(dòng)化焊接加工系統(tǒng)，應(yīng)用于我國(guó)飛速開展的汽車工業(yè)及其它制造業(yè)。 1.2焊接行業(yè)中采用焊接機(jī)器人的重要性 由于存在焊接煙塵、弧光、金屬飛濺，焊機(jī)環(huán)境惡劣，焊接質(zhì)量的好壞決定了產(chǎn)品的質(zhì)量。

14、主要的重要性如下： 1〕焊接質(zhì)量穩(wěn)定并得到提高，均一性得到保障。焊接結(jié)果主要受焊接電流、電壓、速度及干伸長(zhǎng)度等焊接參數(shù)的影響。機(jī)器人焊接時(shí)，每條焊縫的焊接參數(shù)恒定，人為影響比較小。當(dāng)人工焊接時(shí)，焊接速度、干伸長(zhǎng)等都是變化的，質(zhì)量的均一性不能保障。 2〕工人勞動(dòng)條件得到改善。工人在焊接機(jī)器人的應(yīng)用中只負(fù)責(zé)裝卸工件，從而遠(yuǎn)離了焊接弧光、煙霧和飛濺等，對(duì)于點(diǎn)焊工人來說，不用再搬運(yùn)笨重的手工焊鉗，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度得到了改善。 3〕勞動(dòng)生產(chǎn)率得到提高。機(jī)器人不會(huì)感到疲勞，可以整天24 小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，隨著高速高效焊接技術(shù)的應(yīng)用，使用機(jī)器人焊接，勞動(dòng)生產(chǎn)效率得到大大的提高。 4〕產(chǎn)品周期明確，產(chǎn)品產(chǎn)量

15、容易控制。機(jī)器人的生產(chǎn)環(huán)節(jié)是固定的，所以安排生產(chǎn)的方案將會(huì)非常明確。 5〕大大縮短了產(chǎn)品改型換代的周期,設(shè)備投資相應(yīng)減少。焊接機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品的自動(dòng)化，通過修改程序來適應(yīng)不同工況，較傳統(tǒng)焊接優(yōu)勢(shì)明顯。 1.3焊接機(jī)器人對(duì)車身焊接的現(xiàn)狀 從本質(zhì)上講焊接是使用局部加熱或加壓，或同時(shí)加熱、加壓的方法，使連接處的金屬變成塑性狀態(tài)或熔化，在原子間的結(jié)合力作用下把兩個(gè)或多個(gè)金屬工件連接到一起的過程。汽車車身焊接生產(chǎn)線的開展通過從手工、〔半〕自動(dòng)剛性、〔半〕自動(dòng)柔性等不同階段，現(xiàn)已慢慢成熟。目前，國(guó)應(yīng)用于汽車車身的焊接方法多種多樣，最廣泛常用的是電阻焊工藝。而在國(guó)外激光焊接機(jī)器人已經(jīng)大量投入于

16、生產(chǎn)中。 1.4*款微型汽車車身制造中機(jī)器人焊接與人工焊接的詳細(xì)比照 一直以來大家接觸關(guān)于機(jī)器人焊接的信息大都是積極的，如同在第一章中提到的那樣焊接機(jī)器人有許多的優(yōu)點(diǎn)，白車身焊裝自動(dòng)線是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的一個(gè)典型領(lǐng)域,用機(jī)器人來代替人工焊接是未來開展的必然趨勢(shì)。但正是出于對(duì)微型汽車“低本錢，高價(jià)值〞制造理念的深刻理解，以及通過對(duì)生產(chǎn)線人工焊接的仔細(xì)觀察分析，作者發(fā)現(xiàn)人工焊接同樣有自己的特長(zhǎng)和優(yōu)勢(shì)。把車身生產(chǎn)線的工人全部用機(jī)器人來代替的想法，并不現(xiàn)實(shí)。特別是對(duì)于微型汽車或者低本錢的車身制造來說，只有把機(jī)器人焊接和人工焊接有機(jī)的結(jié)合起來才是正道。 為了能更加有效的比照機(jī)器人焊接和人工焊接，作者

17、引入 SPQRC的比較指標(biāo)。SPQRC 即 S 平安〔Safety〕、P 人員〔People〕、Q 質(zhì)量〔Quality〕、R響應(yīng)〔Responsiveness〕、C 本錢〔Cost Goals〕。 焊接機(jī)器人 SPQRC 平安： 機(jī)器人在平安方面有著無可比較的優(yōu)勢(shì)。適合在車身焊接這種惡劣的工作環(huán)境〔噪聲大、金屬焊接飛濺物多、金屬粉塵多、焊接過程中光和熱輻射強(qiáng)〕下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，不存在人機(jī)工程問題。周邊設(shè)備工作穩(wěn)定，平安風(fēng)險(xiǎn)低。 人員： 焊接機(jī)器人一旦調(diào)試完成后得益于其很低的設(shè)備故障率，只需要少量專門的操作和維護(hù)人員。但對(duì)人員的技術(shù)水平要求高，需要維護(hù)人員需要經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的培訓(xùn)和實(shí)踐才能

18、獨(dú)立處理故障。無論是進(jìn)展在線式還是離線仿真編程，都需要工程技術(shù)人員有很高技術(shù)水平和經(jīng)歷。 質(zhì)量： 調(diào)試好數(shù)據(jù)后，質(zhì)量好且穩(wěn)定性高。但系統(tǒng)缺乏自我糾正能力，當(dāng)發(fā)生質(zhì)量偏移時(shí)，沒有方法立刻做出自發(fā)的檢查和調(diào)整，需要待后面的工序檢查反響后才能調(diào)整。目前的智能視覺檢查系統(tǒng)還處于起步階段，價(jià)格昂貴且只是在局部弧焊和激光焊接上有使用，還沒有出現(xiàn)點(diǎn)焊的應(yīng)用實(shí)例。 響應(yīng)： 〔1〕機(jī)器人焊接速度快，特別是使用伺服焊槍系統(tǒng)，機(jī)器人每個(gè)焊點(diǎn)相對(duì)于人工可以節(jié)省大約 50%的時(shí)間。以本次改造工程為例：每臺(tái)機(jī)器人平均焊接 28 點(diǎn)，改造前這些工位的工人平均每人焊接 18點(diǎn)。平均機(jī)器人焊接一個(gè)焊點(diǎn)需要 2 秒，而人

19、工平均焊接一個(gè)焊點(diǎn)的時(shí)間為 3 秒。 〔2〕另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于使用了離線編程技術(shù)，機(jī)器人仿形軌跡的調(diào)試時(shí)間較以往有明顯縮短，使系統(tǒng)調(diào)試的時(shí)間較短。并且試生產(chǎn)和產(chǎn)能爬坡時(shí)間段短，事實(shí)上幾乎不需要爬坡時(shí)間。完成后可以馬上投入三班運(yùn)行。這一點(diǎn)對(duì)于新產(chǎn)品研發(fā)后迅速提高產(chǎn)能搶占市場(chǎng)尤為重要。 〔3〕焊接機(jī)器人的平均故障率低于人工生產(chǎn)線，但遇到重大故障時(shí)的處理時(shí)間也比一般設(shè)備要更長(zhǎng)。這一點(diǎn)可以通過人工補(bǔ)焊等應(yīng)急措施來彌補(bǔ)。 〔4〕機(jī)器人生產(chǎn)工位提速能力弱。由于機(jī)器人焊接在設(shè)計(jì)時(shí)往往是針對(duì)特定的焊點(diǎn)，如果計(jì)算合理機(jī)器人焊接的效率是很高的，但反過來說就不會(huì)有很大的余量。 在原有工位增加機(jī)器人的空間也

20、難以找到。 經(jīng)過計(jì)算本次改造工程所有費(fèi)用均攤到機(jī)器人為 60 萬元/臺(tái)、后期維護(hù)費(fèi)用每年平均要 1 萬元〔更換潤(rùn)滑油和零件等〕、每班次使用本錢為平均功率 10KW 每年的電費(fèi)大約是 2 萬元。 人工焊接 SPQRC 平安： 車身焊接環(huán)境惡劣，焊接時(shí)產(chǎn)生的大量金屬煙塵、強(qiáng)光/熱輻射、巨大的噪音在不斷的侵蝕著操作工人的安康。特別是有許多焊接位置的流水線其人機(jī)工程更差，進(jìn)一步加大了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和安康代價(jià)。車身線設(shè)備復(fù)雜，危險(xiǎn)因素多，雖然有嚴(yán)格的平安制度，但各種平安事故還是時(shí)有發(fā)生。 人員： 車身是僅次于總裝的人員需要求大戶，每條生產(chǎn)線需要配置大量的焊接操作工人，還必須配置較多的班組長(zhǎng)對(duì)

21、一線員工進(jìn)展管理。對(duì)人員進(jìn)展較長(zhǎng)時(shí)間的培訓(xùn)才能到達(dá)熟練焊接的技能水平。但員工知識(shí)的起始點(diǎn)要求不高，這使企業(yè)很容易從勞動(dòng)力市場(chǎng)上招聘到需要的人員。 質(zhì)量： 工人在工作過程中隨時(shí)觀察到質(zhì)量的變化，并常常會(huì)根據(jù)零件的一些細(xì)小不同，動(dòng)態(tài)的進(jìn)展適應(yīng)，并且立刻采取措施調(diào)節(jié)焊接工具的位置和狀態(tài)，還可以馬上對(duì)質(zhì)量問題進(jìn)展反響和解決。但焊接的質(zhì)量直承受到員工焊接技能和工作時(shí)身體、心理狀態(tài)的影響，質(zhì)量具有隨機(jī)性，穩(wěn)定性不強(qiáng)。 響應(yīng)： 1〕焊接速度一般，特別是在焊點(diǎn)位置人機(jī)工程差的地方速度更加不理想。 2〕系統(tǒng)試生產(chǎn)和生產(chǎn)爬坡時(shí)間長(zhǎng)?？紤]到市場(chǎng)的變化，企業(yè)不可能在短時(shí)間招聘大量的工人，難以確保三班同步運(yùn)作

22、。 3〕人員變動(dòng)可以通過及時(shí)更換和調(diào)整解決，不易發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間的停線。 4〕通過增加操作人員數(shù)量和優(yōu)化工序步驟實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)提速較簡(jiǎn)單。 本錢： 在人工工位需要構(gòu)建鋼構(gòu)造室體和工作平臺(tái)，加上需要購(gòu)置的焊接設(shè)備每一個(gè)工位大約投入 30W。目前了解到生產(chǎn)線每名工人每年的費(fèi)用大約是 4 萬元，每個(gè)工位通常配置 6 名工人。 比照總結(jié) 以下比照重點(diǎn)在于本錢。比照中均不包含工裝夾具和車身輸送設(shè)備等主線設(shè)備，因?yàn)闊o論是機(jī)器人焊接還是人工焊接這些設(shè)備都是必須的，不會(huì)影響投入。 以本地一個(gè) 4 臺(tái)機(jī)器人的補(bǔ)焊工位為例，在 40JPH〔40 件/小時(shí)產(chǎn)量〕的條件下： 單臺(tái)機(jī)器人焊接速度約為人工的 1.5

23、倍。則同樣完成一樣的工作的人工工位需要配置 6 個(gè)工人，如果開 3 個(gè)班就需要 18 人。 機(jī)器人初期一次性需要投入：60×4=240 萬元每年的費(fèi)用 4×〔1[年維護(hù)費(fèi)用]+2[每班次電費(fèi)]×班次數(shù)〕 人工工位初期一次性投入：30W 每年的人力投入：6×4×班次數(shù) 由此計(jì)算兩者的本錢比照平衡點(diǎn)出現(xiàn)： 開一班生產(chǎn)：在第 17.5 年，18 年后機(jī)器人的本錢將低于人工。 開二班生產(chǎn)：在第 7.5 年，8 年后機(jī)器人的本錢將低于人工。 開三班生產(chǎn)：在第 4.8 年，5 年后機(jī)器人的本錢將低于人工。 當(dāng)然這是對(duì)兩者本錢的主要局部做統(tǒng)計(jì)，還有一些輔助項(xiàng)未加計(jì)算：比方對(duì)機(jī)器人來說需要相應(yīng)的

24、操作/維護(hù)人員，通常 1 名操作/維護(hù)人員可以兼顧 4-5 個(gè)機(jī)器人工位；對(duì)于人工焊接來說則要配置相應(yīng)的班組長(zhǎng)等等，這些都會(huì)產(chǎn)生相關(guān)本錢，但這些項(xiàng)占整個(gè)工程投入的比例并不高。 從這一點(diǎn)上看，機(jī)器人和人工的投資效益的平衡點(diǎn)與運(yùn)行的時(shí)間和當(dāng)?shù)貏趧?dòng)力本錢有直接關(guān)系。而對(duì)于微型車行業(yè)來說產(chǎn)能就是經(jīng)濟(jì)效益，因此新生產(chǎn)線在工程建立完畢后很快就會(huì)投入 2-3 班的連續(xù)運(yùn)行階段。從這一點(diǎn)看機(jī)器人的一次性投入雖然高于人工工位，但隨著機(jī)器人工作時(shí)間的增長(zhǎng)，高出的局部很快會(huì)在 5-8 年被稀釋。 這就解釋了為什么、這樣一線城市的汽車企業(yè)在焊接機(jī)器人的使用率上要遠(yuǎn)高于本企業(yè)。他們?nèi)肆Φ谋惧X更高，并且隨著國(guó)家對(duì)勞動(dòng)

25、者權(quán)益的越來越重視，法規(guī)越來越嚴(yán)格，人力本錢還將繼續(xù)上漲，這是不可逆轉(zhuǎn)的必然趨勢(shì)。因此在生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)壽命機(jī)器人的總投入將大幅度低于人力本錢的投入。在勞動(dòng)密集型企業(yè)這種特點(diǎn)尤為突出，例如連這樣的企業(yè)也提出 5 年用 100 萬臺(tái)機(jī)器人代替工人的方案。 綜合上述來看機(jī)器人焊接在效率上和質(zhì)量穩(wěn)定性上優(yōu)于人工焊接，但一個(gè)非常明顯的缺點(diǎn)，就是對(duì)質(zhì)量的自我檢查和糾正能力很差。目前在機(jī)器人焊接技術(shù)上使用了視覺或其他類型的傳感器讓機(jī)器人可以“看到〞焊接結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)自我糾正的閉環(huán)控制。其技術(shù)要求高，價(jià)格昂貴，目前主要應(yīng)用在電弧焊和激光焊這樣的對(duì)精度有嚴(yán)格要求的場(chǎng)所。在微型汽車車身焊接中應(yīng)用最廣泛的電阻點(diǎn)焊領(lǐng)

26、域還沒有應(yīng)用的先例，前沿技術(shù)的市場(chǎng)化在短期還沒有實(shí)現(xiàn)的可能。因此對(duì)機(jī)器人焊接質(zhì)量的把關(guān)還是必須由人工完成。 綜合上述的兩點(diǎn)，考慮到本地的人力資源狀況，將機(jī)器人和人工焊接有機(jī)的結(jié)合起來將是微車車身制造開展的方向。具體的來說就是討論兩者如何進(jìn)展組合最有效率。 1.5微型汽車車身制造焊接工藝中需要注意的問題 通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，本文總結(jié)了 4 個(gè)原則： 1 必須要為機(jī)器人焊接配置人工檢查工位。根據(jù)我們的觀察〔在40JPH的條件下〕，人工焊接檢查工位〔人工檢查工位用于檢查機(jī)器人焊接點(diǎn)是否存在質(zhì)量缺陷，并對(duì)缺陷點(diǎn)進(jìn)展補(bǔ)焊〕和機(jī)器人焊接的比例不應(yīng)低于 1：5 。這主要是考慮到工人進(jìn)展在線檢查每個(gè)焊點(diǎn)時(shí)

27、間的需求，人工檢查每個(gè)焊點(diǎn)的時(shí)間約為 0.4 秒。當(dāng)生產(chǎn)節(jié)拍提高時(shí)該比例還要相應(yīng)提高，即增加人工檢查工位人數(shù)。 2 必須要考慮到當(dāng)出現(xiàn)*臺(tái)機(jī)器人故障且無法在短時(shí)間修復(fù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)可在人工工位進(jìn)展補(bǔ)焊。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，應(yīng)保證生產(chǎn)線的連續(xù)運(yùn)行，但可能會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)節(jié)拍低于設(shè)定值的情況。修補(bǔ)工位在每條補(bǔ)焊線不應(yīng)少 1 個(gè)，和焊接機(jī)器人數(shù)量的比例應(yīng)高于 1：10 。 3 充分考慮到車身的焊點(diǎn)分布特點(diǎn)，用人工焊接工位。通常有相當(dāng)局部焊點(diǎn)是比較容易人工操作的，人機(jī)工程相對(duì)理想，人工焊接的速度快。經(jīng)過在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的測(cè)試，對(duì)于這些人機(jī)工程良好的焊點(diǎn)人工焊接的速度根本和機(jī)器人持平。這樣就可以緩解生產(chǎn)線初期一次性投入

28、的本錢壓力。通過生產(chǎn)線工作平衡，人工工位完成一局部焊點(diǎn)的同時(shí)還可以檢查機(jī)器人焊點(diǎn)的質(zhì)量。具體情況因不同的車型設(shè)計(jì)有所區(qū)別，對(duì)本多款公司微車產(chǎn)品的車身焊點(diǎn)研究統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)：全部焊點(diǎn)的 20%左右、即大約 500-700 個(gè)為人機(jī)工程不理想焊點(diǎn)。大約 30%-40%的焊點(diǎn)為人機(jī)工程理想焊點(diǎn)，其余的焊點(diǎn)為普通焊點(diǎn)。 4 把機(jī)器人焊接和簡(jiǎn)單的自動(dòng)焊結(jié)合起來，可以降低。微型車身上一些有規(guī)律的焊點(diǎn)，比方左右側(cè)圍下裙邊，焊點(diǎn)在低位置的一條有規(guī)律的直線上。對(duì)于人工焊接來說其處于低工位，人機(jī)工程較差焊接困難。而采用具有一個(gè)活動(dòng)軸的自動(dòng)焊相對(duì)于機(jī)器人來說可以節(jié)約本錢。比方下裙邊的焊點(diǎn)，采用單軸的自動(dòng)焊其本錢只有機(jī)

29、器人的30%左右。 綜合這些特點(diǎn)來看：焊接機(jī)器人工位和焊接工人工位比例應(yīng)當(dāng)適宜，必須要結(jié)合不同的情況〔節(jié)拍、車型等〕來考慮機(jī)器人的數(shù)量，并不是焊接機(jī)器人越多越好。焊接機(jī)器人優(yōu)先處理人機(jī)工程差的焊點(diǎn)，同時(shí)要配置機(jī)器人焊點(diǎn)的檢查工位。假設(shè)以本次改造工程車型來看，在補(bǔ)焊線機(jī)器人數(shù)量和焊接工人數(shù)量的比例大約在 1：2 較為合理，實(shí)際在工程實(shí)施時(shí)處于本錢控制的原因，比例為 1：3。 附本次改造工程改造前和改造后的比照 1.6點(diǎn)焊使用中存在的問題 1.焊點(diǎn)質(zhì)量檢驗(yàn)?zāi)壳吧腥鄙俸?jiǎn)單而又可靠的無損檢驗(yàn)方法 2.焊件的尺寸、形狀、厚度以及焊件的材料受焊機(jī)功率、機(jī)臂尺寸與構(gòu)造形狀的限制，所以對(duì)于一些封閉型

30、、半封閉型構(gòu)造或特殊材料不適合使用點(diǎn)焊。 3.點(diǎn)焊多采用搭接接頭，增加了構(gòu)件的質(zhì)量，焊縫受力時(shí)會(huì)有附加力矩，使承載條件變化，降低了焊接接頭的承載能力。 1.7焊接機(jī)器人在*條重卡裝焊線上應(yīng)用時(shí)存在的問題及經(jīng)歷匯總 機(jī)器人電纜磨損問題 雖然機(jī)器人廠家為機(jī)器人配備了耐磨的專業(yè)點(diǎn)焊電纜套件，將水、電、氣集成為電纜包套件隨機(jī)器人固定好, 由于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度很快, 局部姿態(tài)電纜經(jīng)過長(zhǎng)期頻繁的彎折后仍會(huì)出現(xiàn)軟管套破裂, 電纜線磨損等問題 "對(duì)于一體化焊鉗, 由于將電網(wǎng)動(dòng)力電直接接到焊接變壓器上, 如果導(dǎo)線裸露,后果不堪設(shè)想 "因此出現(xiàn)以上問題時(shí)必須及時(shí)處理。對(duì)于磨損嚴(yán)重的, 我們采取將整個(gè)電纜包

31、套件更換修復(fù)后再做為儲(chǔ)藏件使用 "從這個(gè)問題可以看到,如果仿真工作做得不是很準(zhǔn)確, 會(huì)給后期使用帶來很多麻煩。 水、氣路問題 點(diǎn)焊設(shè)備在工作中需要用循環(huán)水來冷卻 , 用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)焊鉗的開、閉合, 壓縮空氣和水的供給質(zhì)量很重要, 必須先經(jīng)過過濾 , 去除水中的雜質(zhì)和空氣中的塵埃顆粒 , 否則時(shí)間久了會(huì)發(fā)生堵塞或腐蝕 , 造成水壓、氣壓缺乏, 影響產(chǎn)品的質(zhì)量和焊鉗的壽命 "車間采用統(tǒng)一的循環(huán)水處理站和空氣壓縮站, 經(jīng)過一段時(shí)間的使用出現(xiàn)機(jī)器人回水壓力小,甚至堵塞, 檢查發(fā)現(xiàn)回水管路里含有雜質(zhì) , 對(duì)每臺(tái)機(jī)器人進(jìn)水管路處增加過濾裝置后解決了該問題 "機(jī)器人底座配備的水電氣輸入模塊自帶有空氣過濾

32、器, 氣路運(yùn)行良好 "另外, 在一臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人帶有兩把焊鉗的工作站出現(xiàn)過焊鉗的電極帽脫落后仍然繼續(xù)焊接, 其原因?yàn)閮砂押搞Q共用一個(gè)回水流量監(jiān)測(cè)裝置, 回水流量監(jiān)測(cè)參數(shù)設(shè)置偏小 , 后來我們對(duì)該回水參數(shù)進(jìn)展合理設(shè)置, 從而防止了該類問題的再次發(fā)生。 位置偏移后在線示教問題 對(duì)于示教再現(xiàn)型焊接機(jī)器人而言, 如果在焊接時(shí)發(fā)生焊接位置偏移 , 必須停頓機(jī)器人乃至整個(gè)生產(chǎn)線的工作 , 進(jìn)展機(jī)器人在線示教后再現(xiàn)運(yùn)行, 這個(gè)工作現(xiàn)在需要占用大量的生產(chǎn)時(shí)間 "裝焊線正常生產(chǎn)后 , 隨著工藝零件的更改, 現(xiàn)有的焊接位置和運(yùn)行軌跡不能滿足變化的需要, 因此要重新在線示教 " 同樣的一個(gè)變化會(huì)帶來假設(shè)干車型的變

33、化, 因此重新在線示教的工作量很大, 浪費(fèi)時(shí)間, 降低了工作效率。 機(jī)器人與其他設(shè)備或障礙物碰撞問題 在裝焊線上曾出現(xiàn)過機(jī)器人與機(jī)器人碰撞的事故, 經(jīng)過分析機(jī)器人的工作程序, 發(fā)現(xiàn)機(jī)器人控制系統(tǒng)在處理信號(hào)交換時(shí), 都采用外部 I/0 信號(hào)來交換彼此的工作狀態(tài)。"信號(hào)檢測(cè)還只是以一個(gè)“點(diǎn)〞的方式測(cè)量 , 即在*一運(yùn)動(dòng)程序中, 機(jī)器人的下一步工作是由確認(rèn)*一個(gè)交換信號(hào)是否存在來決定,而不是在*一個(gè)運(yùn)動(dòng)區(qū)域中持續(xù)檢測(cè)其他設(shè)備或障礙物的狀態(tài) , 這樣, 一旦檢測(cè)過程完畢而機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生錯(cuò)誤或信號(hào)交換不正常時(shí)即會(huì)發(fā)生碰撞 "如果能夠在機(jī)器人控制系統(tǒng)中，引入后臺(tái)處理方式來實(shí)時(shí)檢測(cè)其他設(shè)備的工作狀態(tài)

34、, 以決定機(jī)器人是否應(yīng)該繼續(xù)在有可能干預(yù)的區(qū)域工作, 碰撞問題即能得到有效的控制。 機(jī)器人維護(hù)問題 目前, 裝焊車間擁有焊接機(jī)器人共 93 臺(tái), 其中點(diǎn)焊機(jī)器人 62 臺(tái)、弧焊機(jī)器人 31 臺(tái), 機(jī)器人上的部件多屬專用部件 , 須從國(guó)外進(jìn)口, 進(jìn)口的機(jī)器人備件價(jià)格高昂, 且采購(gòu)周期長(zhǎng), 給車間的正常生產(chǎn)造成了很大的問題。該問題的解決一方面有賴于國(guó)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步和機(jī)器人產(chǎn)品的市場(chǎng)化開展, 另一方面也要求國(guó)外提供機(jī)器人產(chǎn)品的企業(yè)加強(qiáng)售后效勞工作。 2 焊接機(jī)器人使用中的共性關(guān)鍵技術(shù) 2.1焊縫跟蹤技術(shù)與離線編程技術(shù)的研究 近代由于模糊數(shù)學(xué)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn),并將其應(yīng)用到焊接這一復(fù)雜的

35、不確定性的非線性系統(tǒng),使焊縫跟蹤踏入一個(gè)嶄新的時(shí)代)智能焊縫跟蹤時(shí)代"隨著焊接機(jī)器人在我國(guó)的應(yīng)用,國(guó)也開場(chǎng)重視對(duì)焊縫跟蹤的研究"國(guó)的各大高校和研究機(jī)構(gòu)都對(duì)焊縫跟蹤技術(shù)進(jìn)展了多方面的研究"如清華大學(xué)對(duì)弧焊跟蹤系統(tǒng)中的傳感器和其中的控制系統(tǒng)分別進(jìn)展了研究,并提出了一種基于焊縫CCD圖像模式特征的焊縫軌跡識(shí)別的新算法"華南理工大學(xué)主要研究用視覺傳感器來檢測(cè)焊縫,并將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制應(yīng)用到焊縫跟蹤系統(tǒng)中,提出一種基于自適應(yīng)共振理論(AdaPtive Resonance Theory)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的焊縫跟蹤算法"**大學(xué)研制了一種非接觸超聲傳感埋弧焊焊縫跟蹤系統(tǒng)"華北石油管理局利用CCD面陣攝像機(jī)作為前面

36、焊縫檢測(cè)傳感器,STD工控機(jī)作圖像數(shù)字處理、識(shí)別。確定焊縫位置,并抑制焊頭移動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)焊縫在線自動(dòng)跟蹤實(shí)時(shí)糾正偏差，通過對(duì)焊縫的跟蹤,將傳感器測(cè)得的焊縫誤差傳到PC機(jī),并通過模糊實(shí)時(shí)控制技術(shù)使焊頭移動(dòng)到準(zhǔn)確的位置,實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫的糾正，離線編程技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理功能是實(shí)現(xiàn)模糊實(shí)時(shí)控制的根底。 表焊縫自動(dòng)跟蹤傳感器的原理和特點(diǎn) 離線編程是指利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的結(jié)果,建立機(jī)器人及其工作的虛擬環(huán)境,利用一些規(guī)劃算法,通過對(duì)圖形的控制和操作在離線的情況下對(duì)焊接過程進(jìn)展規(guī)劃和仿真"通常一個(gè)完整的離線編程系統(tǒng)需要滿足以下功能: l)交互式的機(jī)器人系統(tǒng)CAD建模環(huán)境; 2)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)方程的自動(dòng)生成

37、: 3)交互式的任務(wù)規(guī)劃!編程及調(diào)試環(huán)境; 4)碰撞檢測(cè); 5)對(duì)傳感器的仿真。 但是目前的許多應(yīng)用系統(tǒng)往往不同時(shí)具有以上功能"離線編程系統(tǒng)從實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出來后,并不能直接應(yīng)用于具體的工業(yè)機(jī)器人以完成作業(yè)任務(wù),還必須解決軟件的實(shí)用化問題,包括:機(jī)器人建模,機(jī)器人對(duì)環(huán)境的不確定性抽取,傳感器的建模及仿真等。 離線編程技術(shù)不僅改善了勞動(dòng)環(huán)境!減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度!提高了工作效率,還可以對(duì)編程結(jié)果進(jìn)展三維圖形動(dòng)畫仿真,以檢驗(yàn)編程的正確性,提供最正確的執(zhí)行代碼,從而保證了焊接產(chǎn)品的高質(zhì)量"與在線示教編程相比,離線編程系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn): 1.機(jī)器人不占用工作時(shí)間,提高工作效率; 2.使編程者遠(yuǎn)離危

38、險(xiǎn)的工作環(huán)境; 3.減小編程的勞動(dòng)強(qiáng)度; 4.便于和CAD/CAM系統(tǒng)結(jié)合,做到CADlcAM瓜OBOTICS一體化: 5.可對(duì)復(fù)雜任務(wù)進(jìn)展編程和計(jì)算機(jī)仿真; 6.便于修改機(jī)器人程序,從而滿足中小批量的生產(chǎn)要求; 7.適用圍廣,離線編程系統(tǒng)可以對(duì)各種機(jī)器人進(jìn)展編程" 2.2焊接機(jī)器人焊接路徑規(guī)劃 機(jī)器人路徑規(guī)劃是指在其工作空間中,為機(jī)器人完成*一給定任務(wù)提供一條平安!高效的運(yùn)動(dòng)路徑"一般而言,機(jī)器人完成給定任務(wù)可選擇的路徑有多條"實(shí)際應(yīng)用中往往要選擇一條在一定準(zhǔn)則下為最優(yōu)(或近似最優(yōu))的路徑"常用的準(zhǔn)則有:路徑最短!消耗能量最少或使用時(shí)間最短等"因此,機(jī)器人路徑規(guī)劃實(shí)質(zhì)上是一個(gè)有

39、約束的優(yōu)化問題"由于機(jī)器人的高度非線性和強(qiáng)藕和性,對(duì)其求解非常困難"國(guó)外學(xué)者在這方面不斷努力,取得了顯著成績(jī)。 在過去的20多年里,機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的路徑規(guī)劃技術(shù)己經(jīng)有了很大的開展.這個(gè)領(lǐng)域涉及到許多重要的數(shù)學(xué)容,如經(jīng)典幾何學(xué)!拓?fù)鋵W(xué)!代數(shù)幾何學(xué)!代數(shù)學(xué)和組合學(xué)等,這些數(shù)學(xué)工具都已經(jīng)應(yīng)用到相關(guān)的研究中"目前,路徑規(guī)劃應(yīng)用的主要方法大致可以分為兩類:傳統(tǒng)方法和智能方法" 傳統(tǒng)路徑規(guī)劃方法包括:自由空間法!圖搜索法!柵格解藕法!人工勢(shì)場(chǎng)法等幾種主要的方法"大局部機(jī)器人路徑規(guī)劃中的全局規(guī)劃都是基于上述幾種方法進(jìn)展的。 近年來,隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法等智能方法的廣泛應(yīng)用,機(jī)器人路徑規(guī)劃方法也

40、有了長(zhǎng)足的進(jìn)展,許多研究者把目光放在了基于智能方法的路徑規(guī)劃研究上"其中應(yīng)用較多的算法主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法。 在國(guó)外,日本!美國(guó)!德國(guó)等國(guó)家的有的汽車企業(yè)已經(jīng)利用這些路徑規(guī)劃的方法和現(xiàn)代新技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù),結(jié)合自己企業(yè)的知識(shí)開發(fā)了適用于本企業(yè)的專用于產(chǎn)品路徑規(guī)劃的系統(tǒng)為企業(yè)的開展效勞,取得了令人矚目的效果,例如Teomat*i公司開發(fā)的EM系列軟件就是該類軟件。 但在國(guó),還沒有哪家汽車制造商使用該類白車身焊接路徑規(guī)劃軟件,在2002年底群眾引進(jìn)了德國(guó)群眾正在使用的工藝規(guī)劃軟件EM一Planner,但是國(guó)尚未開發(fā)出這類軟件。 2.3對(duì)多臺(tái)焊接機(jī)器人及外圍設(shè)備的協(xié)調(diào)控制技術(shù)的研

41、究 對(duì)焊接機(jī)器人這一工作來說，并不是像外表看的那樣輕松。這一過程是一個(gè)焊接機(jī)器人系統(tǒng)又叫工作站。對(duì)于工作站而言，是由很多的部件組合而成的。如機(jī)器人本體、機(jī)器人控制柜。焊機(jī)系統(tǒng)及送絲單位等。對(duì)于生產(chǎn)應(yīng)用過程，單個(gè)機(jī)器人所發(fā)揮的作用相比照較單一，為了生產(chǎn)應(yīng)用的需要就必須對(duì)焊接機(jī)器人與變位機(jī)、弧焊電源等相關(guān)的設(shè)備規(guī)定要求，從而促進(jìn)柔性化的集成。為減少焊接過程中的輔助時(shí)間及生產(chǎn)效率的提高，就要對(duì)焊接機(jī)器人與周邊設(shè)備的柔性化進(jìn)展適當(dāng)?shù)膮f(xié)調(diào)控制。 2.4對(duì)焊接機(jī)器人采用弧焊電源的研究 在設(shè)計(jì)并研究焊接機(jī)器人系統(tǒng)的工作中，只是一味的對(duì)機(jī)器人本體或焊接操作系統(tǒng)進(jìn)展詳細(xì)研究是不行的。要想實(shí)現(xiàn)焊接機(jī)器人充分

42、發(fā)揮出高效優(yōu)質(zhì)的特點(diǎn)，對(duì)電器性能良好的專用弧焊電源的研究是至關(guān)重要的。目前，模糊控制電源的出現(xiàn)引起了大家的關(guān)注，對(duì)于模糊控制電源，采用了模糊控制的方法對(duì)電源進(jìn)展控制。對(duì)焊接外表有波浪型起伏的工作和焊接過程中有較大變形工作這兩項(xiàng)工作中最適合采用這種電源。模糊控制電源的運(yùn)用，不僅可以減少焊接缺陷，還可以對(duì)熔寬和熔深給予保證，而且還可以擁有美觀的焊接外表。目前，弧焊電源的開展不斷數(shù)字化，數(shù)字焊機(jī)也將成為弧焊機(jī)器人焊接電源的開展方向。 2.5仿真技術(shù)及機(jī)器人用焊接工藝方法 目前，機(jī)器人在生產(chǎn)過程中，運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)起到了重要的作用。對(duì)機(jī)器人來說，擁有比較自由和連桿空間復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，因此運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)得

43、采用可以解決其中存在的很多問題，但是還是有較大多得問題存在，相對(duì)而言，其中的計(jì)算機(jī)的難度和計(jì)算機(jī)都很大。為解決在對(duì)機(jī)械手研究過程所存在的問題，應(yīng)采用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、CAD 技術(shù)和機(jī)器人學(xué)理論的根底上進(jìn)展，通過計(jì)算機(jī)到達(dá)集合圖形的生成，然后進(jìn)展動(dòng)畫顯示工作，其次對(duì)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)正反解進(jìn)展分析、操作手臂控制及實(shí)際工作環(huán)境中所遇障礙進(jìn)展避讓和碰撞干預(yù)等問題都一一通過模擬仿真?，F(xiàn)在我國(guó)在弧焊機(jī)器人上多數(shù)采用氣體保護(hù)焊方法，而在國(guó)外先進(jìn)國(guó)家中已經(jīng)采用高速、高效氣體保護(hù)焊接工藝。相比之下這種高速、高效氣體保護(hù)焊接工藝以對(duì)優(yōu)良的焊接接頭給予保護(hù)外，還可以對(duì)焊接速度和熔敷效率上起到重要作用。 2.

44、6焊接工藝的制定 焊接工藝的研究容 焊接工藝是基于生產(chǎn)性質(zhì)、圖樣和技術(shù)要求，結(jié)合現(xiàn)有條件，運(yùn)用現(xiàn)代化焊接技術(shù)、知識(shí)和先進(jìn)生產(chǎn)經(jīng)歷，確定產(chǎn)品的加工方法和程序，是焊接過程中的一整套技術(shù)規(guī)定。焊接工藝包括焊前的準(zhǔn)備、焊接材料、焊接方法、焊接順序、焊接操作的最正確選擇以及焊后的處理等。制定焊接工藝是焊接生產(chǎn)的關(guān)鍵局部，其合理與否直接影響產(chǎn)品制造質(zhì)量、生產(chǎn)效率和制造本錢，而且是管理生產(chǎn)、設(shè)計(jì)焊接夾具和焊接車間的主要依據(jù)。 焊接工藝的核心是焊接方法，其開展過程代表了焊接工藝的進(jìn)步。不同焊接方法的創(chuàng)造年代及創(chuàng)造國(guó)家見表 1.1 所示。目前，許多新的焊接工藝已應(yīng)用于焊接生產(chǎn)，大大提高了焊接效率和焊接質(zhì)量

45、，如俄羅斯汽車工業(yè)科學(xué)研究所創(chuàng)造的氙燈焊接新工藝，為金屬、非金屬材料焊接提供了廣泛的可能性，其生產(chǎn)本錢遠(yuǎn)低于激光焊。 焊接工藝要素 概括地說，焊接工藝要素包括對(duì)接頭性能和致密性起決定性作用的所有工藝因素。除了焊接方法外，焊接工藝要素還包括焊接接頭的形式與拘束度、焊前的加工和準(zhǔn)備、焊接材料的種類和規(guī)格、焊接材料、焊前預(yù)熱、層間溫度和低溫后熱處理、焊后熱處理、焊接能量參數(shù)、操作技術(shù)、焊縫檢查等。這些焊接工藝要素都應(yīng)在焊接工藝評(píng)定中予以考慮，并在焊接工藝規(guī)程中做出明確的規(guī)定。 (1) 焊接接頭設(shè)計(jì)的根本原則 焊接接頭已成為整個(gè)金屬構(gòu)造不可分割的組成局部，它對(duì)構(gòu)造的可靠性和使用壽命有著決定性的

46、影響。焊接接頭的設(shè)計(jì)主要包括確定接頭的形式和位置、設(shè)計(jì)坡口形式和尺寸、制定對(duì)接頭質(zhì)量的要求等。 (2) 焊接材料的根本要求 焊接材料按作用可分為焊接填充材料和焊接輔助材料兩大類。焊接材料應(yīng)對(duì)焊接區(qū)提供良好的保護(hù)，防止各種有害氣體的侵入，并通過適當(dāng)?shù)囊苯鸱错憣⒑缚p金屬合金化，使焊縫金屬具有較高的抗裂性和符合要求的各項(xiàng)性能。 焊接材料的選擇根據(jù)焊接構(gòu)造的制造工藝、焊接方法的不同而不同。對(duì)于一些重要的焊接構(gòu)造和焊接接頭按等原則設(shè)計(jì)的焊接構(gòu)造，應(yīng)按焊接接頭性能的要求和焊接構(gòu)造部件的所有制造工藝對(duì)接頭性能的影響，結(jié)合各種焊接方法的冶金特點(diǎn)來合理選擇焊接材料。 (3) 焊接熱處理 焊前預(yù)熱：是防

47、止厚板件、低合金鋼和中合金鋼接頭產(chǎn)生焊接裂紋的最有效的措施之一，是決定接頭致密性和性能的重要因素。 低溫后熱處理 (簡(jiǎn)稱后熱) ：焊接完畢后，將焊件或整條焊縫立即加熱到150～250℃溫度圍，并保持一段時(shí)間。后熱主要用于焊前預(yù)熱缺乏以防止冷裂紋的形成以及焊接性較差的低合金鋼。但低溫后熱處理對(duì)于強(qiáng)度級(jí)別高于650MPa、壁厚大于 80mm 的接頭，不是可靠的防裂措施。 消氫處理：為了消除氫在焊縫表層下的富集，防止引起的橫向延遲裂紋，可將焊件或整條焊縫在 300℃以上溫度加熱一段時(shí)間，即進(jìn)展消氫處理。消氫處理。必須在焊接完畢后立即進(jìn)展。消氫處理的溫度為 300～400℃，消氫時(shí)間為 1～2h。

48、 在*些情況下，消氫處理還可取代低合金鋼厚壁焊件的中間消除應(yīng)力處理過程。 焊后熱處理：焊接后為改善焊接接頭的組織和性能或消除剩余應(yīng)力而進(jìn)展的熱處理，是焊接工藝的重要組成局部，它與焊件材料的種類、型號(hào)、厚度、選用的焊接工藝、焊接材料及對(duì)接頭性能的有密切關(guān)系，是保證焊件使用性能和壽命的關(guān)鍵工序。 2.7焊接機(jī)器人專用夾具的設(shè)計(jì) 在機(jī)器人自動(dòng)焊接加工中，專用夾具起著非常關(guān)鍵的作用，夾具設(shè)計(jì)的成敗往往直接影響機(jī)器人焊接加工系統(tǒng)的成敗，好的夾具系統(tǒng)是成功開發(fā)機(jī)器人自動(dòng)化焊接系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。隨著焊接方法的增多和改良，焊接工藝水平的提高，焊接夾具也由原來傳統(tǒng)的手動(dòng)夾具，逐步過渡到氣動(dòng)夾具、電動(dòng)夾具，

49、以至機(jī)器人專用焊接夾具，夾具設(shè)計(jì)思想也由原來的形面、孔位定位，低準(zhǔn)確度，逐步向高準(zhǔn)確度、模擬智能形開展。 傳統(tǒng)的焊接夾具設(shè)計(jì)，一般要從制件的操作順序、制件的自由度控制、制件施焊部位的操作性三個(gè)主要方面對(duì)夾具進(jìn)展考慮，其設(shè)計(jì)理念是盡量在一個(gè)夾具上實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊的施焊過程，盡量防止輔助構(gòu)造及不必要的夾緊、定位方式，使夾具簡(jiǎn)潔、明快。 機(jī)器人焊接夾具在設(shè)計(jì)思想方法上與傳統(tǒng)手工夾具完全不同，它有自己的設(shè)計(jì)原則和規(guī)。機(jī)器人專用夾具要求精度高，因?yàn)闄C(jī)器人本身不具備判斷能力，它每次都嚴(yán)格執(zhí)行給定的程序，或者執(zhí)行示教過的工作。高精度的夾具不僅保證工件本身的精度要求，而且也保證了機(jī)器人能正常完成焊接工作，盡量減少工件誤差對(duì)施焊的影響。在機(jī)器人焊接夾具設(shè)計(jì)時(shí)，還要考慮給機(jī)器人焊槍留有足夠的空間，因?yàn)闄C(jī)器人焊槍相比手工焊接焊槍要大一些。對(duì)于點(diǎn)焊機(jī)器人焊接工藝的夾具構(gòu)造，除了要滿足傳統(tǒng)焊接夾具設(shè)計(jì)思想，還應(yīng)該考慮到機(jī)器人手臂軌跡控制的難易程度、軌跡運(yùn)行的穩(wěn)定性以及路徑規(guī)劃，還有夾具在工作狀態(tài)時(shí)，其操作面的位置是否對(duì)焊槍運(yùn)動(dòng)軌跡控制有所影響。點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)的生產(chǎn)節(jié)拍相對(duì)較短，夾具出現(xiàn)磨損或變形也必然較快，尤其是夾具承受沖擊載荷的部位，對(duì)這些部位應(yīng)設(shè)計(jì)成可以調(diào)整或更換的構(gòu)造，保證夾具的定位和夾緊。