易榮軍

摘 要：從工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)焊接系統(tǒng)的硬件組成與連接、焊接系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、自動(dòng)焊接系統(tǒng)PLC控制、機(jī)器人焊接過程示教編程等方面對(duì)工業(yè)機(jī)器人焊接系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)闡述，并根據(jù)機(jī)器人自動(dòng)焊接中常見質(zhì)量問題及自動(dòng)焊接質(zhì)量控制方法等了進(jìn)行分析。本文以機(jī)器人氣體保護(hù)焊為例，系統(tǒng)分析了影響焊接質(zhì)量的機(jī)料法環(huán)測(cè)五個(gè)因素的各子因素并評(píng)價(jià)了各因素的相關(guān)度，并針對(duì)強(qiáng)相關(guān)性因素介紹了過程控制方法。

關(guān)鍵詞：氣體保護(hù)焊;焊接質(zhì)量;影響因素;相關(guān)度

前言：隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型和技術(shù)升級(jí)，焊接自動(dòng)化、工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)成為必要趨勢(shì)，焊接技術(shù)正在經(jīng)歷從傳統(tǒng)的手工技術(shù)作業(yè)發(fā)展成為現(xiàn)代科學(xué)制造，焊接機(jī)器人的應(yīng)用極大的提高了焊接的靈活性和焊接質(zhì)量。

1汽車零部件行業(yè)氣保焊焊接質(zhì)量現(xiàn)狀

焊接是汽車制造的四大工藝之一，也是眾多汽車零部件的重要工序，包括車身件、底盤件和功能件等，焊接的焊縫或者焊點(diǎn)都是CC特性和SC特性，不僅影響焊接產(chǎn)品的使用性能和壽命，更重要的是影響人身和財(cái)產(chǎn)安全。同時(shí)，焊接又是典型的特殊過程，涉及因素眾多，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量必須對(duì)焊接過程實(shí)施管理。氣體保護(hù)焊全名為熔化極氣體保護(hù)焊，是以可熔化的金屬焊絲作電極，并由氣體作保護(hù)的電弧焊[1]。在實(shí)際生產(chǎn)中，氣保焊產(chǎn)品的質(zhì)量是由其過程保證的，當(dāng)產(chǎn)品發(fā)生焊接質(zhì)量問題、產(chǎn)生焊接缺陷時(shí)，就需要對(duì)焊接過程的控制進(jìn)行分析，分析時(shí)一般采用魚刺圖（又名因果圖、石川圖）進(jìn)行，如表1所示。目前發(fā)生質(zhì)量問題一般采用此方法進(jìn)行事后糾正，卻不能做到事前預(yù)防。

2影響機(jī)器人氣體保護(hù)焊質(zhì)量的因素

機(jī)器人焊接有別于手工焊接，機(jī)器人焊接主要靠程序和防錯(cuò)進(jìn)行，人員的影響相對(duì)較小，故本文未納入分析，實(shí)際只從機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等五個(gè)方面進(jìn)行分析。

2.1物料對(duì)焊接質(zhì)量的影響因素、風(fēng)險(xiǎn)、相關(guān)度和控制方法，如表2。

3機(jī)器人焊接系統(tǒng)的硬件連接

一個(gè)完整的工業(yè)機(jī)器人弧焊系統(tǒng)由工業(yè)機(jī)器人、焊槍、焊機(jī)、送絲機(jī)、焊絲、焊絲盤、氣瓶、煙霧凈化系統(tǒng)或者煙霧凈化過濾機(jī)等組成。機(jī)器人焊接系統(tǒng)單元間的連接包括焊機(jī)和送絲機(jī)、焊機(jī)和焊接工作臺(tái)、焊機(jī)和加熱器、送絲機(jī)和機(jī)器人工控柜、焊槍和送絲機(jī)、氣瓶和送絲機(jī)氣管等的連接。

4機(jī)器人焊接系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)與設(shè)置

4.1送絲輪壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)安裝連接完成后應(yīng)根據(jù)工藝要求調(diào)整送絲輪、氣瓶壓力以及焊絲盤的盤制動(dòng)力。送絲機(jī)構(gòu)為四輪雙驅(qū)，送絲壓力刻度位于壓力手柄上，對(duì)于不同材質(zhì)及直徑的焊絲應(yīng)設(shè)置不同的壓力刻度，不同材質(zhì)、焊絲直徑與壓力的關(guān)系如表3及圖2所示。焊接過程中實(shí)際的壓力調(diào)節(jié)規(guī)范必須根據(jù)焊槍電纜長度、焊槍類型、送絲條件和焊絲類型作相應(yīng)的調(diào)整。圖2中類型1適合硬質(zhì)焊絲，如實(shí)芯碳鋼、不銹鋼焊絲。類型2適合軟質(zhì)焊絲，如鋁及其合金。類型3適合藥芯焊絲[2]

4.2氣瓶流量和壓力調(diào)節(jié)和焊接方式、板厚、焊絲直徑等有關(guān)，應(yīng)合理確定氣壓和流量。在流量調(diào)節(jié)前打開氣瓶手動(dòng)開關(guān)并按一下焊機(jī)電源上的檢氣按鈕，在送氣期間，旋轉(zhuǎn)流量調(diào)節(jié)旋鈕使浮球處于預(yù)設(shè)定流量的刻度位置，流量調(diào)節(jié)完成后，可再次按下氣檢按鈕停止送氣。

4.3焊機(jī)控制面板可選擇焊機(jī)的功能和參數(shù)設(shè)定，焊接面板參數(shù)設(shè)置的操作流程首先依次選擇焊接方法、工作模式、焊絲直徑、焊絲材料，然后利用調(diào)節(jié)旋鈕和參數(shù)選擇鍵進(jìn)行其他參數(shù)的調(diào)整，例如焊腳、板厚、焊接速度、焊接電流、焊接電壓、電弧力/電弧挺度和弧長修正等。為了達(dá)到理想的焊接效果，必須合理的設(shè)置焊接各項(xiàng)隱含參數(shù)，如回?zé)龝r(shí)間、提前送氣時(shí)間、滯后關(guān)氣時(shí)間等。如果焊機(jī)電壓和電流由機(jī)器人給定則無需設(shè)置焊接電流和焊接電壓。

5機(jī)器人焊接系統(tǒng)示教及編程

焊接工作既可以利用機(jī)器人示教器本地操作來完成，又可以由PLC遠(yuǎn)程控制完成。為了保證焊接的正常進(jìn)行及焊接機(jī)器人與PLC之間的通訊，除了完成機(jī)器人通用示教工作和編制PLC控制程序外，還必需完成機(jī)器人焊接系統(tǒng)焊接參數(shù)設(shè)置及機(jī)器人、PLC、焊機(jī)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)設(shè)置。

6機(jī)器人自動(dòng)焊接系統(tǒng)PLC控制

機(jī)器人自動(dòng)焊接系統(tǒng)在遠(yuǎn)程控制模式下，機(jī)器人選擇自動(dòng)模式，系統(tǒng)就緒情況下，通過PLC系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)焊接控制。設(shè)備自動(dòng)啟動(dòng)，系統(tǒng)運(yùn)行，機(jī)器人程序啟動(dòng)，在運(yùn)行過程中若按下暫停按鈕機(jī)器人應(yīng)暫停運(yùn)行，再次按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)器人繼續(xù)運(yùn)行，若急停按鈕動(dòng)作，系統(tǒng)應(yīng)立即停止運(yùn)行，須按復(fù)位按鈕，清除機(jī)器人急停信號(hào)，機(jī)器人回到工作原點(diǎn)后，系統(tǒng)才可以再次啟動(dòng)。

7焊接質(zhì)量控制

使用壓力手柄調(diào)節(jié)送絲輪壓力，應(yīng)使焊絲均勻的送進(jìn)導(dǎo)絲管，并要允許焊絲從導(dǎo)電嘴出來時(shí)有一點(diǎn)摩擦力，不致引起在送絲輪上打滑，注意過大的壓力會(huì)造成焊絲被壓扁，鍍層被破壞，并會(huì)造成送絲輪磨損過快和送絲阻力增大。在焊接過程中應(yīng)保持焊槍向焊接行進(jìn)方向傾斜0°～10°的“前進(jìn)法”焊接方法，使氣體保護(hù)效果較好。如果出現(xiàn)焊接咬邊現(xiàn)象要及時(shí)調(diào)整焊接參數(shù)和焊槍角度;如果經(jīng)常性出現(xiàn)焊偏現(xiàn)象則要對(duì)機(jī)器人零位置進(jìn)行校正。

8結(jié)語：

綜上所述，影響機(jī)器人氣體保護(hù)焊焊接質(zhì)量的過程因素眾多，不僅需要強(qiáng)調(diào)硬件系統(tǒng)（包括：焊接電源穩(wěn)定性、機(jī)器人的重復(fù)精度、送絲機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性等方面），還需要管理軟系統(tǒng)（包括：導(dǎo)電嘴的更換頻率、參數(shù)的設(shè)置、零件間隙的匹配等方面）。經(jīng)過產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)后，在批量生產(chǎn)前先要進(jìn)行因素梳理、識(shí)別重點(diǎn)影響因素，進(jìn)行完善的過程質(zhì)量策劃，針對(duì)重點(diǎn)因素進(jìn)行控制，做到事前預(yù)防，才能從根本上減少焊接質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳祝年.焊接工程師手冊(cè)[M].二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.