摘要：本文簡(jiǎn)述了首次使用焊接機(jī)器人對(duì)鉸接架進(jìn)行焊接的過(guò)程，分析了與手工焊相比產(chǎn)生的質(zhì)量問(wèn)題并提出了改進(jìn)措施。通過(guò)對(duì)比，了解了焊接機(jī)器人焊接的特點(diǎn)及注意事項(xiàng)，經(jīng)過(guò)工藝調(diào)整，保證了焊接機(jī)器人的正常使用并生產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品。

一、概述

山東臨沂工程機(jī)械股份有限公司引進(jìn)了奧地利I GM 公司生產(chǎn)的全關(guān)節(jié)、電驅(qū)動(dòng)焊接機(jī)器人，它由機(jī)械臂、控制柜、焊接電源、編程器、變位機(jī)、供氣系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)等組成。在安裝調(diào)試完畢后，公司決定在裝載機(jī)鉸接架(見(jiàn)圖1) 上進(jìn)行焊接試驗(yàn)，期望獲得一些使用經(jīng)驗(yàn)，以便對(duì)下料、組對(duì)夾具、工時(shí)定額以及操作人員進(jìn)行調(diào)整，使之適應(yīng)焊接機(jī)器人焊接需要。

二、過(guò)程綜述

1. 半自動(dòng)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊工藝

為了便于與手工焊接進(jìn)行對(duì)比，剛開(kāi)始對(duì)鉸接架進(jìn)行焊接編程時(shí)，完全采用了手工半自動(dòng)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊操作工藝。

手工焊接操作工藝如下：

( 1) 檢查各下料件尺寸，表面含有油、銹及水等雜物的件轉(zhuǎn)回上道工序清除。
( 2) 將焊件安放在鉸接架組對(duì)夾具上定位、夾緊，確保圖1 中尺寸94mm、609mm 分別放量至95mm、611mm；用CO2 焊機(jī)點(diǎn)固，點(diǎn)固規(guī)范是： 電流220A，電壓24 V。
( 3) 將焊件吊出夾具，用卷尺重新檢查尺寸是否符合要求，在放量尺寸內(nèi)嵌入剛性支撐圓鋼，防止焊后收縮過(guò)大。
( 4) 轉(zhuǎn)至焊接處，裝夾在簡(jiǎn)易焊接變位機(jī)上施焊，焊接規(guī)范是： 電流26 ～320A，電壓28～34V，焊接速度35～45cm/min ，焊絲伸出長(zhǎng)度10 ～15mm，保護(hù)氣流量15 ～20L/ min 。焊縫焊腳高度見(jiàn)圖2 ，放置位置及焊接順序按圖2 編號(hào)順序進(jìn)行。焊腳高度超過(guò)8mm 的焊縫，必須采用多層多道焊，以減少焊接變形。
( 5) 焊接完畢，清除飛濺物。
( 6) 待焊件冷至室溫后，去掉剛性支撐圓鋼，檢查焊接后的收縮尺寸是否符合圖樣要求。如不符合要求，用氧- 乙炔火焰校正。

2. 焊接機(jī)器人試焊產(chǎn)生的問(wèn)題

按上述工藝用焊接機(jī)器人編程試焊時(shí)，產(chǎn)生了如下問(wèn)題：

( 1) 焊接焊縫長(zhǎng)度<30mm 的封頭焊縫(見(jiàn)圖2 中1、2、3、4、5焊縫) 時(shí)，起始和結(jié)束位置不易控制，焊接熔池的鋼液極易沿焊縫末端流出，形成瘤掛。

( 2) 由于各個(gè)肋板未被準(zhǔn)確定位，噴嘴碰到肋板導(dǎo)致停機(jī)，即使勉強(qiáng)焊接，焊縫也很不美觀。

( 3) 由于組對(duì)時(shí)焊縫間隙不均勻，所以在間隙較大處，電弧容易燒穿。
( 4) 焊接打底焊縫時(shí)，由于電流電壓較小，焊絲伸出長(zhǎng)度較短，噴嘴易與焊件碰撞。
( 5) 焊接后的焊件焊接變形量比手工焊接要大2～3mm。我們分析是由于機(jī)器人焊接時(shí)，其焊縫穿透深度比手工焊接要深造成的。
( 6) 焊接過(guò)程中，質(zhì)量缺陷( 氣孔，表面裂紋等)不易被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，整條焊縫都受影響，焊后須花費(fèi)較大精力清除掉。

3. 解決措施

針對(duì)上述問(wèn)題，我們采取了如下措施：

( 1) 在鉸接架組對(duì)胎具上，添加各個(gè)肋板定位基準(zhǔn)，保證肋板定位準(zhǔn)確。
( 2) 為了使焊后的鉸接架滿(mǎn)足圖樣要求，減少火焰校正件數(shù)，我們將連接板的下料寬度由94mm 改為95mm，同時(shí)將剛性支撐圓鋼長(zhǎng)度增加1. 5mm。
( 3) 取消焊接機(jī)器人對(duì)封頭焊縫的焊接，增加人工溜縫工步，在鉸接架組點(diǎn)完成后，對(duì)焊縫間隙過(guò)大處進(jìn)行小電流打底焊，同時(shí)對(duì)封頭焊縫進(jìn)行焊接。
( 4) 機(jī)器人焊接時(shí)，增加機(jī)器人對(duì)焊縫位置的尋位點(diǎn)數(shù)；盡量采用船形焊接；在工藝要求范圍內(nèi)，通過(guò)適當(dāng)提高焊接規(guī)范，增加氣流量，焊絲伸出長(zhǎng)度和操作人員加強(qiáng)跟蹤等方法減少焊接機(jī)器人焊接缺陷及焊件的碰撞。
( 5) 添加一臺(tái)碳弧氣刨設(shè)備，及時(shí)對(duì)有焊接質(zhì)量缺陷的焊縫刨除后重焊。

經(jīng)過(guò)上述改進(jìn)，機(jī)器人焊接的優(yōu)勢(shì)被發(fā)揮了出來(lái)。

三、啟示

通過(guò)對(duì)焊接機(jī)器人從試焊到正常使用這一過(guò)程的跟蹤和觀察，我們得到如下啟示：

( 1) 機(jī)器人焊接同其他自動(dòng)焊接設(shè)備一樣，特別適合焊接焊縫位置準(zhǔn)確又便于尋位，自動(dòng)跟蹤時(shí)不發(fā)生磕碰的外觀長(zhǎng)焊縫，對(duì)于短焊縫及復(fù)雜內(nèi)部焊縫，由于翻轉(zhuǎn)次數(shù)和磕碰原因，反而不能有效地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。這就要求我們從工藝甚至設(shè)計(jì)上適應(yīng)這一要求。

( 2) 由于焊接機(jī)器人被示教編程后自動(dòng)尋找焊縫位置，這就對(duì)組點(diǎn)的焊件的位置尺寸穩(wěn)定性提出了嚴(yán)格要求，包括那些圖樣要求不重要的位置尺寸，都要設(shè)法定位點(diǎn)固，否則機(jī)器人焊接時(shí)可能由于尋位不準(zhǔn)確產(chǎn)生各種焊接缺陷。

( 3) 操作人員的素質(zhì)和技能是焊接機(jī)器人能否正常使用的關(guān)鍵因素。在本次試焊過(guò)程中，編程者既是機(jī)器人的操作者又是手工焊操作者和有缺陷焊縫的清除者，需要操作多種設(shè)備，必須具有較強(qiáng)的責(zé)任心和技能，因而應(yīng)給予相應(yīng)的待遇。

四、結(jié)語(yǔ)

焊接機(jī)器人的使用帶來(lái)的不僅僅是工人勞動(dòng)強(qiáng)度的降低和焊接質(zhì)量的提高，更主要的是對(duì)工藝和操作技能的挑戰(zhàn)。通過(guò)本次試焊，為我們管好、用好機(jī)器人以及利用機(jī)器人焊接其他產(chǎn)品積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。(end)