鋼機器人自動焊接的工藝研究

設計者：XXX班級：機械0802指導老師：陳丙三45鋼機器人自動焊接工藝的研究本畢業(yè)設計主要完成工作：（1）了解機器人焊接，意義及關鍵技術；（2）完成焊接實驗的方案設計、研究的思路、材料的準備；（3）完成C620車床尾架的三維圖和二維工程圖；本畢業(yè)設計主要完成工作：（4）完成實驗方案中的各實驗；（5）焊縫質量評估（外觀檢測和無損檢測）；（6）整理實驗數(shù)據(jù)，編寫論文。1機器人自動化焊接系統(tǒng)：機器人是由伺服電機驅動的機械機構組成的，各環(huán)節(jié)每一個結合處為一個關節(jié)點或坐標系。其組成：1）機器人，2）焊機+送絲機，3)焊槍及清槍裝置，4)保護氣體設備，5）工作臺、工裝夾具、變位機，6）安全系統(tǒng)（圍欄、光柵、自動門等），7）排煙系統(tǒng)，8)其他配件等。這是TP示教盒（TeachPendant）：用來移動機器人，編寫和運行程序，還可以查看機器人的狀態(tài)。245鋼焊接實驗（1）正交實驗正交實驗設計(Orthogonalexperimentaldesign)是研究多因素多水平的又一種設計方法，它是根據(jù)正交性從全面試驗中挑選出部分有代表性的點進行試驗，這些有代表性的點具備了“均勻分散，齊整可比”的特點，是一種高效率、快速、經濟的實驗設計方法。焊接參數(shù)的選擇1.焊絲類型：選ER50-6和YCYj50-72.焊絲坡口：對接接頭，V形對接接頭。坡口的角度45°-60°3.焊接電流：焊接電流取值范圍為200-2504.焊接電壓：焊接電壓選20-25（V）5.焊接速度：取6（mm/s）和8（mm/s）

焊接電流（A）焊絲類型焊接電壓(V)焊接速度

(mm/s)坡口（°）1200ER50-6226452200YJ50-7248603210ER50-6228604210YJ50-7246455230ER50-6246606230YJ50-7228457250ER50-6248458250YJ50-722660實驗號參數(shù)焊接實驗的正交表（2）焊接實驗啟動焊接機器人，輸入程序，根據(jù)正交表來相應的修改每一組實驗的參數(shù)，移動焊接機器人到適當?shù)奈恢?，作為焊接的起點，開始焊接，焊接結果如下所示：實驗一的焊縫實驗三的焊縫實驗五的焊縫實驗七的焊縫然后換上YJ50-7的焊絲，如上進行焊接實驗，實驗結果如圖所示

實驗二的焊縫實驗四的焊縫實驗六的焊縫實驗八的焊縫（3）實驗數(shù)據(jù)處理本實驗采用綜合評分法，根據(jù)焊縫外觀檢查的標準，來對實驗結果進行綜合評分。

實驗數(shù)據(jù)處理

參數(shù)A焊接電流（A）B焊絲類型C焊接電壓（V）D焊接速度（mm/s）E焊接坡口（°）綜合評分（5分）1200ER50-6226453.962200YJ50-7248603.313210ER50-6228603.764210YJ50-7246454.325230ER50-6246603.266230YJ50-7228454.127250ER50-6248453.128250YJ50-7226603.82K17.2714.115.6615.3615.52K28.0815.5714.0114.3114.15K37.38

K46.94k13.643.533.923.843.88k24.043.893.503.583.54k33.69

實驗號k43.49極差R0.550.240.420.260.34因素主→次ACEDB最佳方案A2C1E1D1B2其中Ki：表示在任一列上水平號為i（i=1，2，3，4）時所對應的實驗結果之和。ki:ki=ki/s，其中s為任一列上各水平出現(xiàn)的次數(shù)，所以Ki表示任一列上因素取水平i時所得到實驗結果的算術平均值［6］。R：稱為極差，在任何一列上R=max{k1，k2，k3}-min{k1，k2，k3}。最佳方案的焊縫實驗四的焊縫最佳方案的焊縫與正交表中最好的第4號實驗相比，最佳方案焊縫的熔寬比較寬，余高比較小，焊縫表面與母材表面基本平齊，表面邊緣平滑過渡，同時焊縫的魚鱗狀比較好看，即最佳方案A2C1E1D1B2是真正的優(yōu)方案。（3）焊接實驗結果分析

①由表4-6可知，焊接電流是焊接工藝最重要的工藝參數(shù)，焊接電流影響焊接電弧的穩(wěn)定性，焊縫的熔化深度和焊絲的熔化速度，在焊接的過程中就可以發(fā)現(xiàn)，當焊接電流過低時，電弧不穩(wěn)定，易飛濺。根據(jù)八組的實驗結果，實驗五、七、八的焊縫余高比前幾組要高，即熔深深，適當?shù)奶岣唠娏?，可以減少焊接的層數(shù)，提高焊縫質量。②焊接電壓是焊接工藝重要的工藝參數(shù)，焊接電壓影響焊接電弧的穩(wěn)定性、飛濺量和熔寬B。將實驗一和實驗二、實驗三和實驗四、實驗五和實驗六、實驗七和實驗八做對比，焊接電流相同時，焊接電壓越大，熔寬越寬，余高和熔深相應減少。③將45°坡口與60°坡口的實驗對比，除了第一次焊接的第七組實驗的焊縫質量比較差，其余三組的焊縫質量顯然要比60°坡口實驗方案要好，本實驗的鋼板只有10mm厚，可見鋼板不厚，坡口角度小，焊接的層數(shù)少，即減少堆焊的層數(shù)，可以提高焊縫的質量。

④焊接速度影響焊縫成形，即影響焊縫的熔深、熔寬和余高，將實驗分為焊接速度為6和8兩組來看，顯然焊接速度為6的焊縫質量普遍比較好，可知適當?shù)慕档退俣龋梢缘玫捷^寬的熔寬，和較深的熔深，減少堆焊的層數(shù)，以提高焊縫的質量。⑤根據(jù)實驗結果，除了第二組實驗，焊接電流比較小時，焊縫的質量比較差，其余三組即第四、第六和第八組實驗的焊縫的質量普遍比較好，可以推出藥芯焊絲YJ50-7的焊接的焊縫質量比實芯焊絲ER50-6的好。4焊縫質量評估焊接產品的質量檢驗方法很多，分為非破壞性檢驗和破壞性檢驗兩類，常見的檢驗方法主要是外觀檢驗、無損探傷檢驗，力學性能檢驗和金相檢驗等。（1）外觀檢驗：外觀檢查是用肉眼、借助輔助工具觀察焊接工件質量。按人眼能否直接觀察到被檢查表面分為直接外觀檢查和間接外觀檢查兩種方法。（2）金屬磁記憶檢驗使用EDDYSUNEMS-2003檢測儀對焊縫進行檢驗是否存在缺陷或應力集中區(qū)。實驗一的圖形實驗二的圖形

實驗三的圖形實驗四的圖形

實驗五的圖形實驗六的圖形實驗七的圖形實驗八的圖形

小結