先进焊接技术

项目八 先进焊接技术 教学目标：了解电子束焊接、激光焊接、搅拌摩擦焊的原理、工艺特点及应用范围；能够制定焊接工艺，熟悉基本操作 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 与安全防护。了解焊接机器人控制的基本原理，了解典型弧焊机器人离线编程仿真系统的组成及功能。 教学活动 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ：利用多媒体课件辅助教学、现场教学； 教学重点：掌握各种先进焊接技术的原理、工艺特点及应用范围 学习单元一  电子束焊 一、电子束焊的基本原理 电子束焊是一种高能束流焊接方法。一定功率的电子束经电子透镜聚焦后，其功率密度可以提高到106 W/cm2以上，是目前已实际应用的各种焊接热源之首。 电子束传送到焊接接头的热量和其熔化金属的效果与束流强度、加速电压、焊接速度、电子束斑点质量以及被焊材料的热物理性能等因素有密切的关系。 二、电子束焊的特点 1．电子束焊的优点 （1）电子束穿透能力强，焊缝深宽比大。通常电弧焊的深宽比很难超过2：1，而电子束焊的深宽比可达到60：1以上，可一次焊透0.1~300mm厚度的不锈钢板。 （2）焊接速度快，热影响区小，焊接变形小。电子束焊速度一般在1m/mm以上。电子束焊缝热影响区很小。由于热输人低，控制了焊接区晶粒长大和变形，使焊接接头性能得到改善。由于焊接变形小，对精加工的工件可用作最后连接工序，焊后工件仍保持足够高的尺寸精度。 （3）焊缝纯度高，接头质量好。真空电子束焊接不仅可以防止熔化金属受氢、氧、氮等有害气体的污染，而且有利于焊缝金属的除气和净化，因而特别适于活泼金属的焊接，也常用于焊接真空密封元件，焊后元件内部保持在真空状态。可以通过电子束扫描熔池来消除缺陷，提高接头质量。 （4）再现性好，工艺适应性强。电子束焊的焊接参数可独立地在很宽的范围内调节，易于实现机械化、自动化控制，重复性、再现性好，提高了产品质量的稳定性。通过控制电子束的偏移，可以实现复杂接缝的自动焊接；电子束在真空中可以传到较远（约500mm）的位置上进行焊接，因而也可以焊接难以接近部位的接缝。对焊接结构具有广泛的适应性。 （5）可焊材料多。电子束焊不仅能焊接金属和异种金属材料的接头，也可焊非金属材料，如陶瓷、石英玻璃等。真空电子束焊的真空度一般为5×10-4Pa，尤其适合焊接钛及钛合金等活性材料。     2．电子束焊的缺点：     （1）设备比较复杂，投资大，费用较昂贵。 （2） 电子束焊要求接头位置准确，间隙小而且均匀，因而，焊接前对接头加工、装配要求严格。 （3）真空电子束焊接时．被焊工件尺寸和形状常常受到工作室的限制。 （4）电子束易受杂散电磁场的干扰，影响焊接质量。 （5）电子束焊接时产生的X射线，操作人员需要严加防护。 表1-1归纳了与其他传统焊接工艺方法相比较，电子束焊所具有的优点。 三、电子束焊的适用范围 由于电子束焊具有焊接深度大，焊缝性能好，焊接变形小，焊接精度高，并具有较高的生产率的特点，能够焊接难熔合金和难焊材料，因此，在航空、航天、汽车、压力容器、电力及电子等工业领域中得到了广泛地应用。目前，电子束焊可应用于下述材料和结构： 1．可焊接的材料 在真空室内进行电子束焊时，除含有大量的高蒸气压元素的材料外，一般熔焊能焊的金属，都可以采用电子束焊，如铁、铜、镍、铝、钛及其合金等。此外，还能焊接稀有金属、活性金属、难熔金属和非金属陶瓷等。可以焊接熔点、热导率、溶解度相差很大的异种金属。可以焊接热处理强化或冷作硬化的材料，接头的力学性能不发生变化。 2．焊件的结构形状和尺寸 可焊接材料的厚度与电子束的加速电压和功率有关，可以单道焊接厚度超过100mm的碳钢，或厚度超过400mm的铝板，不需开坡口和填充金属；焊薄件的厚度可小于2.5mm，甚至薄到0.025mm；也可焊厚薄相差悬殊的焊件。 真空电子束焊焊件的形状和尺寸必须控制在焊接室容积允许的范围内；非真空电子束焊不受此限制，可以焊接大型焊接结构，但必须保证电子枪底面出口到焊件上表面的距离，一般在12～50mm之间；其可焊厚度单面焊时一般很少超过10mm。 四、电子束焊工艺 （一） 焊前准备及接头设计 1．接合面的加工与清理 电子束焊接头属于无坡口对接形式，装配零件时应力求使零件紧密接触。电子束焊要求接合面经过机械加工，其表面粗糙度由被焊材料、接头设计而定，在1.5~25um间选定。宽焊缝比窄焊缝对接合面要求可放宽。一般电子束焊接不用添加填充金属；只有在焊接异种金属或合金时，又确有必要时才使用填充金属。 2．零件装配 零件装配时力求紧密接触，接缝间隙应尽可能小而均匀，并使接合面保持平行。间隙的具体数值与焊件厚度、接头形势和焊接方法有关。 工件的装夹方法与钨极氩弧焊相似，只是夹具的刚性和夹紧力比钨极氩弧焊时的要小，不需要水冷，但要求制造精确，因为电子束焊要求装配和对中极为严格。非真空电子束焊可用一般焊接变位机械，其定位、夹紧都较为简便。在某些情况下可用定位焊缝代替夹具。     夹具和工作台的零部件最好使用非磁性材料来制造，以免电子束发生磁偏转。若工件和夹具是磁性材料时，焊前应去磁。用磁强计测量工件剩磁，一般剩磁强度应低于（0.5~3）10-4T。 3．抽真空 现代电子束焊机的抽真空程序是自动进行的，可以保证各种真空机组和阀门正确地按顺序进行，避免由于人为的误操作而发生事故。真空室需经常清洁，尽量减少真空室暴露在大气中的时间，仔细清除被焊工件上的油污并按期更换真空泵油。保持真空室的清洁和干燥是保证抽真空速度的重要环节。 4．焊前预热和焊后热处理 对需要预热的工件，根据一定的形状、尺寸及所需要的预热温度，选择一定的加热方法（如气焊枪、加热炉、感应加热、红外线辐射加热等），在工件装入真空室前进行。如果工件较小，加热引起的变形不会影响工件质量时，可在真空室内用散焦电子束来进行预热。 工件可在真空室内或从真空室取出后进行焊后热处理。 （二）电子束焊工艺参数及其选择 电子束焊的基本工艺参数是加速电压、电子束电流、焊接速度、聚焦电流和工作距离等。这些参数直接影响到熔深和焊缝的几何形状。 1. 加速电压 2. 电子束电流 电子束电流（简称束流）与加速电压一起决定着电子束焊的功率，是影响较大的一个参数。增加电子束电流，热输入增大，熔深和熔宽都会增加。在电子束焊中，由于加速电压基本不变，所以为满足不同的焊接工艺需要，常常要调整电子束电流值。这些调整包括以下几方面： 3. 焊接速度 焊接速度也是电子束焊接的一个基本工艺参数，其影响焊缝的熔深、焊缝宽度以及被焊材料的熔池行为（冷却、凝固及焊缝熔合线形状）。通常随着焊接速度的增大，焊缝宽度变窄，熔深减小。 4． 聚焦电流 电子束聚焦状态对焊缝的熔深及其成形影响较大。焦点变小可使焊缝变窄，熔深增加。根据被焊材料的焊接速度、接头间隙等决定聚焦位置，进而确定电子束斑点大小。厚板焊接时，应使焦点位于工件表面以下0.5~0.75mm的熔深处；薄板焊接时，应使焦点位于工件表面。 5．工作距离 工作距离应在设备最佳范围内。工作距离变小时，电子束的斑点直径变小，电子束的压缩比增大，使电子束斑点直径变小，增加了电子束功率密度。但工作距离过小会使过多的金属蒸气进人枪体中造成放电现象，因而在不影响电子枪的稳定工作的前提下，可以采用尽可能短的工作距离。 五、 电子束焊工艺技术 （一）薄板的焊接 电子束焊可用于焊接板厚在0.03~2.5mm的零件，这些零件多用于仪表、压力或真空密封接头、膜盒、封接结构等构件中。 薄板导热性差，电子束焊接时局部加热强烈。为防止过热、应采用夹具。图1-16示出薄板膜盒零件及其装配焊接夹具，夹具材料为紫铜。对极薄工件可考虑使用脉冲电子束流。 电子束功率密度高，易于实现厚度相差很大的接头的焊接。焊接时薄板应与厚板紧贴，适当调节电子束焦点位置，使接头两侧均匀熔化。 （二）厚板的焊接 目前，电子束焊可以一次焊透300mm厚的钢板。焊道的深宽比可高达60：1。当被焊钢板厚度在60mm以上时，应将电子枪水平放置进行横焊，以利于焊缝成形。电子束焦点位置对于熔深影响很大，在给定的电子束功率下，将电子束焦点调节在工件表面以下熔深的50%~75%，电子束的穿透能力最好。根据实践经验，焊前将电子束焦点调节在板材表面以下板厚的1/3处，可以发挥电子束的熔透效力并使焊缝成形良好。表1-5示出真空度对电子束焊熔深的影响，厚板焊接时应保持良好的真空度。 学习单元二  激光焊 一、激光焊原理 激光是指激光活性物质（工作物质）受到激励，产生辐射，通过光放大而产生一种单色性好、方向性强、光亮度高的光束。经透射或反射镜聚焦后可获得直径小于0. 01 mm、功率密度高达106～l0l2W/cm2的能束，可用作焊接、切割及材料表面处理的热源。 激光焊实质上是激光与非透明物质相互作用的过程，这个过程极其复杂，微观上是一个量子过程，宏观上则表现为反射、吸收、加热、熔化、汽化等现象。 二、 激光焊的特点： 与常规电弧焊方法相比，激光焊具有以下特点： 1．聚焦后的激光束功率密度可达105 ~107W／cm2，甚至更高，加热速度快，热影响区窄，焊接应力和变形小，易于实现深熔焊和高速焊，特别适于精密焊接和微细焊接。 2．可获得深宽比大的焊缝，焊接厚件时可不开坡口一次成形。激光焊的深宽比目前已超过12:1。 3．适宜于焊接一般焊接方法难以焊接的材料，如难熔金属、热敏感性强的金属以及热物理性能差异悬殊、尺寸和体积悬殊工件间的焊接；甚至可用于非金属材料的焊接，如陶瓷、有机玻璃等。 4．可借助反射镜使光束达到一般焊接方法无法施焊的部位；YAG激光和半导体激光可通过光导纤维传输，可达性好。 5．可穿过透明介质对密闭容器内的工件进行焊接，如可用于置于玻璃密封容器内的铍合金等剧毒材料的焊接。 6．激光束不受电磁干扰，不存在X射线防护问题，也不需要真空保护。 与此同时，激光焊接也存在以下缺点： 1．激光焊难以焊接反射率较高的金属； 2．对焊件加工、组装、定位要求相对较高； 3．设备一次性投资大； 三  激光焊的应用 自20世纪60年代美国采用红宝石激光器在钻石上打孔以来，激光加工技术经过几十年的发展，已成为现代工业生产中的一项常用技术。20世纪70年代，高功率（数千瓦）CO2激光器的出现，开辟了激光应用于焊接的新纪元。近年来，激光焊在车辆制造、钢铁、能源、宇航、电子等行业得到了日益广泛的应用。实践证明，采用激光焊，不仅生产率高于传统的焊接方法，而且焊接质量也得到了显著的提高。 四、激光焊工艺 （一）、激光焊的能源特性 激光焊接是将光能转化为热能达到熔化工件进行焊接的目的。为了更好地应用需掌握激光的能源特性。 1．功率密度 2．吸收率 3．离焦量 （二）、脉冲激光焊工艺及参数 脉冲激光焊时，每个激光脉冲在金属上形成一个焊点。焊件是由点焊或由点焊搭接成的缝焊方式实现连接的。由于其加热斑点很小，因而主要用于微型、精密元件和一些微电子元件的焊接。 1．接头形式 脉冲激光焊加热斑点微小(约微米数量级)，因而用于薄片(０.1mm厚)、薄膜(几微米至几十微米)和金属丝(直径可小至０.02mm)的焊接。如果使焊点重合，还可以进行一些零件的封装焊。脉冲激光焊的几种类型的焊接接头见图2-12。 2．脉冲激光焊工艺参数 （1）脉冲能量和脉冲宽度 （2） 功率密度Pd 学习单元三  搅拌摩擦焊 搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，简称FSW）是基于摩擦焊技术的基本原理，由英国焊接研究所（TWI）于1991年发明的一种新型固相连接技术[ 2~5 ]。与常规摩擦焊相比，其不受轴类零件的限制，可进行板材的对接、搭接、角接及全位置焊接。与传统的熔化焊方法相比，搅拌摩擦焊接头不会产生与熔化有关的如裂纹、气孔及合金元素的烧损等焊接缺陷；焊接过程中不需要填充材料和保护气体，使得以往通过传统熔焊方法无法实现焊接的材料通过搅拌摩擦焊技术得以实现连接；焊接前无须进行复杂的预处理，焊接后残余应力和变形小；焊接时无弧光辐射、烟尘和飞溅，噪音低；因而，搅拌摩擦焊是一种经济、高效、高质量的“绿色”焊接技术， 被誉为“继激光焊后又一次革命性的焊接技术”。 目前，搅拌摩擦焊技术已在飞 机制 综治信访维稳工作机制反恐怖工作机制企业员工晋升机制公司员工晋升机制员工晋升机制图 造、机车车辆和船舶制造等领域得到广泛的应用，主要用于铝铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、铅、锌等有色金属材料的焊接，黑色金属如钢材等的焊接也已成功实现。 一  搅拌摩擦焊的焊接过程及特点 （一）、搅拌摩擦焊焊接过程 搅拌摩擦焊是利用摩擦热作为焊接热源的一种固相连接方法，但与常规摩擦焊有所不同。在进行搅拌摩擦焊接时，首先将焊件牢牢地固定在工作平台上，然后，搅拌焊头高速旋转并将搅拌焊针插入焊件的接缝处，直至搅拌焊头的肩部与焊件表面紧密接触，搅拌焊针高速旋转与其周围母材摩擦产生的热量和搅拌焊头的肩部与焊件表面摩擦产生的热量共同作用，使接缝处材料温度升高而软化，同时，搅拌焊头边旋转边沿着接缝与焊件作相对运动，搅拌焊头前面的材料发生强烈的塑性变形。随着搅拌焊头向前移动，前沿高度塑性变形的材料被挤压到搅拌焊头的背后。在搅拌头轴肩与焊件表层摩擦产热和锻压共同作用下，形成致密的固相连接接头。搅拌摩擦焊接过程如图4-18所示。 （二）、搅拌摩擦焊的特点 与传统摩擦焊及其他焊接方法相比，搅拌摩擦焊有以下优点： 1. 焊接接头质量高，不易产生缺陷。焊缝是在塑性状态下受挤压完成的，属于固相焊接，因而其接头不会产生与凝固冶金有关的一些如裂纹、气孔以及合金元素的烧损等焊接缺陷和脆化现象，适于焊接铝、铜、铅、钛、锌、镁等有色金属及其合金以及钢铁材料、复合材料等，也可用于异种材料的连接。 2．不受轴类零件的限制，可进行平板的对接和搭接，可焊接直焊缝、角焊缝及环焊缝，可进行大型框架结构及大型筒体制造、大型平板对接等，扩大了应用范围。 3．易于实现机械化、自动化，质量比较稳定，重复性高。搅拌摩擦焊工艺参数少，焊接设备简单，容易实现自动化，从而使焊接操作十分简便，焊机运行和焊接质量的可靠性大大提高。 4．焊接成本较低，效率高。无须填充材料、保护气体，焊前无须对焊件表面预处理，焊接过程中无须施加保护措施。厚焊接件边缘不用加工坡口。焊接铝材工件不用去氧化膜，只需去除油污即可。对接时允许留一定间隙，不苛求装配精度。 5．焊接变形小，焊件尺寸精度较高。由于搅拌摩擦焊为固相焊接，其加热过程具有能量密度高、热输入速度快等特点，因而焊接变形小，焊后残余应力小。在保证焊接设备具有足够大的刚度、焊件装配定位精确以及严格控制焊接参数的条件下，焊件的尺寸精度高。 6．绿色焊接。焊接过程中无弧光辐射、烟尘和飞溅，噪音低，因而搅拌摩擦焊是一种高质量、低成本的“绿色焊接方法”。 同时，搅拌摩擦焊也存在一些不足，主要表现在： 1．焊接工具的设计、过程参数及力学性能只对较小范围、一定厚度的合金适用。 2．搅拌焊头的磨损相对较高。 3．目前焊接速度不高。 4．需要特定的夹具，设备的灵活性差。 二  搅拌摩擦焊工艺 （一）、搅拌摩擦焊接头形式 搅拌摩擦焊可以实现棒材一棒材、管材一管材、板材一板材的可靠连接，接头形式可以设计为对接、搭接、角接及T形接头，可进行环形、圆形、非线性和立体焊缝的焊接。由于重力对这种固相焊接方法没有影响，搅拌摩擦焊可以用于全位置焊接，如横焊、立焊、仰焊、环形轨道自动焊等。焊前不需要进行表面处理。由于搅拌摩擦焊接过程自身特性，可以将氧化膜破碎、挤出。 搅拌摩擦焊已经成功地焊接了宇宙飞行器铝合金燃料箱的纵向对接焊缝和环形搭接焊缝。 （二）、搅拌摩擦焊的热输入与焊接参数 在搅拌摩擦焊接过程中，搅拌焊针高速旋转并插入焊件，随即在焊接压力的作用下，轴肩与焊件表面接触，于是在轴肩与焊件材料上表面及搅拌针与接合面间产生大量的摩擦热，同时，搅拌针附近材料发生塑性变形和流体流动从而导致形变产热，其中摩擦热是焊接产热的主体。随着搅拌焊头沿焊缝方向行走，这些热量对焊缝及焊缝附近的母材施以热循环作用，导致材料中沉淀相的溶解、焊缝和热影响区发生较大程度的软化搅拌摩擦焊本质上是以摩擦热作为焊接热源的焊接方法，所以热输入是影响焊接质量的直接、关键因素。 （三）搅拌摩擦焊参数的选择 搅拌摩擦焊接参数主要包括焊接速度（搅拌焊头沿焊缝方向的行走速度）、搅拌焊头转速、焊接压力、搅拌头倾角、搅拌头插入速度和保持时间等。 学习单元四  弧焊机器人 一、弧焊机器人系统的构成 弧焊机器人可以被应用在所有电弧焊、切割技术范围及类似的工艺方法中。最常用的应用范围是结构钢和CrNi钢的熔化极活性气体保护焊(CO2气体保护焊、MAG焊)，铝及特殊合金熔化极惰性气体保护焊(MIG)，CrNi钢和铝的加冷丝和不加冷丝的钨极惰性气体保护焊(TIG)以及埋弧焊。除气割，等离子弧切割及等离子弧喷涂外还实现了在激光切割上的应用。 图1是一套完整的弧焊机器人系统，它包括机器人机械手、控制系统，焊接装置、焊件夹持装置。夹持装置上有二组可以轮番进入机器人工作范围的旋转工作台。 1.弧焊机器人选择 弧焊用的工业机器人通常有五个自由度以上，具有六个自由度的机器人可以保证焊枪的任意空间轨迹和姿态．点至点方式移动速度可达60m／min以上，其轨迹重复精度可达到土0.2mm，它们可以通过示教和再现方式或通过编程方式工作。这种焊接机器人应具有直线的及环形内插法摆动的功能，如图2的六种摆动方式，以满足焊接工艺要求。机器人的负荷为5kg。 图2 弧焊机器人摆动方式 弧焊机器人的控制系统不仅要保证机器人的精确运动，而且要具有可扩充性，以控制周边设备，确保焊接工艺的实施。图10-21是一台典型的弧焊机、器人控制系统的计算机硬件框图。控制计算机由8086CPU做管理用中央处理单元，8087协处理器进行运动轨迹计算，每四个电机由一个8086CPU进行伺服控制． 通过串行I／O接口与上一级管理计算机通讯。采用数字量I／O和模拟量I／O控制焊接电源和周边设备。该计算机系统具有传感器信息处理的专用CPU (8085)，微计算机具有384kROM和64kRAM，以及512K磁泡的内存。示教盒与总线采用DMA方式/(直接存贮器访问方式)交换信息，并有公用内存64K。 2．弧焊机器人周边设备 弧焊机器人只是焊接机器人系统的一部分，还应有行走机构及小型和大型移动机架。通过这些机构来扩大工业机器人的工作范围，同时还具有各种用于接受，固定及定位工件的转胎，定位装置及夹具。 在最常见的结构中，工业机器人固定于基座上，工件转胎则安装于其工作范围内。 为了更经济地使用工业机器人，至少应有两个工位轮番进行焊接。 所有这些周边设备其技术指标均应适应弧焊机器人的要求．即确保工件上的焊缝的到位精度达到土0.2mm．以往的周边设备都达不到机器人的要求。为了适应弧焊机器人的发展，新型的周边设备由专门的工进行生产． 鉴于工业机器人本身及转胎的基本构件已经实现 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化。所以，用于每种工件装卡、夹紧、定位及固定的工具必须重新设计．这种工具既有简单的，用手动夹紧杠杆操作设备，也有极复杂的全自动液压或气动夹紧系统，必须特别注意工件上焊缝的可接近性。 根据转胎及工具的复杂性，机器人控制与外围设备之间的信号交换是相当不同的，这一信号交换对于工作的安全性有很大意义。 3．焊接设备 用于工业机器人的焊接电源及送丝设备，由于参数选择，必须由机器人控制器直接控制。为此，一般至少通过两个给定电压达到上述目的。在复杂的过程时，例如脉冲电弧焊或填丝钨极惰性气体保护焊时，可能需要2~5个给定电压。电源在其功率和接通持续时间上必须与自动过程相符合，必须安全地引燃，并无故障地工作。 使用最多的焊接电源是可控硅整流电源。近年的晶体管脉冲电源对于工业机器人电弧焊具有特殊的意义。这种晶体管脉冲电源无论是模拟的或脉冲式的，通过其脉冲频率的无级调节，在结构钢。CrNi钢及铝焊接时都能保证实现接近无飞溅的焊接。与采用普通电源相比，可以使用更大直径的焊丝，其熔敷效率更高。有很多焊接设备制造厂为工业机器人设计了工业机器人专用焊接电源，采用微处理机控制，以便与工业机器人控制系统交换信号。 送丝系统必须保证恒定送丝。送丝系统应设计成具有足够的功率，并能调节送丝速度。为了机器人的自由移动，必须采用软管，但软管应尽量短。在工业机器人电弧焊时，由于焊接持续时间长，经常采用水冷式焊枪，焊枪与机器人末端的联接处应便于更换，并需有柔性的环节或制动保护环节，防止示教和焊接时与工件或周围物件碰撞影响机器人的寿命。图9-24为焊枪与机器人联接的一个例子，在装卡焊枪时应注意焊枪伸出的焊丝端部的位置应符合机器人使用说明书所规定的位置，否则示教再 现后焊枪的位置和姿态将产生偏差。 4.控制系统与外围设备的连接 工业控制系统不仅要拄制机器人机械手的运动，还需控制外围设备的动作，开启、切断以及安全防护。图9-25是典型的控制框图。 控制系统与所有设备的通讯信号有数字量信号和模拟量信号。控制柜与外围设备用模拟信号联系的有焊接电源，送丝机构，以及操作机(包括夹具、变位器等)。这些设备需通过控制系统预置参数。通常是通过D／A数模转换器给定基准电压。控制器与焊接电源和送丝机构电源一般都需有电量隔离环节，防止焊接的干扰信号对计算机系统的影响。控制系统对操作机电机的伺服控制与对机器人伺服控制电机的要求相仿，通常采用双伺服环，确保工件焊缝到位精度与机器人到位精度相等。 数字量信号负担各设备的启动。停止，安全以及状态检测。 二、弧焊机器人的操作与安全 图3 焊接操作实例 1．弧焊机器人的操作 工业机器人普遍采用示教方式工作，即通过示教盒的操作键引导到起始点，然后用按键确定位置，运动方式(直线或圆弧插补)，摆动方式、焊枪姿态以及各种焊接参数。同时还可通过示教盒确定周边设备的运动速度等。焊接工艺操作包括引弧、施焊熄弧、填充火口等，亦通过示教盒给定。示教完毕后，机器人控制系统进入程序编辑状态、焊接程序生成后即可进行实际焊接．下面是焊接操作的一个实例(见图3)。 1)F=2500；以TV=2500cm／min的速度到达起始点 2)SEASA=H1，L1=0，根据H1给出起始点L2＝0，F=l00 3)ARCON  F=35，V=30；在给定条件下开始焊接I=280，TF=0.5，SENSTON=H1  并跟踪焊缝 4)SENSCON = H1；给出焊缝结束位置 5)CORN=*CHFOIAI；执行角焊缝程序*CHFOIAl 6)F=300，DW=l.6，1.5s后焊速为v=300cm／min 7)F=l00；以V=100cm／min并保持到下一示教点 8)ARCON，DBASE=*DHFL09；开始以数据库*DHFL09的数据焊接 9)arcoff，vc=20，ic=180，在要求条件下结束焊接TC=1.5，F=200 10)F=1000；以V=l000cm／min的速度运动 11)DW=1，OUTB=2，1s后，在#2点发出1个脉冲 12)F=100，以V=100cm／min的速度运动 13)MULTON=*M；执行多层焊接程序*M 14)MULTOFF，F=200；结束多层焊接 2．弧焊机器人的安全 安全设备对于工业机器人工位是必不可少的。工业机器人应在一个被隔开的空间内工作，用门或光栅保护．机器人的工作区通过电及机械方法加以限制．从安全观点出发，危险常出现在下面几种情况： (1)在示教时，这时，示教人员为了更好地观察，必须进到机器人及工件近旁．在此种工作方式时，限制机器人的最高移动速度和急停按键会提高安全性。 (2)在维护及保养时，此时，维护人员必须靠近机器人及其周围设备工作及检测操作。 (3)在突然出现故障后观察故障时。因此，机器人操作人员及维修人员必须经过特别严格的培训。 三、焊接机器人主要技术指标 选择和购买焊接机器人时，全面和确切地了解其性能指标十分重要．使用机器人时，掌握其主要技术指标更是正确使用的前提．各厂家在其机器人产品说明书上所列的技术指标往往比较简单，有些性能指标要根据实用的需要在谈判和考察中深入了解． 焊接机器人的主要技术指标可分两大部分：机器人的通用指标和焊接机器人的专门指标。 1．机器人通用技术指标 (1)自由度数  这是反映机器人灵活性的重要指标．一般来说，有三个自由度数就可以达到机器人工作空间任何一点，但焊接不仅要达到空间某位置，而且要保证焊枪(割具或焊钳)的空间姿态。 因此，对弧焊和切割机器人至少需要5个自由度，点焊机器人需要6个自由度。 (2)负载  指机器人末端能承受的额定载荷。因此，焊枪及其电缆、割具及气管、焊钳及电缆、冷却水管等都属负载。因此，弧焊和切割机器人的负载能力为6～lOkg．点焊机器人如使用一体式(变压器和焊钳一体)焊钳，其负载能力应为60～90kg，如用分离式焊钳，其负载能力应为40～50kg。 (3)工作空间  厂家所给出的工作空间是机器人未装任何末端操作器情况下的最大可达空间，常用图形来表示．应特别注意的是，在装上焊枪(或焊钳)等后，又需要保证焊枪姿态。实际的可焊接空间，会比厂家给出的小一层，需要认真地用比例作图法或模型法核算一下，以判断是否满足实际需要。 (4)最大速度  这在生产中是影响生产效率的重要指标。产品说明书给出的是在各轴联动情况下，机器人手腕末端所能达到的最大线速度。由于焊接要求的速度较低，最大速度只影响焊枪(或焊钳)的到位、空行程和结束返回时间。一般情况下，焊接机器人的最高速度达1～1.5m／s，巳能满足要求．切割机器人要视不同的切割方法而定。 (5)点到点重复精度  这是机器人性能的最重要指标之一。对点焊机器人，从工艺要求出发，其精度应达到焊钳电极直径的1/2以下，即±1～2 mm。对弧焊机器人，则应小于焊丝直径的I／2，即 土0．2～0．4mm。 (6)轨迹重复精度  这项指标对弧焊机器人和切割机器人十分重要，但各机器人厂家都不给出这项指标，因为测量比较复杂，但各机器人厂家内部都做这项测量，应坚持索要其精度数据，对弧焊和切割机器人，其轨迹重复精度应小于焊丝直径或割具切孔直径的1／2，一般需要达到土0.3～0.5mm 以下。 (7)用户内存容量  指机器人控制器内主计算机存储器的容量大小，这反映了机器人能存储示教程序的长度，它关系到能加212212件的复杂程度，即示教点的最大数量。一般用能存储机器人指令的条数和存储总字节(Byte)效来表示，也有用最多示教点数来表示． (8)插补功能  对弧焊、切割和点焊机器人，都应具有直线插补和圆弧插补功能。 (9)语言转换功能  各厂机器人都有自己的专用语言，但其屏幕显示可由多种语言显示，例如ASEA机器人可以选择英、德、法、意。西班牙、瑞士等国语言显示，这对方便本国工人操作十分有用。我国国产机器人可用中文显示。 (10)自诊断功能  机器人应具有对主要元器件、主要功能模块进行自动检查，故障报警、故障部位显示等功能，这对保证机器人快速维修和进行保障非常重要，因此自诊断功能是机器人的重要功能，也是 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 机器人完善程度的主要指标之一。现在世界上名牌工业机器人都有30～50个自诊断功能项，用指定代码和指示灯方式向使用者显示其诊断结果及报警。  (11)自保护及安全保障功能  机器人有自保护及安全保障功能．主要有驱动系统过热自断电保护、动作超限位自断电保护、超速自断电保护等等，它起到防止机器人伤人或周边设备，在机器人的工作部装有各类触觉或接近觉传感器，并能使机器人自动停止工作。 2．焊接机器人专用技术指标 (1)可以适用的焊接或切割的方法  这对弧焊机器人尤为重要．这实质上反映了机器人控制和驱动系统抗干扰的能力，现在一般弧焊机器人只采用熔化极气体保护焊方法．因为这些焊接方法不需采用高频引弧起焊，机器人控制和驱动系统没有特殊的抗干扰措施．能采用钨极氩弧焊的弧焊机器人是近几年的新产品，它有一套特殊的抗干扰措施．这一点在选用机器人时要加以注意。 (2)摆动功能  这对弧焊机器人甚为重要，它关系到弧焊机器人的工艺性能．现在弧焊机器人的摆动功能差别很大，有的机器人只有固定的几种摆动方式，有的机器人只能在X-Y平面内任意设定摆动方式和参数，最佳的选择是能在空间(X—y—Z) 范围内任意设定摆动方式和参数。 (3)焊接P点示教功能  这是一种在焊接示教时十分有用的功能。即在焊接示教时，先示教焊缝上某一点的位置，然后调整其焊枪或焊钳姿态，在调整姿态时，原示教点的位置完全不变，实际是机器人能自动补偿由于调整姿态所引起的P点位置的变化，确保P点坐标，以方便示教操作者。 (4)焊接工艺故障自检和自处理功能  这是指常见的焊接工艺故障，如弧焊的粘丝，断丝，点焊的粘电极等，这些故障发生后，如不及时采取措施，则会发生损坏机器人或报废工件等大事故。因此，机器人必须具有件处这类故障并实施字工停车报警的功能。 （5）引弧和收弧功能  为确保焊接质量、需要变参数，在机器人焊接中，在示教时应能设定和修改，这是弧焊机器人必不可少的功能。