易榮軍
摘 要:從工業(yè)機器人自動焊接系統(tǒng)的硬件組成與連接、焊接系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、自動焊接系統(tǒng)PLC控制、機器人焊接過程示教編程等方面對工業(yè)機器人焊接系統(tǒng)的應(yīng)用進行系統(tǒng)闡述,并根據(jù)機器人自動焊接中常見質(zhì)量問題及自動焊接質(zhì)量控制方法等了進行分析。本文以機器人氣體保護焊為例,系統(tǒng)分析了影響焊接質(zhì)量的機料法環(huán)測五個因素的各子因素并評價了各因素的相關(guān)度,并針對強相關(guān)性因素介紹了過程控制方法。
關(guān)鍵詞:氣體保護焊;焊接質(zhì)量;影響因素;相關(guān)度
前言:隨著工業(yè)經(jīng)濟領(lǐng)域的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型和技術(shù)升級,焊接自動化、工業(yè)機器人、自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)成為必要趨勢,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產(chǎn)安全。同時,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)量必須對焊接過程實施管理。氣體保護焊全名為熔化極氣體保護焊,是以可熔化的金屬焊絲作電極,并由氣體作保護的電弧焊[1]。在實際生產(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,就需要對焊接過程的控制進行分析,分析時一般采用魚刺圖(又名因果圖、石川圖)進行,如表1所示。目前發(fā)生質(zhì)量問題一般采用此方法進行事后糾正,卻不能做到事前預(yù)防。
2影響機器人氣體保護焊質(zhì)量的因素
機器人焊接有別于手工焊接,機器人焊接主要靠程序和防錯進行,人員的影響相對較小,故本文未納入分析,實際只從機、料、法、環(huán)、測等五個方面進行分析。
2.1物料對焊接質(zhì)量的影響因素、風(fēng)險、相關(guān)度和控制方法,如表2。
3機器人焊接系統(tǒng)的硬件連接
一個完整的工業(yè)機器人弧焊系統(tǒng)由工業(yè)機器人、焊槍、焊機、送絲機、焊絲、焊絲盤、氣瓶、煙霧凈化系統(tǒng)或者煙霧凈化過濾機等組成。機器人焊接系統(tǒng)單元間的連接包括焊機和送絲機、焊機和焊接工作臺、焊機和加熱器、送絲機和機器人工控柜、焊槍和送絲機、氣瓶和送絲機氣管等的連接。
4機器人焊接系統(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力。送絲機構(gòu)為四輪雙驅(qū),送絲壓力刻度位于壓力手柄上,對于不同材質(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)前打開氣瓶手動開關(guān)并按一下焊機電源上的檢氣按鈕,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焊機控制面板可選擇焊機的功能和參數(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)置焊接各項隱含參數(shù),如回?zé)龝r間、提前送氣時間、滯后關(guān)氣時間等。如果焊機電壓和電流由機器人給定則無需設(shè)置焊接電流和焊接電壓。
5機器人焊接系統(tǒng)示教及編程
焊接工作既可以利用機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行及焊接機器人與PLC之間的通訊,除了完成機器人通用示教工作和編制PLC控制程序外,還必需完成機器人焊接系統(tǒng)焊接參數(shù)設(shè)置及機器人、PLC、焊機系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)設(shè)置。
6機器人自動焊接系統(tǒng)PLC控制
機器人自動焊接系統(tǒng)在遠(yuǎn)程控制模式下,機器人選擇自動模式,系統(tǒng)就緒情況下,通過PLC系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動焊接控制。設(shè)備自動啟動,系統(tǒng)運行,機器人程序啟動,在運行過程中若按下暫停按鈕機器人應(yīng)暫停運行,再次按下啟動按鈕,機器人繼續(xù)運行,若急停按鈕動作,系統(tǒng)應(yīng)立即停止運行,須按復(fù)位按鈕,清除機器人急停信號,機器人回到工作原點后,系統(tǒng)才可以再次啟動。
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)使焊絲均勻的送進導(dǎo)絲管,并要允許焊絲從導(dǎo)電嘴出來時有一點摩擦力,不致引起在送絲輪上打滑,注意過大的壓力會造成焊絲被壓扁,鍍層被破壞,并會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方向傾斜0°~10°的“前進法”焊接方法,使氣體保護效果較好。如果出現(xiàn)焊接咬邊現(xiàn)象要及時調(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)象則要對機器人零位置進行校正。
8結(jié)語:
綜上所述,影響機器人氣體保護焊焊接質(zhì)量的過程因素眾多,不僅需要強調(diào)硬件系統(tǒng)(包括:焊接電源穩(wěn)定性、機器人的重復(fù)精度、送絲機構(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)計后,在批量生產(chǎn)前先要進行因素梳理、識別重點影響因素,進行完善的過程質(zhì)量策劃,針對重點因素進行控制,做到事前預(yù)防,才能從根本上減少焊接質(zhì)量風(fēng)險。
參考文獻:
[1]陳祝年.焊接工程師手冊[M].二版.北京:機械工業(yè)出版社,2010.