王國(guó)安，趙 國(guó)，安 萍，林東崢，易澤武，潘麗桃

（1.廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西 柳州545007；2.廣西機(jī)電技師學(xué)院，廣西 柳州545003；3.柳州市人力資源社會(huì)保障局，廣西 柳州545001；4.柳州市職業(yè)技能鑒定中心，廣西 柳州545000；5.上汽通用五菱汽車(chē)股分有限公司，廣西 柳州545007；6.共青團(tuán)柳州市市委，廣西 柳州545000）

0 引言

隨著《中國(guó)制造2025》戰(zhàn)略的實(shí)施，國(guó)內(nèi)焊接界的專家學(xué)者都在探討“智能制造”新環(huán)境下，焊接“工匠”式的人才的新型培養(yǎng)模式。出現(xiàn)了各種形式的焊接機(jī)器人“國(guó)賽”、“省賽”及“市賽”，各種培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的各種賽前培訓(xùn)蜂擁而至，本文結(jié)合多年的培訓(xùn)實(shí)踐，組織設(shè)計(jì)了一套的焊接工匠式培養(yǎng)模式，并進(jìn)行了實(shí)踐驗(yàn)證，收到了較好的實(shí)訓(xùn)效果[1]。

1 培訓(xùn)總體方案設(shè)計(jì)

1.1 培訓(xùn)的基本工作準(zhǔn)備

（1）培訓(xùn)目標(biāo)制定

針對(duì)工程機(jī)械和汽車(chē)制造業(yè)積極普及“智能制造”，“柔性制造”裝備的投入，亟需智能制造人才的市場(chǎng)，為了縮短焊接自動(dòng)化“工匠”式人才培訓(xùn)周期，盡快造就出一批工作在生產(chǎn)一線的焊接自動(dòng)化“工匠”，解決制造業(yè)的焊接自動(dòng)化人才短缺的矛盾。

（2）培訓(xùn)組織組合

探討及實(shí)踐一種“四位一體”的“政府搭臺(tái)，協(xié)會(huì)主導(dǎo)，企業(yè)參與，院校合作”的新型培訓(xùn)組織合作模式：政府部門(mén)立項(xiàng)，充分發(fā)揮市級(jí)人力資源社會(huì)保障局的培訓(xùn)政策和培訓(xùn)資金的導(dǎo)向，爭(zhēng)取參訓(xùn)企事業(yè)單位人力資源部門(mén)的支持；充分發(fā)揮團(tuán)市委在青年人中組織能力和號(hào)召力，組織企業(yè)和院校培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的基層團(tuán)組織，動(dòng)員工作在生產(chǎn)一線的技術(shù)和實(shí)操的優(yōu)秀骨干青年，積極參與焊接自動(dòng)化人才的培訓(xùn)和競(jìng)賽活動(dòng)；按照市級(jí)競(jìng)賽委員會(huì)的現(xiàn)行制度，把短期培訓(xùn)的成績(jī)與考核同一線員工的職業(yè)技能晉級(jí)鑒定相結(jié)合，認(rèn)可培訓(xùn)和競(jìng)賽的結(jié)果，避免培訓(xùn)、競(jìng)賽與晉級(jí)考評(píng)的重復(fù)進(jìn)行；市級(jí)焊接協(xié)會(huì)擁有高層次的焊接高級(jí)人才，具有豐富理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，其中有大學(xué)教授，企業(yè)的高級(jí)工程師和技能大師等人才資源，協(xié)同技工院校等教育機(jī)構(gòu)承擔(dān)培訓(xùn)任務(wù)；技工院校不但擁有專職教師，同時(shí)也能夠提供較好的培訓(xùn)設(shè)備的硬件資源。

（3）培訓(xùn)硬件資源選擇

根據(jù)本地區(qū)汽車(chē)工業(yè)和工程機(jī)械制造公司以及上游供應(yīng)商所應(yīng)用的焊接機(jī)器人、焊接電源的品牌及型號(hào)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，選擇其在企業(yè)應(yīng)用頻率比較高的設(shè)備作為培訓(xùn)的硬件資源，可以實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)設(shè)備和生產(chǎn)設(shè)備相同統(tǒng)一，避免培訓(xùn)設(shè)備和生產(chǎn)設(shè)備差異導(dǎo)致學(xué)員學(xué)習(xí)培訓(xùn)后回到企業(yè)不能馬上應(yīng)用的尷尬局面。

（4）培訓(xùn)模式及師資要求

采取“雙師型教師+技能專家”的師資團(tuán)隊(duì)，通過(guò)焊接機(jī)器人工藝設(shè)計(jì)和編程實(shí)操實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有機(jī)密切結(jié)合[2]，使技藝傳承模式標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)工藝指導(dǎo)操作實(shí)踐、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)在工藝文件中總結(jié)提升，形成技藝傳承新模式，讓“老工匠”帶“新工匠”，少走彎路。為此，精心選擇來(lái)自學(xué)校和企業(yè)的一線、具有豐富焊接機(jī)器人工藝設(shè)計(jì)和編程實(shí)操實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師、工程師和技能專家擔(dān)任培訓(xùn)教員，避免了以往的培訓(xùn)焊接工藝與操作脫節(jié)，導(dǎo)致焊接工藝不能在操作過(guò)程中執(zhí)行，而操作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)又不能很好地總結(jié)到工藝改進(jìn)提升中去的情況發(fā)生[3]。

1.2 培訓(xùn)課程設(shè)計(jì)

（1）工藝培訓(xùn)教師授課課程設(shè)計(jì)

1）焊接機(jī)器人安全生產(chǎn)及文明生產(chǎn)；

2）原材料可焊性分析；

3）下料工藝設(shè)計(jì)；

4）焊接件裝配工藝設(shè)計(jì)；

5）焊接件焊接工藝設(shè)計(jì)；

6）焊接件工藝定額編制；

7）典型工件工藝設(shè)計(jì)案例實(shí)踐。

（2）編程實(shí)操教師授課課程設(shè)計(jì)

1）焊接機(jī)器人及焊接電源性能。

2）焊接機(jī)器人離線編程。

3）TCP校驗(yàn)原理及操作。

4）清槍和剪絲程序的應(yīng)用。

5）焊縫編程及數(shù)據(jù)庫(kù)建立。

6）始點(diǎn)尋位編程及電弧跟蹤原理。

7）典型工件編程實(shí)踐訓(xùn)練。工藝設(shè)計(jì)人員與編程實(shí)操人員密切配合，編程實(shí)操人員嚴(yán)格按工藝設(shè)計(jì)人員所編制的工藝進(jìn)行編程操作，主要工藝包括：①工件裝配（組對(duì)）順序工藝設(shè)計(jì)；②點(diǎn)固點(diǎn)布局工藝設(shè)計(jì)；③焊縫焊接順序工藝設(shè)計(jì)；④焊縫焊接方向工藝設(shè)計(jì)；⑤焊接參數(shù)工藝設(shè)計(jì)。

（3）實(shí)操編程學(xué)員上機(jī)操作主要完成的培訓(xùn)

1）人體經(jīng)驗(yàn)焊槍姿態(tài)轉(zhuǎn)變成機(jī)器人焊槍姿態(tài)。

2）焊接參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)建立。

3）不同位置、不同尺寸的焊縫的工藝參數(shù)驗(yàn)證。

4）編程實(shí)操技巧訓(xùn)練。

1.3 學(xué)員培訓(xùn)能力考核評(píng)定

參加專業(yè)技能短訓(xùn)班的學(xué)員，需經(jīng)過(guò)具有職業(yè)技能鑒定資格的評(píng)審員進(jìn)行考核評(píng)定，其考核評(píng)定項(xiàng)目包括：

（1）焊接基本知識(shí)和焊接自動(dòng)化知識(shí)理論考試

考題范圍出自《國(guó)家職業(yè)技能鑒定電焊工理論知識(shí)題庫(kù)》高級(jí)工部分選擇200題，分成A、B試卷，由學(xué)員代表現(xiàn)場(chǎng)抽題，決定考A卷，還是B卷，考試成績(jī)100分制，折合成20%后計(jì)入學(xué)習(xí)培訓(xùn)檔案成績(jī)；

（2）焊接自動(dòng)化工藝設(shè)計(jì)答辯成績(jī)?cè)u(píng)定

工藝設(shè)計(jì)方案來(lái)自于培訓(xùn)工件，強(qiáng)調(diào)“理論聯(lián)系實(shí)踐”，主要考核評(píng)定要點(diǎn)：工藝設(shè)計(jì)安全性，工藝設(shè)計(jì)完整性，工藝設(shè)計(jì)統(tǒng)一性，工藝設(shè)計(jì)可執(zhí)行性，工藝設(shè)計(jì)效率及成本，語(yǔ)言表達(dá)的邏輯性；由參訓(xùn)學(xué)員做成PPT現(xiàn)場(chǎng)講述10分鐘，評(píng)委答辯5分鐘，5名以上的專業(yè)評(píng)委獨(dú)立評(píng)分，采用100分制進(jìn)行評(píng)定，折合80%后計(jì)入學(xué)習(xí)培訓(xùn)檔案。

（3）焊接自動(dòng)化編程實(shí)操考核成績(jī)?cè)u(píng)定

編程實(shí)操訓(xùn)練及考核工件來(lái)自于企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，模擬企業(yè)制造的壓力容器類工件模型，包含低壓滲漏檢查，焊接位置設(shè)計(jì)主要分為：對(duì)接焊單面焊雙面成型，水平角焊、立焊、橫焊，全位置焊，直線焊縫轉(zhuǎn)圓弧焊縫，圓弧焊縫轉(zhuǎn)直線焊縫，不同尺寸角焊縫過(guò)渡轉(zhuǎn)換技巧等，考核內(nèi)容包括：安全生產(chǎn)及文明生產(chǎn)、零件裝配（組對(duì)）過(guò)程、編程能力、焊縫外觀尺寸，焊縫缺陷等；采用500分制評(píng)分，最后折算成80分，計(jì)入學(xué)員學(xué)習(xí)檔案。

1.4 培訓(xùn)證書(shū)發(fā)放管理與后期管理

（1）培訓(xùn)證書(shū)發(fā)放管理

培訓(xùn)證書(shū)發(fā)放分成兩類：對(duì)綜合考核成績(jī)達(dá)到60分以上的工藝人員發(fā)放“弧焊機(jī)器人工藝設(shè)計(jì)”培訓(xùn)合格證；對(duì)綜合考核成績(jī)達(dá)到60分以上的編程實(shí)操學(xué)員發(fā)放“弧焊機(jī)器人編程操作”合格證書(shū)。

（2）培訓(xùn)學(xué)員學(xué)習(xí)后期管理

學(xué)員經(jīng)過(guò)培訓(xùn)結(jié)業(yè)后3個(gè)月內(nèi)，提倡撰寫(xiě)“機(jī)器人焊接工藝設(shè)計(jì)”技術(shù)論文、“機(jī)器人焊接編程實(shí)操”技師論文，經(jīng)培訓(xùn)師指導(dǎo)評(píng)價(jià)后，向“工程系列職稱評(píng)定”和“職業(yè)技能鑒定”等專職機(jī)構(gòu)推薦。

2 培訓(xùn)組織模式實(shí)踐

2.1 “政-會(huì)-企-?！眳f(xié)同組織模式

2019年8月17日～8月22日，利用學(xué)校暑期、企業(yè)高溫假期間，市人力資源社會(huì)保障局、共青團(tuán)柳州市市委、市焊接協(xié)會(huì)、廣西機(jī)電技師學(xué)院聯(lián)合舉辦了“2019年焊接機(jī)器人工藝設(shè)計(jì)及編程實(shí)操培訓(xùn)班”，組織了來(lái)自汽車(chē)制造業(yè)及其上游供應(yīng)商12個(gè)單位、工程機(jī)械制造業(yè)及其上游供應(yīng)商7個(gè)單位，來(lái)自職業(yè)技能培訓(xùn)學(xué)校2個(gè)單位等21個(gè)單位，工藝設(shè)計(jì)師21人，編程實(shí)操21人，共42名學(xué)員，參加了6天的脫產(chǎn)培訓(xùn)。

2.2 責(zé)任與分工

（1）市人力資源社會(huì)保障局。對(duì)培訓(xùn)給予立項(xiàng)和培訓(xùn)經(jīng)費(fèi)的支持，下屬二級(jí)單位市職業(yè)技能鑒定中心負(fù)責(zé)對(duì)培訓(xùn)過(guò)程的監(jiān)管和認(rèn)可，評(píng)估是否能夠達(dá)到職業(yè)技能鑒定的標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）共青團(tuán)柳州市市委。負(fù)責(zé)組織轄區(qū)內(nèi)的企事業(yè)單位的基層團(tuán)組織參訓(xùn)隊(duì)伍的組建；

（3）市焊接協(xié)會(huì)。負(fù)責(zé)培訓(xùn)方案的設(shè)計(jì)，選派來(lái)自企業(yè)和專業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的工藝培訓(xùn)師以及技能大師擔(dān)任實(shí)操編程培訓(xùn)師；

（4）廣西機(jī)電技師學(xué)院。學(xué)校擁有原材料下料和加工資源，焊接機(jī)器人和焊接電源，可以提供容納50人左右的電教室，供學(xué)員學(xué)習(xí)離線編程的教學(xué)資源，同時(shí)有多名多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并獲得國(guó)際、國(guó)內(nèi)焊接大賽獎(jiǎng)勵(lì)的選手、教練等教師資源。

3 培訓(xùn)方案設(shè)計(jì)

3.1 培訓(xùn)工件設(shè)計(jì)

培訓(xùn)工件設(shè)計(jì)思路：以低壓容器類型工件作為工件設(shè)計(jì)，培訓(xùn)工件設(shè)計(jì)圖，如圖1所示。

圖1 培訓(xùn)工件設(shè)計(jì)圖

其上半部分以4 mm板件組成箱型結(jié)構(gòu)，模擬汽車(chē)薄板容器結(jié)構(gòu)，適應(yīng)于汽車(chē)行業(yè)的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)；下半部分選擇14 mm的中厚板箱型結(jié)構(gòu)，適用于工程機(jī)械行業(yè)的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)。培訓(xùn)工件材質(zhì)及數(shù)量清單見(jiàn)表1。培訓(xùn)工件焊縫信息見(jiàn)表2。

表1 培訓(xùn)工件零件一覽表

表2 培訓(xùn)工件焊縫信息表

3.2 培訓(xùn)工件焊縫設(shè)計(jì)特點(diǎn)

結(jié)合來(lái)自工程實(shí)踐，培訓(xùn)學(xué)員的工藝設(shè)計(jì)和編程實(shí)操能力，如圖1所示的培訓(xùn)工件設(shè)計(jì)圖，每條焊縫都有對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用的訓(xùn)練特點(diǎn)，歸納如下：

（1）焊縫a：訓(xùn)練學(xué)員的薄板件環(huán)形角焊縫的編程能力；

（2）焊縫b：訓(xùn)練學(xué)員的薄板件橫向角焊縫的編程及薄板件拐點(diǎn)編程技巧；

（3）焊縫c：訓(xùn)練學(xué)員的薄板件立向角焊縫的編程能力；

（4）焊縫d：訓(xùn)練學(xué)員的薄板件，水平位置角焊縫的編程能力；

（5）焊縫b：訓(xùn)練學(xué)員的厚板件橫向角焊縫（多層）的編程及厚板件拐點(diǎn)編程技巧；

（6）焊縫c：訓(xùn)練學(xué)員的厚板件立向角焊縫的編程能力；

（7）焊縫d：訓(xùn)練學(xué)員的厚板件，水平位置角焊縫的編程能力。

3.3 工藝難點(diǎn)分析設(shè)題特點(diǎn)

3.3.1 滲漏難點(diǎn)分析

工件需進(jìn)行水壓密封性試驗(yàn)，存在著滲漏風(fēng)險(xiǎn)，如圖2所示，將滲漏風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分：

1）I級(jí)：拐點(diǎn) A，4 處；

2）II級(jí)：拐點(diǎn) B，4 處；

3）III級(jí)：拐點(diǎn) C，4 處；

4）IV 級(jí)：拐點(diǎn) D，4處。

3.3.2 焊縫難易分析設(shè)題

培訓(xùn)用焊接機(jī)器人只有6軸，無(wú)外部輔助軸：焊接該工件時(shí)設(shè)立平焊，立焊和橫焊。并且設(shè)計(jì)成棱邊對(duì)棱邊的角焊縫。對(duì)焊縫進(jìn)行難度排序（由難至易）：

1）焊縫c：4條3 mm的立焊縫；

2）焊縫f：4條12 mm的立焊縫；

3）焊縫b：4條3 mm的頂蓋板環(huán)形焊縫；

4）焊縫e：4條12 mm的中蓋板環(huán)形焊縫；

5）焊縫a，3 mm圓弧環(huán)焊縫；焊縫d，3 mm直線四周環(huán)焊縫；焊縫g，12 mm直線四周環(huán)焊縫。

圖2 培訓(xùn)工件工藝難點(diǎn)圖

3.4 培訓(xùn)設(shè)施配置

（1）焊接機(jī)器人

選擇工程機(jī)械及汽車(chē)行業(yè)普遍應(yīng)用的機(jī)器人：

1）ABB 型號(hào)：IBR1410，軸數(shù)：6 軸；

2）FANUC 型號(hào)：R-0iB。

（2）焊接電源

1）唐山松下：YD350GR；

2）山東奧太：MIG-500RP。

（3）焊絲：AWS ER70-6，φ1.2 mm。

（4）保護(hù)氣體：80%Ar+20%CO2。

4 焊接工匠培訓(xùn)實(shí)踐

4.1 工藝設(shè)計(jì)安全性

（1）勞保用品安全防護(hù)（見(jiàn)圖3）。

（2）作業(yè)環(huán)境危險(xiǎn)源識(shí)別

1）識(shí)別作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)是否有易燃易爆物品；

2）檢查焊接電源及焊接機(jī)器人外殼是否接地良好；

3）檢查作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有高空墜落危險(xiǎn)源；

4）查看混合氣體氣瓶、氣壓表、減壓閥是否在檢定周期內(nèi)。

圖3 安全防護(hù)示意圖

4.2 工件裝配（組對(duì)）工藝

組對(duì)工藝要求：

（1）設(shè)計(jì)組對(duì)順序，見(jiàn)圖4；

（2）采用先點(diǎn)焊再定位焊原則，保證組對(duì)間隙及牢固；

（3）工件倒置組對(duì)原則，保證點(diǎn)焊焊盡量均布置在部件內(nèi)部；

（4）板料組對(duì)焊縫距離端部20 mm，點(diǎn)固焊縫長(zhǎng)度20 mm；每條焊縫點(diǎn)固焊不少于2處；

（5）管組對(duì)要求在內(nèi)部均布3處長(zhǎng)20 mm的點(diǎn)固焊；

（6）組對(duì)底板前，在4塊側(cè)板1與底板組對(duì)焊縫在距離端部20 mm處打磨C3X20倒角。

圖4 工件組對(duì)順序示意圖

4.3 機(jī)器人焊接工藝

4.3.1 編程實(shí)操前準(zhǔn)備

1）設(shè)備檢查：編程前對(duì)焊接電源、機(jī)器人設(shè)備的電路、氣路、送絲機(jī)構(gòu)和工裝夾具等進(jìn)行檢查。

2）工件擺放：前后方向，底板邊緣距機(jī)器人兩軸距離設(shè)定；左右方向，工件處在工作臺(tái)的中心，便于達(dá)到工件的可焊達(dá)性。

3）工件夾緊：保證焊槍不干涉工件的前提下，讓夾具盡量靠近焊縫，采用對(duì)角線兩點(diǎn)夾緊方式。

4）校準(zhǔn)TCP：編程前校準(zhǔn)TCP。

4.3.2 設(shè)計(jì)焊接順序及焊接方向工藝編制原則

從減小焊接變形及殘余應(yīng)力的角度，選擇焊接順序的基本原則如下：

1）先焊剛性小的、后焊剛性大的焊縫；

2）先焊對(duì)接焊縫，后焊角焊縫；

3）先焊立焊縫，后焊平焊縫；

4）先焊短焊縫，后焊長(zhǎng)焊縫；

5）平行焊縫采用同方向焊接；

6）薄板件：立焊縫采用自上而下的焊接方向；

7）厚板件：立焊縫采用自下而上的焊接方向，采用多層焊縫，打底焊縫焊槍不擺動(dòng)，蓋面焊縫擺動(dòng)焊法。

4.3.3 焊接工藝參數(shù)設(shè)定

設(shè)定的焊接工藝參數(shù)如表3所示。

表3 焊接工藝參數(shù)表

4.3.4 焊接工藝參數(shù)驗(yàn)證

焊縫外觀尺寸驗(yàn)證見(jiàn)圖5，采用焊縫尺寸測(cè)量器，檢查不同位置及不同尺寸的焊縫符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的要求，證明選用的工藝參數(shù)達(dá)到實(shí)際焊接尺寸和成型的要求。

圖5 工件焊接參數(shù)外觀尺

采用專用水壓試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行滲漏檢驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為0.5 MPa，保壓5 min，證明符合工藝設(shè)計(jì)要求。

4.4 作業(yè)效率測(cè)定

增值作業(yè)效率測(cè)定定額見(jiàn)表4，考慮到工件焊接時(shí)有16處焊縫拐點(diǎn)焊接，實(shí)操編程時(shí)有18處焊槍空行程，需要每處增加輔助時(shí)間2 s，需要增加輔助時(shí)間1.5 min，實(shí)際工時(shí)定額為27.5 min.

表4 增值作業(yè)效率定額表

4.5 輔助材料消耗定額

制訂有輔助材料消耗定額，詳見(jiàn)表5。

表5 輔料消耗定額表

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)“智能制造”環(huán)境下焊接“工匠”培養(yǎng)模式探討與實(shí)踐，共培訓(xùn)完成了42名學(xué)員的短訓(xùn)學(xué)習(xí)，其中21名“弧焊機(jī)器人工藝設(shè)計(jì)師”，21名“弧焊機(jī)器人操作員”，達(dá)到了多方滿意的學(xué)習(xí)效果，青年人的學(xué)習(xí)氣氛很好，求知若渴；通過(guò)“政-協(xié)-企-?！眳f(xié)同組織合作模式，達(dá)到較深的社會(huì)影響力，使培訓(xùn)方式更加規(guī)范化，培訓(xùn)效果可衡量，政府支持效果明顯獲得社會(huì)收益。

培訓(xùn)方案設(shè)計(jì)緊密結(jié)合企業(yè)的實(shí)際需求，通過(guò)“工藝設(shè)計(jì)”與“編程實(shí)操”一體化的學(xué)習(xí)方式，為企業(yè)的“智能制造”儲(chǔ)備了短缺的人才，同時(shí)為造就更多焊接自動(dòng)化“工匠”人才，夯實(shí)了理論基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐操作能力，同時(shí)通過(guò)焊接“工匠”培養(yǎng)模式探討與實(shí)踐，為今后培訓(xùn)模式的改革提供了參考。