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摘要：现阶段随着社会的发展，我国的现代化建设的发展有了很大的进步，机械制造行业的发展突飞猛进。机械制造行业竞争较激烈，许多企业对生产效率和产品质量都提出了较高要求，将焊接机器人用于更多生产线中，可带动焊接自动化的发展。在确保精度足够、质量稳定的前提下，实现更高的产品制造可靠性，同时降低人工成本、减少材料损耗、提高劳动生产率、增加企业的核心竞争力。
关键词：复杂长焊缝焊接机器人工作站;工装夹具;设计分析
随着21世纪制造业的高速发展焊接生产的自动化已是必然趋势，它不仅可以大大提高焊接效率，更重要的是可以确保焊接质量，改善操作环境。现代焊接工艺正在向着机械化、自动化、智能化的方向发展，采用机器人焊接已成为焊接自动化技术现代化的主要标志。
1机器人焊接工艺分析
一般装备制造业的焊接生产工艺包含三部分：第一是手工点焊法，即SpotWelding或者TackWelding;第二是通过焊接专机或者手工焊节点的连续焊接;第三是要求更高的拼装焊接一体，即机器人自动焊接。这类配置主要结合了中小规模生产形式的特征，具有一定的科学性与实用性。由于113.55L卧式容器的附件较多，且结构复杂，加之前道工序的精度限制，第三类的拼焊一体很难实现。同时由于工装要求较高，前期投入较大，因此宜采用第一类与第二类结合的生产工艺，即线下设点焊拼装工位，完成附件预拼装点焊工序后，吊装到变位机上定位装夹好，再实现机器人自动焊接。在机器人焊接第1个容器的过程中，将第2个容器吊装到另1台变位机开始点焊拼装，按照理论的生产节拍依次轮流作业，1个点焊拼装工位可以覆盖2个变位机工位，实现了无缝对接。机器人焊接的介入提高了生产效率和焊缝质量，既降低了工装的设计难度，同时又减轻工人的劳动强度。
2典型机器人焊接系统
机器人焊接基本系统主要由机器人、焊接装备、工装夹具等构成。从技术构成角度来看，机器人焊接系统可划分为“机器人+焊接”“机器人+焊接工作站”“机器人+焊接生产线”。
2.1机器人+焊接
机器人+焊接主要是就机器人单体实现焊接工序自动化而言，就是考虑机器人的动作对焊接过程的自动控制。机器人本体是机器人系统的执行机构，控制柜是机器人系统的神经中枢，示教器是机器人控制系统与操作者的交互界面，机器人底座是固定承重的载体。焊接电源是焊接系统的能量发生来源，焊枪是能量输出的通路，送丝机构和焊丝盘架是焊材的供应来源。
2.2机器人+焊接工作站
机器人+焊接工作站是一个相对独立的焊接工作单元系统，这是从焊接整个过程的完成达成性角度而言。除了机器人施焊过程的必要组成部件之外，还要加上诸如外部装置电气控制、触摸屏、工装夹具、变位机构、焊缝跟踪系统、保护围栏、吸尘装置等等。作为一个机器人焊接工作站，其任务就是能够独立完整地完成对某一工件的焊接工作，这就不仅对机器人如何去焊接提出了要求，而且对于如何保证机器人焊接也有所要求。在焊接工件完成過程中，需要工件的位置固定并控制所需的工装夹具和变位机构，也需要围栏、吸尘装置等人身安全健康保护装置。
2.3机器人与焊接生产线
机器人与焊接生产线主要是应对机器人在焊接生产中自动化条件。机器人焊接工作场所为基础，机器人工作场地就会逐渐增加，构建成各种焊接工作场地组成生产线。对于焊接生产过程自动化来讲，其内容包含材料、零件准备、组装上料、焊接工作、产品质量检验、下料分拣等数项工作，这一自动化生产线必须确保全过程无流程失误和意外情况。这也就意味着焊接机器人的实际流水线不但要具备整体系，还必须要保障其各项工作环节的细节问题质量。机器人与焊接生产场所的内容就会更加复杂，必须确保生产流水线的协调性，分配常规流水线和故障流水线。当生产加工或其他工作出现问题，则需要将其转移至其他路径，集中统一管理，不但有助于查找故障问题，而且能够保证生产流水线正常进行，不会影响进度。自动化生产和智能控制的难点就在于对于意外情况的处理，要想保证焊接生产线无操作事故和特殊事件，就必须加强其机器人的紧急应对措施。通过优化机器人中心处理器的功能方案来保证生产线中的每一个环节的生产水平和所有产品的质量。
3机器人焊接工装设计
3.1基本要求
为确保焊接机器人的正常运作，焊接工装夹具需按照以下基本要求进行设计：（1）足够的强度和刚度由于工件外形复杂且为壳类零件，焊接夹具在使用过程中长期受到压板和焊接机器人的压力，为保证工件不变形，夹具需具备足够的强度和刚度来承受因限制焊接变形而引起的各个方向上的拘束力[3]。（2）定位精准定位基准应尽可能选取工艺孔或者工艺面，需尽量避免出现过定位的情况;同时定位基准数量越少越好，以避免多基准引起的公差累积;还要在保证尺寸一致性的前提下，尽可能减少自由度的限制数量，减小工装夹具的设计难度。（3）夹紧迅速准确夹紧力选择需适中，夹紧力过大会破坏被焊工件的定位装置和几何形状，而夹紧力过小会导致夹紧后焊件松动滑移。夹紧位置的选择应均匀，避免薄壁零件因受力不均产生应力及变形。（4）焊接操作方便确保足够的焊接空间使焊接机器人运行不受阻碍，且便于操作人员工作。不能妨碍焊接工件装卸，以缩短装卸时间并减轻操作人员的劳动强度。（5）工艺性好设计夹具时需考虑工厂及其产品的实际情况如产量、工厂环境等，所设计的夹具应便于制造、安装、操作、检验、维修和更换易损零件。（6）快速换型工装夹具设计应考虑快速换型需求，以满足不同产品生产快速切换的需要，充分提高换线速度。
3.2智能焊接功能说明
在该智能焊接工作站项目的实际应用中采用了许多前沿的机器人焊接技术，下面对部分焊接技术进行简单介绍：（1）智能寻位功能：利用喷嘴或焊丝碰触工件，可确定真实焊缝位置，寻位精度±0.25mm。（2）电弧跟踪功能：系统实时对焊接中的电流、电压信号采样，根据因下料不规则及焊接过程中产生的变形分析得出的数据修改机器人路径，能够自行适应焊接过程中的工件变形。（3）临时停点自动恢复功能：焊接中发生电弧异常和暂时停止的时候，去除错误因素或者暂时停止原因后，在再启动时调用命令，自动从任意位置向电弧切断位置恢复，同时还可通过设定对于电弧切断位置的偏置量（以电弧切断位置为基准的焊接线方向的平移量），指定焊缝的重叠和焊接剩余部分。
4结语
综上所述，随着我国工业改革步伐的快速推进，我国社会工业发展也在不断进步，工业机器人焊接技术是时代发展的产物，也是现代化工业的必然趋势。
参考文献：
[1]于衡波.机器人激光焊接系统集成技术在汽车涡轮增压器生产项目的应用[J].中国高新科技，2018，（12）：58-61.
[2]侯小潘.焊接机器人与周边焊接设备的集成及遥控焊接技术[J].数码世界，2018，（5）：319.
（作者单位：安川首钢机器人有限公司）
关键词：复杂长焊缝焊接机器人工作站;工装夹具;设计分析
随着21世纪制造业的高速发展焊接生产的自动化已是必然趋势，它不仅可以大大提高焊接效率，更重要的是可以确保焊接质量，改善操作环境。现代焊接工艺正在向着机械化、自动化、智能化的方向发展，采用机器人焊接已成为焊接自动化技术现代化的主要标志。
1机器人焊接工艺分析
一般装备制造业的焊接生产工艺包含三部分：第一是手工点焊法，即SpotWelding或者TackWelding;第二是通过焊接专机或者手工焊节点的连续焊接;第三是要求更高的拼装焊接一体，即机器人自动焊接。这类配置主要结合了中小规模生产形式的特征，具有一定的科学性与实用性。由于113.55L卧式容器的附件较多，且结构复杂，加之前道工序的精度限制，第三类的拼焊一体很难实现。同时由于工装要求较高，前期投入较大，因此宜采用第一类与第二类结合的生产工艺，即线下设点焊拼装工位，完成附件预拼装点焊工序后，吊装到变位机上定位装夹好，再实现机器人自动焊接。在机器人焊接第1个容器的过程中，将第2个容器吊装到另1台变位机开始点焊拼装，按照理论的生产节拍依次轮流作业，1个点焊拼装工位可以覆盖2个变位机工位，实现了无缝对接。机器人焊接的介入提高了生产效率和焊缝质量，既降低了工装的设计难度，同时又减轻工人的劳动强度。
2典型机器人焊接系统
机器人焊接基本系统主要由机器人、焊接装备、工装夹具等构成。从技术构成角度来看，机器人焊接系统可划分为“机器人+焊接”“机器人+焊接工作站”“机器人+焊接生产线”。
2.1机器人+焊接
机器人+焊接主要是就机器人单体实现焊接工序自动化而言，就是考虑机器人的动作对焊接过程的自动控制。机器人本体是机器人系统的执行机构，控制柜是机器人系统的神经中枢，示教器是机器人控制系统与操作者的交互界面，机器人底座是固定承重的载体。焊接电源是焊接系统的能量发生来源，焊枪是能量输出的通路，送丝机构和焊丝盘架是焊材的供应来源。
2.2机器人+焊接工作站
机器人+焊接工作站是一个相对独立的焊接工作单元系统，这是从焊接整个过程的完成达成性角度而言。除了机器人施焊过程的必要组成部件之外，还要加上诸如外部装置电气控制、触摸屏、工装夹具、变位机构、焊缝跟踪系统、保护围栏、吸尘装置等等。作为一个机器人焊接工作站，其任务就是能够独立完整地完成对某一工件的焊接工作，这就不仅对机器人如何去焊接提出了要求，而且对于如何保证机器人焊接也有所要求。在焊接工件完成過程中，需要工件的位置固定并控制所需的工装夹具和变位机构，也需要围栏、吸尘装置等人身安全健康保护装置。
2.3机器人与焊接生产线
机器人与焊接生产线主要是应对机器人在焊接生产中自动化条件。机器人焊接工作场所为基础，机器人工作场地就会逐渐增加，构建成各种焊接工作场地组成生产线。对于焊接生产过程自动化来讲，其内容包含材料、零件准备、组装上料、焊接工作、产品质量检验、下料分拣等数项工作，这一自动化生产线必须确保全过程无流程失误和意外情况。这也就意味着焊接机器人的实际流水线不但要具备整体系，还必须要保障其各项工作环节的细节问题质量。机器人与焊接生产场所的内容就会更加复杂，必须确保生产流水线的协调性，分配常规流水线和故障流水线。当生产加工或其他工作出现问题，则需要将其转移至其他路径，集中统一管理，不但有助于查找故障问题，而且能够保证生产流水线正常进行，不会影响进度。自动化生产和智能控制的难点就在于对于意外情况的处理，要想保证焊接生产线无操作事故和特殊事件，就必须加强其机器人的紧急应对措施。通过优化机器人中心处理器的功能方案来保证生产线中的每一个环节的生产水平和所有产品的质量。
3机器人焊接工装设计
3.1基本要求
为确保焊接机器人的正常运作，焊接工装夹具需按照以下基本要求进行设计：（1）足够的强度和刚度由于工件外形复杂且为壳类零件，焊接夹具在使用过程中长期受到压板和焊接机器人的压力，为保证工件不变形，夹具需具备足够的强度和刚度来承受因限制焊接变形而引起的各个方向上的拘束力[3]。（2）定位精准定位基准应尽可能选取工艺孔或者工艺面，需尽量避免出现过定位的情况;同时定位基准数量越少越好，以避免多基准引起的公差累积;还要在保证尺寸一致性的前提下，尽可能减少自由度的限制数量，减小工装夹具的设计难度。（3）夹紧迅速准确夹紧力选择需适中，夹紧力过大会破坏被焊工件的定位装置和几何形状，而夹紧力过小会导致夹紧后焊件松动滑移。夹紧位置的选择应均匀，避免薄壁零件因受力不均产生应力及变形。（4）焊接操作方便确保足够的焊接空间使焊接机器人运行不受阻碍，且便于操作人员工作。不能妨碍焊接工件装卸，以缩短装卸时间并减轻操作人员的劳动强度。（5）工艺性好设计夹具时需考虑工厂及其产品的实际情况如产量、工厂环境等，所设计的夹具应便于制造、安装、操作、检验、维修和更换易损零件。（6）快速换型工装夹具设计应考虑快速换型需求，以满足不同产品生产快速切换的需要，充分提高换线速度。
3.2智能焊接功能说明
在该智能焊接工作站项目的实际应用中采用了许多前沿的机器人焊接技术，下面对部分焊接技术进行简单介绍：（1）智能寻位功能：利用喷嘴或焊丝碰触工件，可确定真实焊缝位置，寻位精度±0.25mm。（2）电弧跟踪功能：系统实时对焊接中的电流、电压信号采样，根据因下料不规则及焊接过程中产生的变形分析得出的数据修改机器人路径，能够自行适应焊接过程中的工件变形。（3）临时停点自动恢复功能：焊接中发生电弧异常和暂时停止的时候，去除错误因素或者暂时停止原因后，在再启动时调用命令，自动从任意位置向电弧切断位置恢复，同时还可通过设定对于电弧切断位置的偏置量（以电弧切断位置为基准的焊接线方向的平移量），指定焊缝的重叠和焊接剩余部分。
4结语
综上所述，随着我国工业改革步伐的快速推进，我国社会工业发展也在不断进步，工业机器人焊接技术是时代发展的产物，也是现代化工业的必然趋势。
参考文献：
[1]于衡波.机器人激光焊接系统集成技术在汽车涡轮增压器生产项目的应用[J].中国高新科技，2018，（12）：58-61.
[2]侯小潘.焊接机器人与周边焊接设备的集成及遥控焊接技术[J].数码世界，2018，（5）：319.
（作者单位：安川首钢机器人有限公司）