柴油機零件焊接機器人工作站設(shè)計及焊縫成形質(zhì)量控制.pdf

1、本課題來源于國內(nèi)某大型企業(yè)的技術(shù)合作項目。課題的主要目的是針對柴油機零件生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)效率低、焊接質(zhì)量差、生產(chǎn)環(huán)境差的缺點，開發(fā)一個焊接機器人工作站，提高我國造船焊接技術(shù)水平，穩(wěn)定焊接質(zhì)量。其主要內(nèi)容包括焊接機器人工作站各組成部分的設(shè)計與選型、“L”焊縫成形質(zhì)量控制，多道多層焊焊縫成形質(zhì)量控制等。 本文設(shè)計了柴油機零件焊接機器人工作站，工作站主要由焊接機器人、焊接變位機、龍門式雙向滑軌、焊接工裝夾具、焊接電源、焊槍及清槍剪絲裝

2、置、送絲系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、電纜支架、焊縫尋位系統(tǒng)、焊縫跟蹤系統(tǒng)、安全系統(tǒng)組成。采用基于Open GL的編程將機器人運動學應(yīng)用于仿真系統(tǒng)中對焊接機器人的控制，證明了工作站滿足柴油機零件焊接要求。在分析“L”型焊縫拐角處的幾何約束基礎(chǔ)上，確定了行走角和焊槍噴嘴與工件距離為關(guān)鍵的焊縫質(zhì)量影響因素，并建立了最小行走角和最小焊槍噴嘴與工件距離數(shù)學模型，結(jié)合控制方程實現(xiàn)拐點前焊縫成形的控制，建立“L”型焊縫拐點前后焊槍姿態(tài)的轉(zhuǎn)換關(guān)系方程,提出了控制拐

3、點后焊縫成形的理論，得到良好的“L”型焊縫成形質(zhì)量。分析出多道多層焊后續(xù)焊道的空間位置變化是造成多道多層焊的焊縫成形問題的原因，通過對影響焊縫成形的熔池作用力的分析，提出焊接速度作為控制多道多層焊焊縫成形質(zhì)量的主要工藝參數(shù)，并由多道多層焊的填充策略，計算得到最佳的焊接速度，利用試驗得出二層三道焊最佳的偏移量，設(shè)計出柴油機零件模擬件，結(jié)合機器人運動特點，編程控制了柴油機零件模擬件多道多層焊的焊縫偏移量，實現(xiàn)了良好的多道多層焊焊縫成形。進行