CN100581702C - 大尺寸对接连接型材的焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
一种自动焊接工艺，特别是大尺寸对接连接型材的焊接工艺，它利用单臂焊接机器人进行焊接，在装有长夹具的工装上整体装配大尺寸对接型材，对接坡口处在点固前预留间隙；用长夹具压卡待焊坡口两侧；工件正面焊缝从中间向两边焊接；焊完每道焊缝后，工件要在室温下冷却后再松卡长夹具，继续焊接下一道焊缝；正面所有焊缝焊完后，松卡长夹具，工件翻转后放在反装工装上，焊接前在工装的垫块上添加金属垫片，工件反面焊缝采用从两边向中间焊接的顺序，用长夹具将工件压卡到垫块上，控制中间焊缝的变形；所有焊缝的焊接方向一致。本发明较好地控制了大尺寸工件焊后的变形，减少了调修工作量；使自动焊接大尺寸型材操作简便易行。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动焊接工艺，特别是涉及一种大尺寸对接连接型材的焊接工艺。
背景技术
利用焊接机器人焊接大尺寸铝型材技术已成为轨道客车车体大部件焊接所用的一项常用技术。国外采用双臂焊枪机器人焊接，同时焊接两道焊缝，可以保证焊缝焊接的同步性和焊后变形的对称性，使工件焊后变形控制得比较均匀，同时焊接效率较高。但是，双臂焊枪焊接要求焊接过程中焊工必须同时跟踪两个焊接电弧，这对焊工的实际操作增加了困难，必须增加焊工；同时保证两台焊机均能正常工作，而且针对每道待焊焊缝需分别调整参数；而且，每一臂焊枪的焊接出现问题，双臂都必须停止焊接，这对设备本身也提出了一定的要求。
发明内容
本发明的发明目的是针对现有技术的缺陷，提供一种用单臂机器人控制焊接，能够较好地控制大尺寸工件焊后变形，减少调修工作量的大尺寸对接连接型材的焊接工艺。
实现上述发明目的采用以下技术方案：一种大尺寸对接连接型材的焊接及压卡工艺，包括长夹具，工装和垫块，利用单臂焊接机器人焊接，其工艺为：
(1)在装有长夹具的工装上整体装配大尺寸对接型材，对接坡口处在点固前预留约0.5mm间隙；
(2)点固坡口，点固段长度为60～70mm，点固间距0.5～1m；
(3)使用长夹具压卡待焊坡口两侧；
(4)工件正面待焊焊缝采用从中间逐渐向两边焊接的焊接顺序；
(5)每道焊缝完成焊接后，使工件在室温下彻底冷却，冷却完毕后再松卡长夹具，继续焊接下一道焊缝；
(6)待正面所有焊缝完成焊接后，松卡长夹具，将工件翻转后放置于反装工装上，焊接前在工装的垫块上添加不同厚度的金属垫片，为工件反面焊缝的焊接预置反变形量，反变形量从中间焊缝向两边焊缝逐渐减小；
(7)工件反面焊缝采用从两边向中间焊接的焊接顺序，随着逐渐向中间焊缝焊接，型材变形向上翘起，用长夹具将工件压卡到垫块上，控制中间焊缝的变形；
(8)所有焊缝的焊接方向一致，以保证焊件两端变形的均匀。
采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明用单臂机器人焊接减少了焊接过程中对焊接设备和操作者造成的压力，实现焊接的简便化和轻量化。而且，对于已经引进单臂焊接机器人的企业，在不改装原有设备的情况下，制定合理的焊接及压卡工艺，也能够将单臂焊接机器人应用于大尺寸型材焊接的生产。可以较好地控制大尺寸工件焊后的变形，减少调修工作量；可以使单臂焊接机器人焊接大尺寸对接连接型材对称焊缝处的变形均匀；使自动焊接大尺寸型材操作更加简便易行。
附图说明
图1为本发明的焊接顺序示意图。
图2为本发明工件正面组装示意图。
图3是本发明工件反面焊缝焊接前预置反变形量组装示意图。
图4为本发明工件中间焊缝工件压卡的侧视图。
图5是图4的俯视图。
图6为本发明工件次外侧焊缝工件压卡的侧视图。
图7是图6的俯视图。
图8为本发明工件最外侧焊缝压卡示意图。
图9是图8的俯视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细的描述。
本发明利用德国Cloos公司生产的QUINTO型单臂焊接机器人自动焊接大尺寸对接连接型材，其工艺如下：
(1)在装有长夹具12的工装上整体装配大尺寸对接型材，对接坡口处在点固前预留约0.5mm间隙，以防止焊接时，坡口处产生较大的错边。
(2)点固坡口，点固段长度为60～70mm，点固间距0.5～1m。
(3)使用长夹具12压卡待焊坡口两侧，长夹具12要距离坡口尽可能近，同时要保证焊枪能够自由通过而不被长夹具阻挡。
(4)工件14正面待焊焊缝采用从中间逐渐向两边焊接的焊接顺序，这种焊接顺序可以保证焊接应力逐渐向工件14外侧释放，而不残留在工件14中。
(5)每道焊缝完成焊接后，需使工件14在室温下自然彻底冷却，再松卡长夹具12，继续焊接下一道焊缝；
(6)待正面所有焊缝完成焊接后，松卡长夹具12，将工件翻转后放置于反装工装上，焊接前在工装的垫块16上添加不同厚度的金属垫片为工件14反面焊缝的焊接预置反变形量，反变形量从中间焊缝向两边焊缝逐渐减小。
(7)工件14反面焊缝采用从两边向中间焊接的焊接顺序，使外侧的焊缝先发生较小的变形，使长夹具12可以将工件14压卡至下面的垫块16上，以控制此道焊缝的变形。随着逐渐向中间焊缝焊接，变形积累到中间焊缝处，使型材变形向上翘起，由于中间型材处施加了较大的反变形量，垫块16最高，可以使长夹具12将工件14压卡到垫块16上，较好地控制中间焊缝的变形。
(8)所有焊缝的焊接方向应一致，以保证焊件两端变形的均匀。
实施例1，参见附图1，图1中的数字表示每道焊缝焊接的先后顺序，图中第1～5号焊缝在正面(第一面)焊接，第6～10号焊缝需将工件翻转使背面(第二面)朝上，再进行焊接。焊接前，先将单臂焊接机器人的焊枪调整至焊缝起始端处，设置一定的焊枪角度和高度，一般将焊枪角度调整到与工件14表面的夹角为78～82度，以保证工件14坡口处焊接熔合良好；然后，调用相应的程序，确定焊接的路径以及焊接电流、焊接电压、送丝速率、脉冲频率等焊接参数；程序调用后，焊枪起弧并开始沿设定的路径移动，即开始焊接操作；在焊接过程中，根据焊接电弧的状态及时调整相应的焊接参数，以保证焊接质量。依照附图1中的大部件型材正面的焊缝顺序1、2、3、4、5依次焊接。其操作过程是：用焊枪先焊焊缝的一端，再焊另一端，待焊枪焊至焊缝另一端处时，焊枪熄弧，停止焊接过程，然后按照焊接顺序继续焊接下一道焊缝。所有焊缝的焊接方向应保持一致。单臂焊接机器人的所有操作均通过手握的示校器(控制面板)完成。
实施例2，工件14首先正装装配，参见图2，图3，在装有长夹具12的工装15上整体装配大尺寸对接型材，对接坡口处在点固前预留0.5mm的间隙。然后用手工焊机点固坡口，点固长度65mm，点固间距1m。工件14组装时，以定位端11为基准，依次在工装15上组装工件14的六块型材。将工件14所有型材组对完成后，用螺丝顶紧装置13将工件14沿定位端11的方向顶紧，然后用长夹具12压卡待焊坡口焊缝两侧，工件14正面焊缝采用从中间1逐渐向两边2、3、4、5焊接的焊接顺序。待正面所有焊缝完成焊接后，松卡长夹具12，翻转工件14使第二面朝上，置于反装工装15上，如图3。图中长夹具12、工件14、垫块16、预置反变形量所用铝板17、水平基准面18。由于工件14的第一面已经焊接连接成为一个整体，所以第二面可不加定位和顶紧装置。第一面焊接完成后，工件整体呈一开口向上的抛物线状(“U”字形)；翻转后，中间焊缝1处向上凸出，所以中间焊缝1预置的反变形量最大，所加铝板17最厚，两侧焊缝2、3、4、5依次向外减少，对称焊缝预置的反变形量相同。具体的反变形量值依具体的焊接条件、工装压卡条件、型材本身等因素，根据工艺试验进行确定，如从中间到两侧的反变形量可预置为0-2mm-6mm-8mm-6mm-2mm-0。每道焊缝完成焊接后，需使工件14在室温下自然彻底冷却，再松卡长夹具12，继续焊接下一道焊缝。如图1，图3，工件反面焊缝6-10采用从两边向中间依次焊接的焊接顺序。其焊接顺序是6、7、8、9、10，即先焊工件反面焊缝采用从两边向中间焊接的焊接顺序，使外侧的焊缝6、7先发生较小的变形，使长夹具12可以将工件14压卡至下面的垫块16上，以控制此道焊缝的变形。随着逐渐向中间焊缝10焊接，变形积累到中间焊缝10处，使型材变形向上翘起，由于中间型材处施加了较大的反变形量，垫块16最高，可以使长夹具12将工件14压卡到垫块16上，较好地控制中间焊缝10的变形。为了保证焊件两端变形的均匀所有焊缝的焊接方向要一致。
实施例3，图4，图5是工件14中间位置焊缝长夹具12压卡方式的实施例，图6、图7是工件14次外侧位置焊缝的长夹具12压卡方式实施例，图7、图9是工件14最外侧位置焊缝的长夹具12压卡方式实施例。其中图4、图6、图8为工件14压卡的侧视图，图5、图7和图9为工件14压卡的俯视图；图5、图7和图9中方框内的标号为焊缝的焊接顺序标号，其中黑色方框中的数字表示当前待焊焊缝顺序号。焊接每道焊缝前，应按照图示将所有长夹具12压卡在工件14的对应位置，使长夹具12距离坡口尽可能近，同时要保证焊枪能够在两组长夹具12之间自由通过而不被长夹具12阻挡；在焊接过程中，不能松卡移动长夹具12，应保证长夹具12在工件14上作用的位置和压卡力不变；每道焊缝焊完后，必须待工件14在室温下彻底自然冷却后才能松卡长夹具12，以达到控制工件14焊接变形的目的，然后按照图示位置压卡下一道待焊焊缝两侧。
本发明利用单臂焊接机器人，焊接工件长度在6m以上的大尺寸铝型材，型材连接处均为对接焊缝。采用这种焊接及压卡工艺焊接大尺寸对接型材，焊后最大变形仅能达到4mm，对称焊缝变形量最大只差2mm。保证了较小的焊后变形量和较好的变形对称性。
Claims (1)
1、一种大尺寸对接连接型材的焊接工艺，其压卡使用长夹具和工装，工装具有垫块，其特征在于：利用单臂焊接机器人焊接，其工艺为：
(1)在装有长夹具的工装上整体装配大尺寸对接型材，对接坡口处在点固前预留0.5mm的间隙；
(2)点固坡口，点固段长度为60～70mm，点固间距0.5～1m；
(3)用长夹具压卡待焊坡口两侧；
(4)型材正面待焊焊缝采用从中间焊缝向两边焊缝焊接的焊接顺序；
(5)每道焊缝完成焊接后，型材要在室温下彻底自然冷却，冷却完毕后再松卡长夹具，继续焊接下一道焊缝；
(6)待正面所有焊缝完成焊接后，松卡长夹具，将型材翻转后放置于反装工装上，反装工装为在焊接前在工装的垫块上添加不同厚度的金属垫片，为型材反面焊缝的焊接预置反变形量，反变形量从中间焊缝向两边焊缝逐渐减小；
(7)型材反面焊缝采用从两边焊缝向中间焊缝焊接的焊接顺序，随着逐渐向中间焊缝焊接，型材变形向上翘起，用长夹具将型材压卡到垫块上，控制中间焊缝的变形；
(8)所有焊缝的焊接方向一致，以保证型材两端变形的均匀。
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