「技能」机械人点焊自动化（附机械人点焊焊接工艺）

点焊是一种高速、经济的连接方法，它适于制造可以采取搭接、接头不哀求气密、厚度小于3mm的冲压、轧制的薄板构件。

点焊是把焊件在接头处打仗面上的个别点焊接起来,点焊哀求金属有较好的塑性。

1、点焊的根本知识

点焊常日分为双面点焊和单面点焊两大类。

双面点焊时，电极由工件的两侧向焊接处馈电。
范例的双面点焊办法是最常用的办法，这时工件的两侧均有电极压痕。
大焊接面积的导电板做下电极，这样可以肃清或减轻下面工件的压痕。

常用于装饰性面板的点焊。
同时焊接两个或多个点焊的双面点焊，利用一个变压器而将各电极并联，这时，所有电流利路的阻抗必须基本相等，而且每一焊接部位的表面状态、材料厚度、电极压力都需相同，才能担保通过各个焊点的电流基本同等采取多个变压器的双面多点点焊。

点焊常日采取搭接接头和折边接头，接头可以由两个或两个以上等厚度或不等厚度的工件组成。

在设计点焊构造时，必须考虑电极的可达性，即电极必须能方便地抵达工件的焊接部位。
同时还应考虑诸如边距、搭接量、点距、装置间隙和焊点强度诸成分。

边距的最小值取决于被焊金属的种类，厚度和焊接条件。
对付屈从强度高的金属、薄件或采取强条件时可取较小值。

点距即相邻两点的中央距，其最小值与被焊金属的厚度、导电率，表面清洁度，以及熔核的直径有关。

规定点距最小值紧张是考虑分流影响，采取强条件和大的电极压力时，点距可以适当减小。
采取热膨胀监控或能够顺序改变各点电流的掌握器时，以及能有效地补偿分流影响的其他装置时，点距可以不受限定。

装置间隙必须尽可能小，由于靠压力肃清间隙将花费一部分电极压力，使实际的焊接压力降落。
间隙的不屈均性又将使焊接压力颠簸，从而引起各焊点强度的显著差异，过大的间隙还会引起严重飞溅，许用的间隙值取决于工件刚度和厚度，刚度、厚度越大，许用间隙越小，常日为0.1-2mm。

单个焊点的抗剪强度取决于两板交界上熔核的面积，为了担保接头强度，除熔核直径外，焊透率和压痕深度也应符合哀求，焊透率的表达式为：=h/-c100%。
两板上的焊透率只许可介于20-80%之间。

镁合金的最大焊透率只许可至60%。
而钛合金则许可至90%。
焊接不同厚度工件时，每一工件上的最小焊透率可为接头中薄件厚度的20%，压痕深度不应超过板件厚度的15%，如果两工件厚度频年夜于2:1，或在不易靠近的部位施焊，以及在工件一侧利用平头电极时，压痕深度可增大到20-25%。

点焊接头受垂直面板方向的拉伸载荷时的强度，为正拉强度。
由于在熔核周围两板间形成的尖角可引起应力集中，而使熔核的实际强度降落，因而点焊接头一样平常不这样加载。
常日以正拉强度和抗剪强度之比作为判断接头延性的指标，此比值越大，则接头的延性越好。

多个焊点形成的接头强度还取决于点距和焊点分布。
点距小时接头会由于分流而影响其强度，大的点距又会限定可安排的焊点数量。
因此，必须兼顾点距和焊点数量，才能得到最大的接头强度，多列焊点最好交错排列而不要作矩形排列。

焊接担保须要强度的地方焊接的间距会比较近，但是考虑到可能会涌现的电焊分流的情形，焊点支配的时候应考虑其焊接不稳定性，以是并不是越近越多越好，合理支配焊点才能得到更好的效果，一样平常来说，三层焊焊点比两层焊焊点的间距稍远一点。

焊点的施加原则一样平常不超过5mm，焊接板厚比例不超过1:3，超过这个值会造成焊核不在焊点最中央，乃至焊穿薄板的可能。
三层焊焊接最厚跟最薄也不能超过1:3的原则。

焊点的多少应以连接强度是否知足须要为标准，过多、过密的焊点只能增加焊接的本钱，同时过密的焊点由于焊接分流的加大，焊接强度降落。

焊点位置是工艺和产品设计折衷的结果主要焊点位置应以CAE打算结果来设定，下表为不同料厚焊点剪切强度哀求：

焊接时，先把焊件表面清理干净，再把被焊的板料搭接装置好，压在两柱状铜电极之间，施加压力P压紧，当通过足够大的电流时，在板的打仗处产生大量的电阻热，将中央最热区域的金属很快加热至高塑性或熔化状态，形成一个透镜形的液态熔池。
连续保持压力P，断开电流，金属冷却后，形成了一个焊点。
镀锌钢板大致分为电镀锌钢板和热浸镀锌钢板，前者的镀层比后者薄。

点焊镀锌钢板用的电极，推举用2类电极合金。
相对点焊外不雅观哀求很高时，可以采取1类合金。
推举利用锥形电极形状，锥角120度-140度。

利用焊钳时，推举采取端面半径为25-50mm的球面电极。
为提高电极利用寿命，也可采取嵌有钨极电极头的复合电极，以2类电极合金制成的电极体，可以加强钨电极头的散热。

常日是根据工件的材料和厚度，参考该种材料的焊接条件表选取，首先确定电极的端面形状和尺寸。
其次初步选定电极压力和焊接韶光，然后调节焊接电流，以不同的电流焊接试样，经检讨熔核直径符合哀求后，再在适当的范围内调节电极压力，焊接韶光和电流，进行试样的焊接和考验，直到焊点质量完备符合技能条件所规定的哀求为止。

最常用的考验试样的方法是撕开法，优质焊点的标志是：在撕开试样的一片上有圆孔，另一片上有圆凸台。
厚板或淬火材料有时不能撕出圆孔和凸台，但可通过剪切的断口判断熔核的直径。
必要时，还需进行低倍丈量、拉抻试验和X光考验，以剖断熔透率、抗剪强度和有无缩孔、裂纹等。
以试样选择工艺参数时，要充分考虑试样和工件在分流、铁磁性物质影响，以及装置间隙方面的差异，并适当加以调度。

焊点直径的量取由长轴丈量数值加上与长轴垂直轴丈量值除2来打算，d=(a+b)/2

铝合金的点焊

铝合金的运用十分广泛，分为冷作强化和热处理强化两大类。
铝合金点焊的焊接性较差，尤其是热处理强化的铝合金。
其缘故原由及应采纳的工艺方法如下：

（1）电导率和热导率较高必须采取较大电流和较短韶光，才能做到既有足够的热量形成熔核；又能减少表面过热、避免电极粘附和电极铜离子向纯铝包复层扩散、降落接头的抗堕落性。

（2）塑性温度范围窄、线膨胀系数大 必须采取较大的电极压力，电极随动性好，才能避免熔核凝固时，因过大的内容拉应力而引起的裂纹。
对裂纹方向大的铝合金，如LF6、LY12、LC4等，还必须采取加大锻压力的方法，使熔核凝固时有足够的塑性变形、减少拉应力，以避免裂纹产生。
在弯电极难以承受大的定锻压力时，也可以采取在焊接脉冲之后加缓冷脉冲的方法避免裂纹。
对付大厚度的铝合金可以两种方法并用。

（3）表面易天生氧化膜，焊前必须严格清理，否则极易引起飞溅和熔核成形不良（撕开检讨时，熔核形状不规则，凸台和孔不呈圆形），使焊点强度降落。
清理不屈均则将引起焊点强度不稳定。

基于上述缘故原由，点焊铝合金应选用具有下列特性的焊机：

1）能在短韶光内供应大电流

2）电流波形最好有缓升缓降的特点

3）能精确掌握工艺参数，且不受电网电压颠簸影响

4）能供应价形和马鞍形电极压力

5）机头的惯性和摩擦力小，电极随动性好。

当前海内利用的多为300-600KVA的直流脉冲、三相低频和次级整流焊机，个别的达到1000KVA，均具有上述特性。
也有采取单相交流焊机的，但仅限于不主要工件。

点焊铝合金的电极应采取1类电极合金，球形端面，以利于压固熔核和散热。

由于电流密度大和氧化膜的存在，铝合金点焊时，很随意马虎产生电极粘着。
电极粘着不仅影响外不雅观质量，还会因电流减小而降落接头强度。
为此需常常修整电极。
电极每修整依次后可焊工件的点数与焊接条件、被焊金属型号、清理情形、有无电流波形调制，电极材料及其冷却情形等成分有关。
常日点焊纯铝为5-10点，点焊LF6，LY12时为25-30点。

防透铝LF21强度低，延性后，有较好的焊接性，不产生裂纹，常日采取固定不变电极压力。
硬铝（如LY11、LY12），超硬铝（如LC4、LC5）强度高、延性差，极易产生裂纹，必须采价形曲线的压力。
但对付薄件，采取大的焊接压力或具有缓冷脉冲的双脉冲加热，裂纹也不是不可避免的。

采取价形压力时，锻压力滞后于断电的时候十分主要，常日是0-2周。
锻压力加得过早（断电前），即是增大了焊接压力，将影响加热，导致焊点强度降落和颠簸。
锻压力加得过迟，则熔核冷却结晶时已经形成裂纹，加锻压力已无济于事。
有时也须要提前于断电时候施加锻压力，这是由于电磁气阀动作延迟，或气路欠亨顺造成锻压力提高缓慢，不提前施加不敷以防止裂纹的缘故。

2、点焊机器人系统

(1)机器人本体

(2)伺服/气动点焊钳

(3)电极修磨器

(4)管线包

(5)焊钳掌握电缆

(6)水气单元

(7)焊钳冷水管

(8)焊钳回水管

(9)点焊掌握器冷水管（空冷不须要）

(10)冷水机

(11)点焊掌握器

(12)机器人变压器

(13)焊接电缆

(14)机器人掌握器

(15)焊接掌握器通讯线缆

(16) (17) (18)机器人线缆

(19)伺服编码器线缆

(20)机器人示教器

(21)冷却水开关

(22)供电电源

根据白车身点焊焊钳负载及臂展的统计，一样平常哀求选择的机器人负载在180KG以上，臂展在2.5M以上就能知足大部分点焊工位的哀求，如果有换枪盘或内置管线包，则负载相应加大20KG。

焊接掌握器分为工频和中频两种，焊接掌握器有以下功能：

1、通过低级和次级闭环实现电流的精确掌握，掌握精度超越普通的同类产品，可有效避免焊点虚焊、焊穿等毛病。

2、焊点计数器功能，有效防止漏焊，并可自动进行电极修磨及电极寿命掩护，担保焊点直径。

3、独立监控焊核发展，并独立补偿实际焊核与哀求焊核的变革。

4、确保每个焊点直径。

5、自动补偿焊接扰动。

6、焊接过程中焊接韶光和电流自适应变革。

7、在线储存丈量数据及曲线。

中频焊接掌握器变压器更小更轻，能供应持续高能量，电流调度更快更精确，可运用于：镀锌板、高强度钢板、铝合金板、3层板焊接及大喉宽焊钳。

拥有紧凑的脉冲形式，没有感应损耗，小于1毫秒的调度，没有电流峰值，没有多余的冷却韶光，从而供应更高的能量，减少电极的热量和机器压力。
中频相较于工频电极寿命增加30 – 50%并供应20 – 32 % 的节能。

此外，中频焊接掌握器还有以下特点：焊接参数的精确调度（动态调度和自适应的调度）；没有材料过热（较少的飞溅）。

点焊钳：用于实现对焊接的工件（板材）的加压。
机器人利用的焊钳常日是变压器与钳体安装在一起，成为一个整体，称为“一体式焊钳”。
在实际运用中，须要根据打点位置的分外性，对焊钳钳体须做分外的设计，只有这样才能确保焊钳到达焊点位置。

机器人点焊钳必须与点焊工件所哀求的焊接规范相适应，基本原则是：

1、根据工件的材质和板厚，确定焊钳电极的最大短路电流和最大加压力；

2、根据工件的形状和焊点在工件上的位置，确定焊钳钳体的喉深、喉宽、电极握杆、最大行程、事情行程等；

3、综合工件上所有焊点的位置分布情形，确定选择何种焊钳，常日有四种焊钳比较普遍，即：C型单行程焊钳、C型双行程焊钳、X型单行程焊钳、X型双行程焊钳；

4、在知足以上条件的情形下，尽可能地减小焊钳的重量。

伺服焊钳相较气动焊钳的上风：

1、机器人与焊钳同步骤和运动，大大提高生产节拍

2、焊接中压力与热量同步增长，更可靠担保焊点质量

3、扩展工艺过程掌握

4、增强诊断及监控

5、简化焊钳设计，提高柔性

6、降落维修率，提高运行韶光

7、减少生产本钱（耗气，备件）

8、一个焊接循环后自动调度电极帽零位

9、换枪后检讨/调度焊钳，在断开伺服掌握时焊钳臂位移后可进行改动焊钳零位

减少生产节拍表示在:

1、使焊点间及障碍物的跳转路径最小化。

2、可随意缩短电极开口减小关闭焊钳韶光。

3、焊接开始旗子暗记发出后可更快更好的掌握加压。

4、焊接完成旗子暗记发出后可更快打开焊钳。

5、更快的变动焊接压力。

6、减小电极改换及修磨韶光。

7、换枪、电极修磨及改换后快速标定。

提高焊接质量表示在:

1、软打仗可实现极少的产品冲击

2、高精确度的可重复性加压

3、焊接中精确恒压掌握

4、更稳定的电极管理及掌握

增强诊断及监控表示在:

1、压力监控，防止压痕过深、焊点裂纹征象

2、电极帽诊断，监控电极磨损

3、电极修磨器状况

4、多层板的联结状态

5、换枪及急停后的位置诊断

简化焊钳设计，提高柔性：

1、焊接压力范围增大

2、无大开口及小开口限定，优化焊钳臂定位

3、不同事情站利用同一个焊钳设计，减少数量

4、电机集成化，减小焊钳质量

5、其高柔性便于在项目前期确定焊钳设计

降落维修率，提高运行韶光表示在:

1、更随意马虎进行缺点追踪

2.诊断及预防性保养

3、减少备件数量

4、打消平衡问题

减少生产本钱表示在:

1、耗宇量

2、电机帽花费

3、电机杆花费

4、维修用度

5、易于编程

伺服点焊平衡补偿技能

机器平衡

软件平衡

焊接位置改动：许可编程偏差+/-3mm

开释固定焊钳臂：可开释固定焊钳臂5mm

焊钳臂偏差补偿：可补偿焊钳臂偏差5mm

电极帽丈量及补偿 ：丈量电极帽并可补偿0-10mm 金属板的位置+/- 1 mm

水气单元：

电极修磨器：

常日在点焊生产时，电极上通过的电流密度很大，再加上同时浸染的比较大的加压力，电极极易失落去其原有的形状，这样对焊核的大小就不能很好的掌握；同时由于电极的导电面的氧化造成导电能力低落，点焊时通电电流值就不能得到很好的担保。
为了肃清这些不利成分对焊接质量的影响，必须利用电极修磨机定期对电极进行修磨。

管线包：

机器人管线包紧张是用于连接机器人终端实行器（换枪盘，焊钳等）运用而开拓的一套线束系统；该线束具备以下几种特点：

1、知足设备的运用功能

2、具有较好的利用寿命

3、只管即便不限定机器人的事情范围

4、便于安装和维修

以下是标准伺服点焊线缆包的联接办法：

末了我们分享几个标准点焊事情站的平面支配图，并欣赏一段机器人点焊自动化视频：