HG785D板材盒型结构件机器人自动化焊接和变形控制方法技术

HG785D板材盒型结构件机器人自动化焊接和变形控制方法，属于载重车辆底盘车、吊机起落臂以及各类高强度承重梁的焊接技术领域，所要解决的技术问题是提供一种满足HG785D板材盒型结构件焊缝位置、尺寸精度一致性的机器人自动焊接技术，所采用的技术内容：按照以下步骤进行：一、激光切割盒型结构件的盖板、立板、底板、槽钢的外形成型，公差控制在±0.5mm内；二、将第一步激光切割后的零件外形校形，平面度控制在1mm内；三、通过装配定位装置将第二步校形后的零件装配成盒型结构件；四、机器人通过焊接定位装置将第三步装配后的盒型结构件焊接定位；五、机器人采用试板级成熟的焊接工艺参数对第四步定位后的盒型结构件进行焊接；本发明专利技术应用于盒型结构梁的自动化焊接。

【技术实现步骤摘要】

HG785D板材盒型结构件机器人自动化焊接和变形控制方法，属于载重车辆底盘车、吊机起落臂以及各类高强度承重梁的焊接

技术介绍
盒型结构件是产品中主要组成部分，由盖板、立板、底板和槽钢组成（具体结构、尺寸及焊缝要求见图1）。其主要材料选用为HG785D低合金高强度焊接结构用钢板，厚度为6mm、8mm（HG785D钢板力学性能见表1）。HG785D钢板是国内自主研制的一种焊接结构用低合金高强度钢板，该材料具有强度高、弹性大、机械性能及焊接性能优良等特点，常用于载重车辆底盘车、吊机起落臂以及各类承重梁等需要具备高强度、高抗弯性、高抗扭性、轻质和超重载等性能的焊接结构中。目前，该材料的焊接常用方法主要为焊条电弧焊、半自动气体保护焊，焊接方法落后，生产效率低下，而且焊接质量、焊接变形不易控制。近年来，航空航天、交通运输、海洋工程、电子电器等制造业的发展，极大地推动了焊接技术的发展，焊接机器人因具有焊接过程可控、焊接参数稳定、焊接速度高、生产易于实现柔性自动化、改善工人劳动条件等特点，显示出了极强的生命力，并作为先进制造也中不可替代的重要装备和手段，成为衡量一个国家、一个企业制造水平和科技水平的重要标志之一。为了提高产品焊接生产效率，提升焊接质量，减小焊接变形，减轻工人劳动强度，提升企业先进制造水平，有必要引进了机器人焊接系统来对HG785D钢板材质的盒型结构件开展机器人焊接研究，但是目前，机器人焊接主要应用于普通板材的焊接结构中，对于高强度钢板的焊接厂内停留在试板级研究水平，如何成功应用于产品焊接结构中尚缺乏研究。由图1我们可以看出，其结构为盒型结构，结构中主要有4道焊缝，长度为1070mm、1325mm，焊角高6mm，焊缝少，且焊角高度不大，但焊缝在结构长度、宽度方向对称，高度方向不对称，立板与盖板间焊缝距中心轴距离较大，立板与底板间焊缝距中心轴距离较小。根据结构特点及其装配要求，此类结构采用机器人焊接可能存在的问题主要有：a．零件外形尺寸偏差大及平面度差引起装配间隙过大，机器人无法焊接；b．零件长度预留不合理，焊接过程引起长度方向收缩后，导致后续与纵梁焊接时质量无法保证；c．焊接顺序安排不当带来的扭曲变形或上挠；d．目前常见的机器人焊接属于“试教-再现”式的机器人，智能化水平较低，主要按照程序的路径和要求进行操作。装配、焊接定位精度差，无法满足机器人重复定位要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种满足HG785D板材盒型结构件焊缝位置、尺寸精度一致性的机器人自动焊接技术。本专利技术中盒型结构件的结构为：两个立板并排设置，盖板位于两个立板的上方并与两个立板焊接在一起，两个立板的下部均开有槽形缺口，底板位于两个立板的下方并沿着两个立板的下边线与两个立板焊接在一起，两个立板靠近两端处均开有方形孔，相对的两个方形孔为一组，两组方形孔中均穿插固定有槽钢组件，所述槽钢组件为两个槽钢相对固定在一起。本专利技术要解决的就是盖板和立板之间、底板与立板之间焊缝的机器人自动焊接技术。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的
技术实现思路
： HG785D板材盒型结构件机器人自动化焊接和变形控制方法，按照以下步骤进行：一、分别将盒型结构件的盖板、立板、底板、槽钢的外形由激光切割成型，公差控制在±0.5mm内，分别根据盖板、立板、底板与和所述盒型结构件连接的其它结构件之间的组对关系及焊缝要求的不同，来确定立板、底板、盖板在长度方向上是否预留及预留长度；二、分别将第一步切割后的盖板、立板、底板、槽钢的外形校形，平面度控制在1mm内；三、通过装配定位装置将第二步校形后的盖板、立板、底板、槽钢装配成盒型结构件；四、机器人通过焊接定位装置将第三步装配后的盒型结构件焊接定位；五、机器人采用试板级成熟的焊接工艺参数对第四步定位后的盒型结构件进行焊接；焊接过程中先焊接距离中性轴较近的焊缝，再焊接距离中性轴较远的焊缝，并且所有焊缝均从同一方向开始焊接。所述第一步中，在立板、底板长度方向预留焊接收缩余量1mm，盖板长度方向不作预留。所述第三步中选择底板、立板作为定位基准，定位精度控制在±0.5mm内。所述第五步中的焊接过程中，先焊接盖板与两个立板之间的焊缝，后焊接底板与两个立板之间的焊缝。本专利技术和现有技术相比具有以下有益效果。一、机器人焊接属于“试教-再现”式的机器人，对结构件的焊缝位置、尺寸精度的一致性要求高，这就需要零部件具有较高的成形精度、装配精度和定位精度。因此确定合理的焊接工艺参数、零件成型精度、装配焊接顺序、装配焊接定位精度，是产品实现机器人自动化焊接和变形控制的关键。本专利技术从实现机器人自动化焊接和变形控制的关键所在及实际作业入手，分析了零件成型精度、装配定位精度及焊接定位精度等对焊接质量、生产效率的影响，通过采取激光切割控制零件精度，合理安排装配、焊接顺序，研制装配、焊接定位工艺装备等工艺集成方法，实现了HG785D盒型结构件机器人自动化焊接和变形控制，提高了产品生产自动化水平。二、盒型结构件结构件装配顺序可以采取三种：①T型→槽型→盒型；②槽型→盒型；③盒型，这三种方案中，按照构件刚度从大到小依次为③→②→①，依据刚度越大，焊接变形越小的原理，本专利技术采取了第三种装配，使得对焊接变形影响大大降低。三、本专利技术在焊接过程中先焊距离中性轴较近的焊缝，使得焊接变形较小；所有焊缝从同一方向开始焊接，能够避免产生扭曲变形。四、本专利技术选用加工精度高的底板、立板作为定位基准，定位精度控制在±0.5mm内，满足了装配定位精度、焊接定位精度，使得机器人自动化焊接能够顺利实现。五、机器人焊接选用试板级成熟的焊接工艺参数，有效保障了焊接质量。附图说明图1为盒型结构件的结构示意图。图2为图1的侧视图。图中，1为底板，2为立板，3为盖板。具体实施方式如图1、图2所示，HG785D板材盒型结构件机器人自动化焊接和变形控制方法，按照以下步骤进行：一、分别将盒型结构件的盖板3、立板2、底板1、槽钢的外形由激光切割成型，公差控制在±0.5mm内，分别根据盖板3、立板2、底板1与和所述盒型结构件连接的其它结构件之间的组对关系及焊缝要求的不同，来确定立板2、底板1、盖板3在长度方向上是否预留及预留长度；二、分别将第一步切割后的盖板3、立板2、底板1、槽钢的外形校形，平面度控制在1mm内；三、通过装配定位装置将第二步校形后的盖板3、立板2、底板1、槽钢装配成盒型结构件；四、机器人通过焊接定位装置将第三步装配后的盒型结构件焊接定位；五、机器人采用试板级成熟的焊接工艺参数对第四步定位后的盒型结构件进行焊接；焊接过程中先焊接距离中性轴较近的焊缝，再焊接距离中性轴较远的焊缝，并且所有焊缝均从同一方向开始焊接。所述第一步中，在立板2、底板1长度方向预留焊接收缩余量1mm，盖板3长度方向不作预留。所述第三步中选择底板1、立板2作为定位基准，定位精度控制在±0.5mm内。所述第五步中的焊接过程中，先焊接盖板3与两个立板2之间的焊缝，后焊接底板1与两个立板2之间的焊缝。所述第一步中焊接收缩余量预留与否以及预留长度确定时，组对关系及焊缝要求为：盒型结构件作为横梁，要与纵梁焊接在一起，盒型结构件中立板2、底板1与纵梁间焊缝为角焊缝，盖板3与纵梁间焊缝为单边坡口对接焊缝。本专利技术中根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
HG785D板材盒型结构件机器人自动化焊接和变形控制方法，其特征在于按照以下步骤进行：一、分别将盒型结构件的盖板、立板、底板、槽钢的外形由激光切割成型，公差控制在±0.5mm内，分别根据盖板、立板、底板与和所述盒型结构件连接的其它结构件之间的组对关系及焊缝要求的不同，来确定立板、底板、盖板在长度方向上是否预留及预留长度；二、分别将第一步切割后的盖板、立板、底板、槽钢的外形校形，平面度控制在1mm内；三、通过装配定位装置将第二步校形后的盖板、立板、底板、槽钢装配成盒型结构件；四、机器人通过焊接定位装置将第三步装配后的盒型结构件焊接定位；五、机器人采用试板级成熟的焊接工艺参数对第四步定位后的盒型结构件进行焊接；焊接过程中先焊接距离中性轴较近的焊缝，再焊接距离中性轴较远的焊缝，并且所有焊缝均从同一方向开始焊接。

【技术特征摘要】
1.HG785D板材盒型结构件机器人自动化焊接和变形控制方法，其特征在于按照以下步骤进行：一、分别将盒型结构件的盖板、立板、底板、槽钢的外形由激光切割成型，公差控制在±0.5mm内，分别根据盖板、立板、底板与和所述盒型结构件连接的其它结构件之间的组对关系及焊缝要求的不同，来确定立板、底板、盖板在长度方向上是否预留及预留长度；二、分别将第一步切割后的盖板、立板、底板、槽钢的外形校形，平面度控制在1mm内；三、通过装配定位装置将第二步校形后的盖板、立板、底板、槽钢装配成盒型结构件；四、机器人通过焊接定位装置将第三步装配后的盒型结构件焊接定位；五、机器人采用试板级成熟的焊接工艺参数对第四步定位后的盒型结构件进行焊接...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴海丽，张明新，王锐敏，朱志强，武增荣，申晨，赵洪志，
申请(专利权)人：长治清华机械厂，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：山西;14