自动化焊接领域（焊接自动化项目实例分析及优势）

本文从焊接自动化项目的三个方面，方案的前期设计，工装夹具说明，场地布局及节拍进行分析和阐述说明。

焊接机器人的选型

机器人常规为6 轴机器人（工装夹具使用的为7 轴或多轴均为外部轴，配合机器人的制造所使用），根据焊接产品的工艺需求（MIG,MAG,TIG,SUP,CO2 等）、尺寸参数（臂展长度、载重量等）、结构状态进行设备型号的选择。本次举例选择ABB 1410-5/1.44 型机器人，配合MAG 焊接工艺，来对电梯下梁产品进行焊接，具体参数信息见表1。

表1 焊接产品信息 （单位：mm）

需要根据具体的参数信息、工艺信息，选择机器人型号，产品最大尺寸为1400mm，选择机器人型号为ABB1410-5/1.44 ，即可覆盖产品尺寸规格变化范围，同时考虑机器人的重复定位精度，是否在控制范围内。机器人轨迹图及参数信息见图1。

图1 机器人轨迹图参数信息

在初步选择机器人型号的同时，需要考虑到，因布局和产地的限制，需要查阅机器人的功能说明表和轨迹图，确保焊接的可达性，避免降低工作效率，目前可以通过机器人示教软件进行生产模拟和仿真，对机器人的焊接范围，产品空间位置摆放，进行项目的前期评估和确认，提前对机器人生产带来的问题进行识别和改进。

焊接工装

焊接工装对项目整体进度起到了重要的作用，工装设计是一门学科，需要经验的积累，机械、电气知识的积累以及对产品的深度认识，在此不过多进行阐述，只是提供一种思路，应对焊接工装的设计。同时为了提高产品散热和刚度，常用紫铜和合金材料来制作特殊的衬垫（图2、图3）。

图2 特殊材料模块

图3 紫铜材料模块

外部轴变位器

变位器作为机器人外部轴来进行使用，它的定位精度、翻转、回转精度都直接影响了机器人的重复定位精度和焊接质量，影响着产品最终的质量。变位器参数信息表见表2。

表2 变位器参数信息表

焊接系统配置

根据焊接项目要求，焊接系统中应包含：焊接电源、送丝机、焊枪、冷却系统（有些集成在焊接电源中）、清枪、剪丝系统、防撞系统，如有特殊需求，可考虑增加激光巡位、视觉跟踪、原点TCP 校准等设备辅助系统来提高焊接的质量和效率。

项目存在的问题分析

任何的自动化项目都会存在问题和挑战，在此挑选了常规过程中易发的几个问题进行说明。

焊缝可达性不足

如上述介绍，项目评估前因识别的不全面及工装设计滞后，导致项目在验收阶段发现焊接过程中存在有些焊缝无法完成焊接，或因为焊接位置不适合（如由船型焊更改为立向下焊接），导致产品的焊接质量不良。所以焊接前的仿真模拟，以及对机器人说明书的理解都是必要的。

机器人焊接工艺的选择

机器人的焊接工艺（例如焊接参数、焊接顺序等）不同于人工焊接，机器人的输出参数较为稳定，人工操作的焊接参数，可能无法照搬到机器人上来使用，如照搬参数和工艺，可能会带来焊接变形增加，所以针对机器人制造的特殊性，需要根据项目考虑重新评估焊接工艺。

焊接原材料的管理

机器人对原材料的变化十分敏感，所以使用机器人焊接，需要考虑对焊接的原材料进行控制，所以企业和项目管理人对机器人的理解，不能仅停留在机器替代人工生产的角度。

自动化焊接的优势有哪些？

焊接机器人凭借自身几大优势，在“ 智能工厂 ”崭露头角，在高质量、高效率的焊接生产中，发挥了极其重要的作用。有几大优势：

01、提高焊接效率

焊接加工是中国制造企业最主要的加工手段之一，以焊接工艺为主导的制造企业焊接工时约占产品制造总工时的10%-30%，焊接成本约占产品制造总成本的20-30%，企业从事焊接工作的人员数量约占全体员工的20-30%。

提高焊接加工的自动化水平，对企业节约成本，提高效率并实现可持续性高速发展具有重要意义。以工程机械典型结构件为例，焊接机器人工作站的工作效率为手工焊接的5倍，大幅提高生产效率的同时降低了操作者的劳动强度。

02、提升产品质量

在采用手工焊接工艺的制造过程中，人工控制焊接过程（起弧、收弧、焊接轨迹及参数设置等）的不准确、不稳定导致焊缝成型不好，容易在焊接部位产生气孔、裂纹、未熔合等缺陷。

在采用自动化焊接工艺的制造过程中，电弧燃烧稳定，连结处成分均匀，焊缝成型好、焊缝接头少、填充金属熔敷率高。

焊接工艺参数实现了自动化的存储与输出，可以保证工艺参数的准确性，保证特殊焊接要求的实现和焊缝质量的重现性。

由于焊接自动化在提升产品质量方面具有优势，自动化焊接已经开始逐步取代手工焊接成为焊接加工的主要方法。

03、降低营运成本

随着劳动力成本的不断上升，焊接自动化装备性能、效率的不断提高以及价格的逐渐降低，自动化焊接和手工焊接相比较长期来看具有成本优势。

同时，焊接自动化装备具有的高效率、高稳定性优势使得制造厂商可以较快的收回焊接系统的投入成本并提高焊接质量。

04、改善操作环境

手工操作的焊接作业被公认为是一种有害的作业工种，2002年由卫生部和劳动保障部公布的我国法定职业病目录中，正式列入了电焊工尘肺、电光性眼炎等焊接职业病，同时还列入了对焊接职业可能产生危害的锰及其化合物中毒、一氧化碳中毒、职业性放射性疾病、电光性皮炎及金属烟热等职业病。

焊接自动化装备将手工操作变为自动化机械操作，操作工人远离焊接现场，能够避免上述职业病的发生，同时工人劳动强度也得到了极大降低。通过焊接自动化装备与自动传输系统、自动化检测等其他系统的配套，可组成自动生产线，能够极大改善生产车间内的整体环境状况。

结束语

接下来焊接自动化行业在未来几年的发展方向是：由单机由单机焊接自动化装备到数字化焊接车间实现点线面的阶段式发展。焊接自动化装备通常集焊接工艺，自动控制、精密机械设计制造等多种技术于一体，随着自动化、智能化、数字化等技术的日益发展和广泛应用，焊接自动化正在由单机焊接自动化装备向焊接自动化生产线和数字化焊接车间发展。

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