[发明专利]一种集箱大管座马鞍形轨迹自动化焊接方法

权利要求书

1.一种集箱大管座马鞍形轨迹自动化焊接方法，其特征在于，包括以下工序：

（1）获取工件参数，包括母管和与其相连的接管的外径、厚度；

（2）设定焊道截面参数以及母管与接管之间的装配间隙G；

（3）坡口加工：根据焊道截面参数和装配间隙G，按照等截面坡口角度设计原则，确定接管与母管相贯线不同位置处的坡口角度，根据不同的坡口角度，对所述接管的接头处进行切削加工，以符合焊接装配要求；

（4）将步骤（1）中的工件参数、步骤（2）中的焊道截面参数和装配间隙G、步骤（3）中的坡口角度以及拟采用的焊接工艺的相关工艺参数输入数控焊接系统，计算出采用多层多道焊时焊枪末端的位姿数据；

（5）在步骤（4）所述的焊接工艺条件下，由数控焊接系统根据步骤（4）得到位姿数据控制焊枪在坡口区域进行连续分层焊接。

2.根据权利要求1所述的一种集箱大管座马鞍形轨迹自动化焊接方法，其特征在于，步骤（3）中，坡口加工包括以下步骤：

a）确定接管与母管相贯线的肩部的最小V形坡口角度；

b）根据焊道截面参数和装配间隙G确定肩部坡口截面积，以该肩部坡口截面积作为标准截面积，确定接管与母管相贯线的不同位置处接管的坡口角度；

c）根据不同位置处的坡口角度的大小，对接管的连接处进行切削加工。

3.根据权利要求2所述的一种集箱大管座马鞍形轨迹自动化焊接方法，其特征在于，所述焊道截面参数包括焊道截面在接管上的宽度a以及焊道截面在母管上的宽度b；其中，b为接管厚度的2.5倍。

4.根据权利要求1所述的一种集箱大管座马鞍形轨迹自动化焊接方法，其特征在于，步骤（4）中，数控焊接系统按照以下方法计算焊枪末端的位姿数据：

将整个焊道截面按三角形计算，其中第一层焊道截面按三角形计算，后续各层最上一道焊道截面按不等边梯形、自上而下其他各道焊道截面按若干等边菱形计算，由焊接工艺的相关工艺参数计算得到单个焊道的截面积，由此得到焊道总数，而后按照等差数列求和的方式计算得到焊道层数，并将每个菱形或梯形的左下角点的位置坐标作为焊枪焊接时焊丝末端的坐标，从而得到与第一层焊道平行的不同层道上的焊接轨迹；每层焊道上最上一道焊道焊枪角度为坡口角度的二分之一，自上而下第二道焊道焊枪角度为（50-γ）度，γ是依据经验值设定的常量，其余各道焊道焊枪角度为50度，最终得到焊枪末端的位姿数据。

5.根据权利要求1或4所述的一种集箱大管座马鞍形轨迹自动化焊接方法，其特征在于，数控焊接系统采用焊接机器人系统。

6.根据权利要求1或4所述的一种集箱大管座马鞍形轨迹自动化焊接方法，其特征在于，焊接工艺为直流反接条件下的MAG焊，相关工艺参数为：焊丝直径1.2mm，焊接电流280-300A，焊接电压29-31V,焊接速度500mm/min。

7.根据权利要求6所述的一种集箱大管座马鞍形轨迹自动化焊接方法，其特征在于，MAG焊保护气成分为Ar：CO₂，气体流量为22-25L/min。

8.根据权利要求1所述的一种集箱大管座马鞍形轨迹自动化焊接方法，其特征在于，步骤（5）中，使用电弧跟踪传感器矫正第一层焊道轨迹，以矫正后的第一层焊道轨迹为多层多道焊的基本轨迹，然后在此基本轨迹上进行轨迹的偏移，形成多层多道焊的其他实际轨迹。

9.根据权利要求8所述的一种集箱大管座马鞍形轨迹自动化焊接方法，其特征在于，焊接时，在焊抢的移动同时转动母管，使熔池处于水平位置。

10.根据权利要求1所述的一种集箱大管座马鞍形轨迹自动化焊接方法，其特征在于，接管内设有10-15mm厚的衬管。