[发明专利]一种适于喇叭体结构拼接的机器人弧焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及弧焊技术领域，具体涉及一种适于喇叭体结构拼接的机器人弧焊方法。

背景技术

喇叭体作为雷达天线的典型结构之一，多用于低频段信号的发射与接收，是军工电子设备的重要组成部分，服役环境恶劣，要求焊缝不仅需要足够的连接强度，以抵抗应用环境的振动要求。同时还需具备较好的三防性能，即防盐雾、防湿热、防霉菌。

一般，喇叭体结构属于铝合金薄壁结构，喇叭体拼接需要保证内腔尺寸和表面精度，适于铝合金薄壁结构焊接的方法主要有新型熔焊、高能束焊和炉中钎焊。高能束焊主要有激光焊和电子束焊，采用高能量密度的热源对焊缝位置加热，使母材金属熔化后形成冶金连接。由于光斑尺寸及扫面形式的限制，通常对焊缝装配间隙有较高的要求，电子束焊还需要在真空条件下进行。设备一次投资大，从而提高了产品加工的工艺成本。炉中钎焊应用较为广泛的主要为氮气保护炉中钎焊和真空钎焊，真空钎焊由于制备周期长和对装夹的严格要求，长用于面积型焊缝。氮气保护炉中钎焊较适合喇叭体薄壁结构的焊接，配合丝状钎料沿钎缝的润湿铺展，形成喇叭片之间的连接。然而，铝合金炉中钎焊用钎料为铝硅共晶钎料，其熔点接近铝合金母材，长时间高温加热弱化了铝合金性能。由于钎焊过程的需要，通常采用钎焊性较好的LF21铝合金，从而限制了喇叭体材料的使用范围。为了促进钎料的润湿铺展，通常需选用氯化物钎剂。氯离子在服役条件下容易在钎缝位置形成原电池腐蚀，使钎焊后需对残留钎剂进行清理，劳动强度大且不能保证完全清理干净。喇叭体结构由于制备周期较长和三防的隐患，其拼接技术亟待升级。

机器人弧焊方法在机械手工作站的基础上配备弧焊系统的焊接技术，利用机械手的柔性自适应特征自动寻缝形成焊接，常用于“多品种，小批量”结构产品的生产。机器人焊接的轨迹控制方式有士教再现、离线编程和自主编程三种，离线编程和自主编程由于相关传感技术应用的限制目前还停留在实验室研究阶段，士教再现是工业生产中焊枪轨迹控制的主要方式。士教编程是由技术人员引导，控制机器人末端的位置与姿态，记录机器人作业的程序点，然后插入所需的机器人命令来完成焊接程序的编制。由于机器人程序算法固化于机器人控制系统，如何引导机器人末端确定作业的程序点成为机器人焊接轨迹控制准确性和士教编程效率的关键。

对于空间复杂焊缝或多品种的产品对象，士教编程一方面需保证相同产品批量生产的士教程序点的重复精度，另一方面需要快速转换，减少冗余过渡点的士教，提高士教编程效率。

新型弧焊技术是在传统弧焊的基础上改进而成的弧焊系统，通过改变电流波形控制熔池特征，以实现能量的精确控制。由于弧焊技术在生产周期和产品适应性方面的优势，被认为是稳定质量和提高生产效率的关键。如果能利用机器人弧焊方法对喇叭体进行焊接，将是十分有意义的。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种适于喇叭体结构拼接的机器人弧焊方法，包含下列步骤:

S1：在待装配喇叭体板材两两拼接，所述拼接头设置突出部，所述突出部用作拼焊过程的焊缝填充材料；

S2：将待装配喇叭体板材装配固定；

S3：焊接空间点阵设置；

所述焊接空间点阵的点包括：起始点、各个焊缝对应的焊枪姿态点、各个焊缝的初始起弧点及初始收弧点；

S4:根据焊接空间点阵确定焊枪路径并储存到弧焊机器人；

具体为：以各个焊缝为单元编制弧焊机器人的焊接路径控制程序，所述各个焊缝的焊接路径为：起始点→焊枪姿态点→初始起弧点→焊缝路径→初始收弧点→焊枪姿态点→起始点；

S5：配备弧焊系统的弧焊机器人根据存储的焊接路径依次对每个焊缝施焊。

所述起始点位于喇叭体小开口端几何中心正上方。

所述各个焊缝的焊枪姿态点位于起始点的四周，该焊枪姿态点使焊枪姿态与待焊焊缝所在平面垂直。

所述各个焊缝的初始起弧点靠近该焊缝位于喇叭体大开口端的一端，所述初始收弧点靠近焊缝位于所述喇叭体小开口端的一端。

所述焊接空间点阵的点还包括各个焊缝的精确起弧点、精确收弧点，所述精确位置起弧点、精确位置收弧点是根据步骤S2的工件装配误差在初始位置起弧点、初始收弧点基础上进行调整而成，步骤S4中所述各个焊缝的焊接路径为：起始点→焊枪姿态点→初始起弧点→精确起弧点→焊缝路径→精确收弧点→初始收弧点→焊枪姿态点→起始点”。

进一步地，在步骤S5之前，所述各个焊缝两端部分进行自熔焊，所述焊缝路径位于两端的自熔焊区域之间。

进一步地，所述自熔焊区域沿着焊缝长度方向的长度为10 mm ~12mm。