铝合金空间焊缝的机器人焊接离线编程及焊接工艺

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151100165硕士学位论文（学生类别：全日制学术型硕士研究生学科名称：材料科学与工程论文题目：铝合金空间焊缝的机器人焊接离线编程及焊接工艺英文题目：RobotWeldingOff-lineProgrammingandWeldingProcessofAluminumAlloySpaceWelds学生姓名：胡斯楞导师姓名：韩永全教授二○一八年六月内蒙古工业大学硕士学位论文摘要随着焊接机器人技术的不断发展，焊接机器人在空间焊缝的实际焊接当中应用极为广泛，比如管-管、管-球、管-板等相贯线

2、的焊接，球罐的焊接，压力容器的焊接，石油平台导管架管道的焊接等。但是在当前的生产过程中，焊接机器人仍以在线示教编程为主，再加上零件的复杂性和环境的特殊性对焊接机器人的编程提出了苛刻的要求；而机器人离线编程技术以其众多优势，弥补了在线示教编程的不足。本文介绍了空间物体的位置和姿态的描述方法和空间坐标系之间的转换方式。根据相贯线模型推导出了相贯线的数学方程，同时建立了空间焊缝和焊枪的位置与姿态模型。根据角焊缝的焊接特点给出了船形焊接角度的计算方法，并通过D-H法建立了KR60HA机器人连杆坐标系并推导出了正逆运动学求解方法。采用KUK

3、ASimPro和KUKAOfficeLite软件，构建了KR60HA机器人的离线编程工作站。根据船形焊接角度，采用CIRC运动指令编辑了KR60HA机器人与变位机协调配合的相贯线行走轨迹程序；同时实现了运行轨迹的仿真、碰撞检测及程序文件的生成。对比了轨迹规划前后的机器人关节角度变化；通过关节空间规划方法有效地解决了KR60HA机器人的A4-A6关节角度在相贯线的1/4焊点上变化幅度大的问题。分析了虚拟工作环境的坐标系与实际工作环境的坐标系之间的误差，并给出了一种基于理想状态下求解实际坐标值的计算方法。该计算方法的计算结果几乎与软件

4、中的坐标值相等；通过该计算方法有效地提高了KUKASimPro的离线编程效率。研究了焊接参数和机器人运行轨迹对相贯线焊缝成形的影响。当MIG电流为135A、平均焊接速度为498.5mm/min时，运行至相贯线的3/4时工件已被烧穿；当MIG电流128A和120A，平均焊接速度分别为608.3mm/min和629.5mm/min时，在相贯线焊缝的起始阶段、1/4段和最后阶段出现了未熔合、焊缝不连续和熔池未填满等缺陷；当MIG电流和平均焊接速度分别为120A和629.5mm/mim时，采用规划后的运行轨迹程序获得的相贯线焊缝成形连续，

5、具有较均匀的鱼鳞纹。关键词：空间焊缝；弧焊机器人；离线编程；误差分析I内蒙古工业大学硕士学位论文II内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractWiththecontinuousdevelopmentofweldingrobottechnology,weldingrobotsarewidelyusedintheactualweldingofspaceweld,suchastheweldingofpipe-tube,tube-ball,tube-plateandotherintersectinglinesweldin,spherica

6、ltankwelding,pressurevesselwelding,oilplatformpipepipeweldingandsoon.However,inthecurrentproductionprocess,theweldingrobotisstillbasedononlineinstructionprogramming,andthecomplexityofthepartsandtheparticularityoftheenvironmentputforwardthestrictrequirementsfortheprogr

7、ammingoftheweldingrobot,andtherobotoff-lineprogrammingtechnologyhasmadeuptheshortcomingsoftheonlineteachingprogrammingwithitsmanyadvantages.Thispaperintroducesthedescriptionmethodofpositionandattitudeofspaceobjectandthewayoftransformationbetweenspacecoordinates.Accord

8、ingtotheintersectinglinemodel,themathematicalequationofintersectinglineisderived,andthepositionandattitudemodelofspaceweldin