机器人技术基础及应用 课件 项目六 工业机器人典型应用+任务三 工业机器人点焊应用

机器人技术基础及应用教研室：机器人技术

项目六

业机器人典型应用

任务三

工业机器人点焊应用目录任务工单2任务提出1任务准备3任务总结5任务实施4一、任务提出任务提出

在汽车智能制造体系中,工业机器人点焊工艺是构建柔性生产线的核心自动化技术支撑。在此领域中,点焊工业机器人以高精度定位、高节拍作业与多机强协同控制为典型技术特征,从而实现白车身焊装环节的柔性化工艺需求。通过本任务的学习,可以掌握工业机器人点焊的工艺原理与流程,并了解其发展情况、使用场合和针对不同作业场合工业机器人点焊工艺设备的组成。二、任务工单三、任务准备（一）思维导图三、任务准备（二）知识详解1.点焊工艺原理及工艺流程

点焊属于电阻焊(RW)的一种,通过“电流流经工件接触处产生电阻热,结合电极压力使金属局部熔化并凝固形成焊点。其原理可拆解为“电阻产热—塑性变形—冶金结合”三个关键过程,核心遵循焦耳定律。

三、任务准备（二）知识详解1.点焊工艺原理及工艺流程①工艺原理核心原理:遵循焦耳定律Q=I2Rt(Q:热量,I:电流,R:电阻,t:通电时间)。关键过程:“电阻产热—塑性变形—冶金结合”三个阶段。②工艺流程预压:电极对工件施加初始压力,确保接触良好。焊接:焊接控制器控制电流I和时间t,产生电阻热熔化母材。维持:保持压力,使焊点在冷却过程中成型。休止:解除压力,准备下一次焊接。三、任务准备（二）知识详解2.工业机器人点焊工艺使用场合适用工件:可连接多种金属板材,包括钢板、铝板、铝合金板、铜板等。应用限制:对接头的形状、材质、位置等存在一定要求。应用场景:适用于局部平面、形状规则且相邻的板材连接场景,例如车身件、箱体、电器壳体等。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成点焊系统分类:按技术原理划分,传统乘用车车身点焊系统主要分为：工频点焊系统中频点焊系统点焊工作机理:先将三相交流电通过全波整流转化为直流电,再利用大功率开关器件组成中频逆变单元,将直流电逆变为1kHz以上的交流电,供给中频焊接变压器，再经中频变压器变压整流，实现焊接。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成机器人点焊系统组成:工业机器人本体焊接控制器集成了焊接变压器的焊钳三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成（1）焊接控制器在中频点焊技术中,焊接控制器通过特定电路转换实现焊接变压器的能量供给,通过闭环反馈机制实时调节焊接参数,进而实现焊接工艺。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成（2）机器人焊钳核心功能:机器人焊钳主要承担焊接压力调控、直流电供电及焊接执行三大核心功能,通过精密的机械与电气协同,实现高质量焊接作业。本体结构分类:X型焊钳,C型焊钳。压力调节方式分类:普通气动焊钳、气动伺服焊钳、电动伺服焊钳。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成（2）机器人焊钳

①C型焊钳和X型焊钳在乘用车车身焊接中,C型焊钳的工作轨迹呈直线,常用于焊接形状相对规则且空间有限的工件,X型焊钳的工作轨迹为弧线,特别适合乘用车前围、轮罩、地板等形状不规则、需要迂回避障或工件较大的焊接场合,二者的具体选用需结合仿真效果来确定。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成（2）机器人焊钳

②气动焊钳与电动焊钳普通气动焊钳通过气缸行程实现焊钳的打开与关闭。该焊钳一般具备2个行程、3个位置,即闭合位(基于压力检测)、小口位(多用于近距离过渡场景)和大口位(适用于远距离或与工件存在干涉的场合)。此外,考虑到示教位置、工件一致性、电极修磨等因素,通常会配备一个平衡缸,以保证焊点压力稳定并减少工件焊接变形。伺服气动焊钳的结构与普通气动焊钳相似。其通常采用12bar气压配合伺服阀进行控制,伺服阀的指令直接由机器人给出,多数情况下会结合底层文件,将其作为机器人的虚拟外部轴使用。能够在机器人的过渡轨迹中随时调整焊钳开口大小,从而节省生产节拍,并且对焊接给定压力的响应速度也优于普通气动焊钳。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成（2）机器人焊钳

②气动焊钳与电动焊钳电动焊钳采用电动机搭配丝杠的驱动方式。其控制模式通常作为机器人的外部轴,也可由焊接控制器直接控制。相较于气动焊钳,电动焊钳无须设置平衡系统,但需根据电极修磨情况对位置进行补偿,以确保焊接效果。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成（3）工业机器人典型负载选择:结合焊钳的质量与惯量,普遍采用重载机器人。乘用车领域一般选用200kg级及以上工业机器人,商用车领域由于焊钳的喉宽、喉深等尺寸往往大于乘用车,因此焊钳自重也较大,必要时可选择360kg级及以上工业机器人。其他适配硬件:配套焊接管束等硬件组件,确保焊钳与机器人之间的气路、电路及冷却水系统的稳定连接,满足不同焊钳的动力传输与散热需求。工艺软件包:根据焊钳类型(普通气动焊钳、气动伺服焊钳、电动焊钳),需在机器人控制系统中搭载对应的焊接工艺软件包,实现压力控制、轨迹规划等功能的协同。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成（4）周边设备①水气介质相关设备工位水气单元(HIP):冷却水、焊接及夹具用压缩空气经车间管道到达工位后,通过工位水气单元(HIP)实现工作站整体水、气介质的控制;主要包括冷却循环水的控制,焊接用压缩空气(12bar)、夹具用压缩空气(bar)的控制、流量监视;相应模块、阀岛作为主控PLC的设备。机器人水气单元(RIP):包括冷却循环水的控制、机器人所需的气路的控制、相应水、气检测传感器等;相应模块、阀岛作为对应机器人的设备;普通气动焊钳的比例阀多放在RIP上。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成（4）周边设备②修磨器电极帽修磨:每隔一定数量的焊接点数,需对电极端部进行修整,消除塑性形变产生的不良影响。每次修磨后,电流步增过程重新计数。但需注意,电极修磨本质为铣削过程,持续修磨会使电极不断缩短,可能引发位置补偿不足或过度铣削导致漏水问题。电极帽更换:当电极经历一定次数的修磨后,其长度与性能已无法满足焊接需求,此时需及时更换电极帽,以确保焊接作业的正常开展。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成（4）周边设备③其他周边设备工件定位夹具:用于精准固定待焊工件,确保焊接位置精度,可根据工艺、节拍需要配合翻转台、交换台使用。工位安全装置:安全围栏、光栅、区域扫描光电等作为重要的安全防护装置,可有效隔离作业区域,防止人员误入引发安全事故。电气控制系统:负责对整个点焊工作站安全设备、夹具动作、工作流程等进行控制并实现人机交互和必要数据存储与追溯。其他选配设备:在自动化程度要求较高的生产场景中,通常会结合搬运机器人、机械化输送设备等完成工件的上下料操作,以提升生产率。四、任务实施1.选择题(1)点焊工艺的原理可拆解为“()—塑性变形—冶金结合”三个关键过程。A.焊接压力B.电阻产热C.焊接电流D.焊接电阻(2)以下属于点焊工艺流程不包括()。A.预压B.焊接C.维持D.失电

（3）点焊系统技术原理划分,传统乘用车车身点焊系统主要分为()点焊系统与中频点焊系统。A.工频B.高频C.超频D.以上都不是

四、任务实施2.填空题（1）点焊工艺流程中，_______是保持压力，使焊点在冷却过程中成型。（2）主流的机器人点焊系统由工业机器人本体、_______、集成焊接变压器的焊钳三大核心模块构成。（3）机器人_______作为机器人点焊系统的核心执行单元，其工作原理基于焊接压力调控与电流传输机制。

四、任务实施3.判断题(1)相较于工频点焊系统,中频点焊系统因具备焊接电流稳定、能量利用率高、电极寿命长等显著优势。（

）

(2)机器人焊钳主要承担焊接压力调控、直流电供电及焊接执行三大核心功能,通过精密的机械与电气协同,实现高质