机器人技术基础及应用 课件 项目六 工业机器人典型应用+任务四 认识工业机器人弧焊应用

机器人技术基础及应用教研室：机器人技术

项目六工业机器人技术典型应用

任务四

认识工业机器人弧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，工业机器人弧焊工艺是构成柔性生产线的核心自动化技术基础。该领域内，弧焊工艺机器人以高精度轨迹控制、高节拍连续作业与多机协同联动为典型技术特征，通过电弧传感与轨迹规划技术的深度融合，满足白车身焊装环节的柔性化工艺要求。通过本任务的学习，可以了解工业机器人弧焊的工艺原理与流程、发展情况、使用场合，以及针对不同作业场合工业机器人弧焊工艺设备的组成。二、任务工单任务工单项目名称项目六

工业机器人典型应用任务名称任务四

认识工业机器人弧焊应用实训场地

实训设备

学

时

班

级

学号

姓

名

工位号

知识目标（1）了解工业机器人弧焊工艺原理与工艺流程。（2）了解工业机器人弧焊工艺使用场合。（3）了解工业机器人弧焊工艺设备组成。技能目标（1）能够列举工业机器人弧焊工艺设备组成。任

务

内

容1.工业机器人弧焊工艺的工艺流程。

2.工业机器人弧焊工艺主要应用领域。

3.工业机器人弧焊工艺的主要设备。

三、任务准备（一）思维导图三、任务准备（二）知识详解1.弧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：“电弧产生——热量传递——金属熔合——冷却结晶”四个阶段。三、任务准备（二）知识详解1.弧焊工艺原理及工艺流程（2）工艺流程

引弧：通过特定方式使电极（焊丝/钨极）与工件之间建立电弧的过程。

焊枪姿态控制：通过调节焊枪的空间角度、高度、行走方向及与工件的相对位置。

熔池观察：过实时监测熔池状态可调整焊接参数、控制焊缝成形并预防缺陷。

断弧/接头处理：不同焊接方式，处理方式各异。

收弧：通过规范操作填满弧坑、防止金属氧化，避免缩孔、裂纹等缺陷。

三、任务准备（二）知识详解2.工业机器人弧焊工艺使用场合

汽车制造领域：主要用于底盘框架、车门侧板、车身纵梁等关键结构件的连接。

钢结构与重工领域：常用于厚板对接、角焊缝等场景。如通过多层多道焊工艺对大型钢结构件进行环缝焊接；针对储罐、管道的现场焊接，结合焊缝跟踪传感器，可在复杂工况下完成全位置焊接（平焊、立焊、横焊和仰焊）。

航空航天与精密制造：主要用于铝合金、钛合金等轻质高强材料的航空航天部件制造，以及精密仪器壳体、医疗器械部件焊接。

新能源与电子设备：锂电池壳体密封焊、极耳连接等环节，以及搭载小型机器人焊接微型马达壳体、接插件等进行精密焊接。

特殊环境与定制化生产：核工业、化工容器等存在辐射、有毒气体的环境、个性化定制产品。

三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人弧焊工艺设备组成

机器人弧焊系统主要由机器人本体、焊接电源、送丝机构和焊枪构成，

核心组件通过中继线缆和焊枪电缆等连接。

运行过程中，系统还需配备焊清枪站以定期清理焊枪喷嘴及导电嘴，安装防碰撞传感器三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人弧焊工艺设备组成（1）弧焊电源工作流程工频交流

→

直流

→

中高频交流

→

降压

→

直流输出三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人弧焊工艺设备组成（1）弧焊电源

工作原理输入整流与滤波：​单相或三相交流电网电压经输入整流器整流和滤波器滤波，转换为平滑直流电。

高频逆变：直流电压通过由大功率开关器件组成的逆变器，逆变为数千至数万赫兹的中高频交流电。

电压变换：中高频交流电经由中高频变压器降压至适合焊接的电压。

输出处理：以直流焊接为例，降压后的中高频交流电再经输出整流器和滤波器，转换为直流电。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人弧焊工艺设备组成（1）弧焊电源

典型设备奥地利的Fronius芬兰的KEMPPI日本的Panasonic国产的奥太系列（a）FroniusTPSi焊接电源

（b）KEMPPIA7PowerSource电源（c）PanasonicYD-350FR2电源

（d）奥太NBC-350RPPlus电源三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人弧焊工艺设备组成（2）送丝机构

送丝机构是焊接系统的重要组成部分，其作用是通过送丝管引导，将焊丝从焊丝盘（桶）经送丝软管推送至焊枪，而送丝的稳定性直接影响焊接连续性。

推式送丝：应用最广泛的送丝方式，​通过送丝轮推送焊丝，适用于常规直径及材质的焊丝。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人弧焊工艺设备组成（2）送丝机构

送丝方式

推式送丝：应用最广泛的送丝方式，​通过送丝轮推送焊丝，适用于常规直径及材质的焊丝。

拉式送丝：通过后端拉拽方式输送焊丝，减少焊丝在送丝软管中的摩擦损耗。主要用于直径较细、材质较软的焊丝，解决推丝系统导致的焊丝变形堆积问题。​

推拉丝式送丝系统：​整合推式与拉式系统的优点，兼具送丝稳定性和长距离输送能力。适用于对送丝精度要求高的场景。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人弧焊工艺设备组成（3）焊枪及防撞器机器人焊枪作为自动化焊接的“执行手”，核心功能是将焊接电源能量精准稳定地传递至工件以形成高质量焊缝，其性能直接影响焊接效果与生产效率。机器人弧焊焊枪的组成如下：焊枪支枪臂防撞器枪线缆三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人弧焊工艺设备组成（4）工业机器人及变位机

经典弧焊机器人：机器人主要负载为弧焊焊枪及送丝机构等附件，故多选用5—20KG低负载机型。主流厂家以开发管线内藏机器人为主，内藏式机器人可减少管线磨损与工作空间干扰，提升生产稳定性。

变位机系统：通过单轴、双轴、大回转变位机等结构确保实现最佳位置焊接，变位机作为机器人的外部轴实现与机器人的协调控制，如图6-4-10所示。

双机/多机器人协调：如副车架等工件部分焊缝需两台机器人与变位机共同协调实现焊接。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人弧焊工艺设备组成（4）工业机器人及变位机

经典弧焊机器人：机器人主要负载为弧焊焊枪及送丝机构等附件，故多选用5—20KG低负载机型。主流厂家以开发管线内藏机器人为主，内藏式机器人可减少管线磨损与工作空间干扰，提升生产稳定性。

变位机系统：通过单轴、双轴、大回转变位机等结构确保实现最佳位置焊接，变位机作为机器人的外部轴实现与机器人的协调控制，如图6-4-10所示。

双机/多机器人协调：如副车架等工件部分焊缝需两台机器人与变位机共同协调实现焊接。管束内藏的弧焊机器人及焊枪三轴大回转变位机三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人弧焊工艺设备组成（5）水气介质控制

与汽车行业整车生产企业的HIP-RIP标准配置不同，汽车零部件企业的机器人弧焊多以工作岛形式部署，每个工作岛通常配置1—2个机器人及变位机、夹具。水冷焊枪的冷却循环系统也由焊接电源控制，无需外接。因此，常将压缩空气与焊接保护气的监控集成至同一气源箱中。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人弧焊工艺设备组成（6）自动清枪站

动清枪站主要用于清除焊枪喷嘴内的飞溅物、剪切焊丝并喷涂防飞溅硅油，由清枪器（含喷硅油装置）和剪丝装置组成，可确保焊丝干伸长度一致，提升起弧成功率与焊接稳定性。

清枪与防飞溅处理：​通过气动、电动马达带动铣刀清理喷嘴内部飞溅物，并向喷嘴内喷涂防飞溅硅油，防止飞溅堆积影响焊接质量。

焊丝剪切与干伸长度控制：​剪丝装置用于剪除焊丝尖端熔球，保证焊丝干伸长度一致。1－夹紧气缸

2－TCP指针

3－喷油装置

4－气动马达

5－剪丝装置三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人弧焊工艺设备组成（7）其他周边设备支持机器人弧焊工艺的相关设备及焊接夹具、变位机考虑到弧光、焊接粉尘及有害气体的防护需求，还需配备弧焊房及专用排风系统。安全光栅、区域扫描器等保证人机交互区域机械安全，配置放弧光卷帘门控制系统除完成夹具、机器人、安全设备、工艺流程的控制外，往往利用RFID、二维码等自动识别技术。四、任务实施1.选择题（1）以下关于弧焊描述不正确的有（

）。A.是电阻焊接的一种B.以电弧作为热源C.将电能转化为焊接所需的热能和机械能D.汽车底盘件领域常用MIG、MAG等弧焊（2）以下不属于工业机器人弧焊系统组成的有（

）。A.工业机器人B.弧焊电源C.送丝机构D.焊钳（3）以下属于国产弧焊电源品牌的是（

）。A.FroniusB.KEPPIC.PanasonicD.奥太四、任务实施2.填空题（1）机器人弧焊焊枪由

、

、

、

等结构组成。（2）送丝机由焊接电源控制，通过送丝电机驱动送丝轮，按预设参数进行送丝，其送丝系统主要分为

、拉式及推拉丝式三种。（3）自动清枪站主要用于清除焊枪喷嘴内的飞溅物、剪切焊丝并喷涂防飞溅硅油，由清枪器和

装置组成。四、任务实施3.判断题（1）弧焊焊枪重量较轻，为降低成本，在保证机器人安装焊枪不过载的前提下可尽量选择低负载机器人。（

）（