ANSYS焊接機器人的案例
網絡課 | ANSYS焊接機器人仿真相關案例分享
1、課程簡介
對于焊接機器人而言，焊接質量非常重要，而焊接質量主要受機械手定位精度和焊接工藝參數等方面的影響。本文重點就焊接機器人定位精度和焊接工藝參這兩方面的內容進行展開，詳細介紹ANSYS的相關仿真應用案例以及具體的仿真流程方法。
2、課程時間
4月27日（15:00-16:30）
3、適用人群
機器人、自動化設備、工裝夾具、焊接工藝等相關技術人員。
4、講師介紹
陳 猛（Ansys資深結構工程師、陽普科技金牌講師）
碩士畢業于廣東工業大學機械工程學院。擁有8年CAE仿真工作經驗，負責并參入了多項國基項目和工程項目，如超聲波振動系統的研究，硬脆性材料加工過程裂紋擴展的研究，電梯轎架靜動載解析問題，新能源電池包結構強度問題，壓縮機配管系統振動噪聲問題等。目前在陽普科技擔任ANSYS結構工程師一職，負責ANSYS結構產品的售前/售后技術支持以及仿真項目咨詢工作，擁有較為豐富的仿真培訓經驗和工程項目仿真經驗。
展開 焊接機器人(精)
新一代自動焊接的手段新一代自動焊接的手段新一代自動焊接的手段新一代自動焊接的手段 工業機器人作為現代制造技術發展的重要標志之一和新興技術產業， 已為世人所認同。并正對現代高技術產業各領域以至人們的生活產生了重要影響。
焊接機器人(精).doc
焊接機器人工裝怎么用？
焊接機器人工裝怎么用？
為提高焊接自動化，我公司購置一臺單軸變位機焊接機器人工作站。焊接機器人主要適用于批量標準件的生產，在提高生產效率和穩定產品質量方面的優越性較為突出。為了提高焊接機器人的使用效率，并考慮到在裝、卸船機，斗輪機項目的行走機構中兩輪臺車架數量較多（每臺20件左右），因此采用焊接機器人對兩輪臺車架進行焊接。但是后續使用過程中，發現兩輪臺車架焊達率較低，僅有49%。
1. 原因分析
兩輪臺車架是行走機構中的重要組成部分，通過圖樣分析、實際生產檢查分析兩輪臺車架的焊達率低的原因，主要有以下面幾個方面。
（1）兩輪臺車架的結構相對比較封閉，焊縫分布在腔體內部，或是狹小空間內，焊縫分布在兩個垂直平面中，由于單軸變位機本身的缺陷，所以焊接機器人焊qiang只能焊接到部分焊縫。
（2）出于成本考慮，公司焊接機器人工作站只配備了一臺單軸變位機，在一定程度上也限制了兩輪臺車架的焊達率。
2. 解決方案
制約兩輪臺車架焊達率低的原因是變位機問題，為此我們在現有的工裝夾具基礎上設計了一個轉臺。轉臺的旋轉軸與變位機軸垂直，彌補了單軸變位機的不足，形成了有一軸需要人工操作的兩軸變位機。
3. 工裝設計
（1）工裝總體高度要嚴格控制 原單軸變位機設計時充分考慮了工件旋轉時的重心變化，涉及到伺服電動機功率選取。如果工件旋轉時偏心嚴重，會導致伺服電動機過載。
（2）工裝需要有足夠的承重能力 由于工裝轉臺上要安裝原有的兩輪臺車架夾具，所以此工裝要有足夠的承重能力來承受夾具、兩輪臺車架以及在變位機旋轉過程中的偏心力矩。
展開 資訊 | 焊接機器人市場現狀
當前，機器人行業在盲目地擴大，包括產能和市場的擴大，這導致今年的產能可能會下降5倍以上，這個時候，工廠積累了大量的技術人員、工人，他們不知該去哪。如果不減少人員，企業負擔不起，但減少了人員，企業在機器人市場培養多年的技術人員就會流失，這對企業是很大的損失，并且現在這個情況已經體現出來。這些大公司人才如若流失出去，他們會以非常低的價格去充斥這個市場，原來已經做的比較好的大公司，現在也趨于一個價格競爭的狀態，造成了惡性循環。
個人認為核心技術是關鍵。焊接機器人分焊接機器人本體、焊接軟件，目前我國機器人關鍵零部件沒有真正國產化，特別是減速機，國內企業購買減速機的價格是國外企業購買價格的近5倍。伺服電機、控制器等關鍵零部件價格也顯著高于國外同類產品。上述種種造成國產機器人本體成本遠高于國外同行，很難上規模。只有在焊接控制上突破關鍵技術，公司才能把市場牢牢占領。因此，只有好的技術、好的想法、好的做法，才能讓企業得到發展，不要一味地為了價格，不斷降低產業性能，到最后，自己的企業得不到發展，別人的企業也得不到發展，這對整個市場是個悲哀。
我國焊接機器人市場，實際上占重大比例的是日系機器人，比如OTC、松下以及安川的機器人，他們都有自主電源，價格低，并且質量可靠。我們國家在機器人制造方面，包括高端電源制造，跟國外還有一定的差距，但是我們在基礎應用上，特別是軟件應用上，可以突破。個人認為，這三大企業（OTC、松下、安川）以非常低的價格充斥了中國的機器人焊接市場，實際上對我們國家的機器人發展是一個很不好的信號。但是研發這一塊，我們目前無法跟上。
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焊接機器人的應用分析及編程技巧
自從20世紀60年代初，人類創造了第一臺工業機器人以后，工業機器人就顯示出它極大的生命力，在短短40多年的時間中，工業機器人技術得到了迅速的發展，工業機器人已在工業發達國家的生產中得到了廣泛的應用。目前，工業機器人已廣泛應用于汽車及汽車零部件制造業、機械加工行業、電子電氣行業、橡膠及塑料工業、食品工業、木材與家具制造業等領域中。在工業生產中，焊接機器人、裝配機器人、噴涂機器人及搬運機器人等工業機器人都已被大量采用。接下來重點介紹焊接機器人。
焊接機器人
焊接機器人是從事焊接（包括切割與噴涂）的工業機器人，它主要包括機器人和焊接設備兩部分。其中，機器人由機器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成；而焊接裝備，以弧焊及點焊為例，則由焊接電源（包括其控制系統）、送絲機（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。對于智能機器人，還應配有傳感系統，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。
點焊機器人的特點
由于采用了一體化焊鉗，焊接變壓器裝在焊鉗后面，所以點焊機器人的變壓器必須盡量小型化。對于容量較小的變壓器可以用50Hz工頻交流，而對于容量較大的變壓器，工業上已經開始采用逆變技術把50Hz工頻交流變為600～700Hz交流，使變壓器的體積減少、減輕。變壓后可以直接用600～700Hz交流電焊接，也可以再進行二次整流，用直流電焊接，焊接參數由定時器調節。目前，新型定時器已經微機化，因此機器人控制柜可以直接控制定時器，無需另配接口。點焊機器人的焊鉗，用電伺服點焊鉗，焊鉗的張開和閉合由伺服電機驅動，碼盤反饋，使焊鉗的張開度可以根據實際需要任意選定并預置，而且電極間的壓緊力也可以無級調節。
展開 SAMCEF串聯搬用/焊接機器人分析案例
對于串聯搬用機器人，利用其特有的MECANO求解器可以完成剛體/柔體/剛柔耦合等非線性分析，并且可以與MATLAB SIMULINK一起完成機電耦合分析。案例中給出了該類機器人不同條件下(全剛體，全柔體，剛柔耦合以及超單元)，建模過程與結果的對比，從對比結果可以看出，全剛體分析誤差較大，全柔體分析需要的分析時間最長，剛柔耦合與超單元建模可以高效/高精度(接近全柔體分析)地完成該類機器人的分析。并且在MEACNO中，通過建立與SIMULINK的鏈接(參見先前的帖子)，完成機電耦合分析，一方面可以用于在給定機構的條件下，設計控制系統；另一方面也可以在控制系統給定的條件下，優化機構的尺度以及結構參數。
附件是SAMCEF串聯搬用/焊接機器人分析案例資料，下載地址如下：
http://yun.baidu.com/pcloud/album/info?query_uk=3343893000&album_id=1347260842414989645
展開 IGM焊接機器人在生產中的應用案例分享
④適當增加焊接速度：在其他參數一定條件下，焊接速度與焊縫余高成正比，鑒于改進前的焊縫存在著余高過高和打磨量過大等缺點，那么可增加焊接速度，以達到減小余高過高、打磨量過剩的缺點。⑤開啟“脈沖焊接”方式：帶來的優點是焊接飛濺少，焊縫成形美觀。
通過多次的試焊接并進行外觀檢查，總結得出了福州地鐵轉向架橫梁組成橫梁管與電動機吊座焊縫的焊接參數，如附表所示。
5. 結語
（1）使用焊接機器人可以穩定的提高焊接質量，確保焊接質量的均勻性，在大焊接量的工件焊接中，明顯地體現了機器人的優越性。焊接機器人可以連續地生產，改善工人的勞動條件，同時還能解放勞動力，集中更多優勢電焊工攻關其他難點，從而能提高勞動生產率。
（2）通過對焊接順序的調整和對層間溫度的控制，解決了焊接變形量大的問題。在減輕焊后調修工作量的同時減少了熱輸入量，增強了轉向架的整體強度。
（3）通過改進焊qiang姿態、焊接參數，有效避免了焊接缺陷的產生。降低了橫梁組成的返修率，節約了車間的生產成本，提高了產品的質量。
作者簡介：付瑤，中車唐山機車車輛有限公司轉向架技術中心；樊亞斌，中車唐山機車車輛有限公司轉向架廠。
文章來源：《金屬加工（熱加工）》2017年第6期，第13-15頁。
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展開 做工業生產的“裁縫”，焊接機器人市場前景可期
喜的是市場銷量連年都在攀升，市場規模正在日益擴大，2017年我國焊接機器人銷量更是突破3萬臺，同比增長達到12.3%，市場規模接近100億元，同比增長14.7%；
憂的則是國內機器人市場長期被外企所占據，且行業機器人密度普遍不高。據了解，我國在應用最成熟的汽車行業中，機器人密度僅在100左右，而美、日、德等國家全都超過了1000，差距一目了然。
兩大因素驅動增長
不過，巨大差距的存在反過來看也意味著巨大增長空間的存在。當前，在兩大驅動因素的作用下，我國焊接機器人市場還將保持穩定持久的增長，未來我國焊接機器人的發展潛力仍然十分巨大。
現階段，一方面由于工資、環境、老齡化等原因，焊接行業的低端勞動力供給不足，另一方面受人口紅利消失影響，企業人力成本不斷攀升，兩方面的原因導致“機器換人”成大勢所趨，機器取代人工成為焊接機器人發展的重要驅動力。
此外，當前我國經濟發展正面臨嚴峻挑戰，勞動力成本上升、能源緊張、資源匱乏、環境污染嚴重等問題的出現，急需我國適時調整現有經濟結構，進行產業的全面升級轉型，而經濟結構轉型和產業升級需要大量的自動化成套設備相配套，這也成為焊接機器人發展的又一驅動因素。
綜上所述，機器換人和產業升級是推動焊接機器人發展的兩大重要驅動因素，在它們的共同作用下，已經有不少業內人士預測，未來國內企業對焊接機器人的需求量將以每年40%以上的速度迎來增長。
展開 資訊 | 一文看懂機器人焊接技術在汽車行業的應用
隨著汽車制造業對焊接精度和速度等指標提出的要求越來越高，以及用戶個性化需求的日益加強，為了滿足多車型、多批次的市場需求，提高車身車間生產能力的柔性和彈性，工業機器人在車身焊接中得到了廣泛應用。本文結合實例介紹了點焊機器人和弧焊機器人系統在車身焊接中的應用。
轎車車身的結構和工藝在很大程度上決定了乘車的安全系數。車身本體是由十幾個大總成和數百個薄板沖壓件，經點焊、弧焊、激光焊、釬焊、鉚接、機械連接以及膠接等工藝連接成的復雜薄板結構件。由于白車身所涉及的零件多、工藝復雜且設備類型繁多，因此車身規劃對焊接工藝、裝焊夾具、質量控制以及維護保養等都有較高的要求。本文結合實例重點介紹了點焊機器人系統和弧焊機器人系統在車身焊接中的應用。
【點焊機器人系統】
車身點焊的質量直接影響著汽車車身強度和使用安全性。點焊設備因易于機械化、成本較低廉、技術成熟且配套設施完善，在汽車車身的生產中應用得最為廣泛。現在，點焊焊接過程完全自動化已成為趨勢，機器人點焊系統已得到廣泛應用，正逐步取代手工點焊。
1．氣動點焊機器人系統
氣動點焊機器人系統包括機器人本體、機器人控制器、點焊控制器、自動電極修磨機、氣動點焊鉗和水氣供應的水氣控制單元等，如圖1所示。
圖1 氣動點焊機器人系統
氣動焊鉗作為點焊機器人的執行機構，目前普遍采用了一體化焊鉗，就是焊接變壓器裝在焊鉗后面，減少了二次電纜的損失，提高焊接質量。由于采用一體化焊鉗，變壓器必須盡量小型化，提高機器人有效負載。對于容量較大的變壓器，已開始采用中頻逆變技術：把50Hz工頻交流變為600～1000Hz交流再整流，使變壓器體積減少、減輕。
氣動焊鉗電極組件形式上與手工焊接焊鉗基本相似，完成與工件接觸及通電焊接作用，為降低維護改造成本，焊鉗組件有模塊化的趨勢。
展開 技術 | 截止到 2018 焊接機器人技術研究與應用現狀
由于焊接時連續溫度低，塑化后的接頭組織很難發生變形，表而光滑，無裂紋氣孔等缺陷；焊接溫度不高，晶粒沒有發生再長大，因此得到的焊縫組織細小。
2.4 電阻點焊（RSW）
電阻點焊是一種高速、經濟的連接方法，點焊通常分為雙面點焊和單面點焊兩大類，它適于制造可以采用搭接、接頭不要求氣密、厚度小于3mm的沖壓軋制的薄板構件。點焊具有功效高、節約勞動力、成品整體性好、節約材料、降低成本等特點，其工作原理如圖5所示。常見的電阻點焊有低碳鋼的點焊、淬火鋼的點焊和鋁合金的點焊等。
3 焊接裂紋影響因素以及防治措施
裂紋是評價焊接性能的重要指標，其中，冶金因素和工藝因素是導致鎂合金焊接裂紋產生的重要原因。
3.1 冶金因素
冶金因素對基體的化學成分有重要影響，基體的化學成分是焊接裂紋產生的主要原因，合金元素的富集或者偏析會對焊接接頭的裂紋敏感性產生影響，焊縫中合金元素的含量會影響脆性溫度區間，脆性溫度區間越大，焊縫收縮所產生的拉應力越大，作用時間也越長，裂紋產生的可能性也就越大。
3.2 工藝因素
焊接裂紋的產生與焊接參數有關，合理調整焊接參數可以有效減少裂紋的產生。焊接參數包括焊接電流、焊接保護氣體種類、保護氣體流量和焊接速度；焊接電流的大小與直交流頻率決定了焊接過程中的熱輸入，是焊接過程中非常重要的參數；保護氣體種類定義了隔絕空氣的能力；保護氣體流量主要可以提供更加可靠的保護作用，使被焊件不受到空氣干擾；焊接速度決定了熱輸入是否均勻以及焊后組織的形貌。
4 結語
隨著鎂合金在汽車、航空航天等領域的廣泛應用，實現鎂合金零部件可靠有效的補焊和連接成為世界各國研究的熱點課題。盡管不斷有新的焊接技術提出，并能獲得良好、可靠的焊接接頭，但每種焊接方法對鎂合金的適用性還有待于繼續研究和分析。
展開 【干貨】焊接機器人培訓PPT，工藝，缺陷，配置，講得很詳細！
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機器人焊接電弧金屬3D打印技術，MX3D融資225萬歐元
南極熊獲悉，位于荷蘭阿姆斯特丹的機器人增材制造公司MX3D于2021年4月15日宣布已經從DOEN Participaties（荷蘭可持續發展初創企業中最大出資方）、PDENH（投資基金，專注于為綠色能源轉型、可持續交通和循環經濟做出貢獻的公司）以及荷蘭企業局（RVO）籌集了225萬歐元，啟動機器人金屬增材制造機器M1，并將加快3D打印軟件 MetalXL的開發。
△M1 Metal AM系統內部
M1系統
MX3D的下一步大動作將是推出商業化的M1，這是一個完整的機器人金屬AM平臺，包括用于3D打印金屬零件的焊接機器人、軟件和控制系統。具體來說，M1配備了8軸ABB機械臂以及WAAM裝置、Fronius GMAW / CMT焊接機、MetalXL軟件和MX3D控制系統。公司稱，M1配備的控制系統將實現增強打印控制和傳感器性能，從而實現連續控制和監視、實時反饋、高分辨率數據記錄以及對打印過程的高洞察力。
△M1 Metal AM系統
公司致力完整的機器人金屬3D打印機，使他們能夠打印大型金屬零件。225萬歐元投資中的一部分將用來支持產品的發布和進一步開發。南極熊全球3D打印產品庫https://product.nanjixiong.com/已經收錄了這款產品，歡迎咨詢。
△M1系統
MetalXL
MX3D的軟件和控制系統MetalXL將現有的焊接機器人變成了工業金屬增材制造機器，使用戶能夠一次性管理從設計到制造的整個過程。產品可以與多個品牌的機器人、電源和傳感器連接，并且隨著開發的進行，系統有望使MX3D服務于全球80％以上的機器人市場。MX3D聲稱已成功將MetalXL集成到許多新客戶的體系中。
展開 華南理工大學教授王振民：水下機器人焊接與增材制造應用空間巨大
其中，智能控制技術旨在提高水下作業機器人的自主性，其體系結構相當于人的大腦和神經系統。人工智能最本質的特征是具備了認知和學習的能力，具備了生成知識和更好地運用知識的能力，成為新一輪科技革命的核心技術。
王振民認為，新一代人工智能的發展，將成為推動水下機器人焊接與增材制造技術發展的巨大引擎。在水下機器人焊接與增材制造過程中引入人工智能可以從本質上提高水下機器人焊接與增材制造系統處理復雜性、不確定性問題的能力，將有良好的發展前景。此外，加入物聯網等先進信息技術，可以把焊接過程中收集到的數據在云計算平臺中進行分析決策，實現水下焊接與增材制造現場與后臺控制的互聯互通。未來，水下焊接與增材制造機器人的發展目標將是具有感知判斷能力以及具有反饋決策能力的智能焊接機器人。
展開 山東明航專汽：首創國內第一條大型鋁合金機器人焊接生產線
作為鄒平縣域內的重點項目之一，山東明航專汽年產10000輛全自動輕量化高端裝備運輸車項目創新驅動強化技術支撐，首創了國內第一條大型鋁合金機器人焊接生產線，通過創新技術、創新產品、創新管理，增強了企業核心競爭力。
近日，山東明航專汽年產10000輛全自動輕量化高端裝備運輸車項目生產車間里一派繁忙景象，一批即將出口海外的鋁合金罐式運輸半掛車正在加緊制作當中。得益于先進的裝備資源和產品優勢，僅僅投產半年的全自動輕量化高端裝備運輸車項目在鋁合金運輸車行業迅速闖出了一片天地。
據了解，山東明航專汽所生產的鋁合金罐式運輸半掛車比普通的碳鋼罐車輕3—4噸，從而減少了油耗和對輪胎的磨損，從而大大的減輕了日常的運營費用和維護費用。另一方面產品的耐腐蝕性強，使用周期較鋼罐車可延長10年左右，并且罐體回收價值是原鋁的85%以上，從而達到了輕便、耐用、高效、節能、環保的優勢。 近幾年，隨著高速公路的發展對掛車提出了更高要求，除安全性、封閉性及減震性好外，還要求產品能達到系列化，高技術含量和高附加值。為此，山東明航專汽投資億元建設了高標準的生產車間，并且通過自主研發和科技創新，實現了規模化、精準化、現代化生產。
山東明航專汽相關負責人表示，在鋁焊接方面，公司采用了法國先進的沙佛TIG焊接電源和美國福尼斯MIG焊接電源，其兩種焊接電源均實現了焊接完成度射線探傷率100%。通過自主攻關研發首創了國內第一條大型鋁合金機器人焊接生產線，通過生產線的應用大大降低了職工的勞動強度，提高了產品的一致性，為高品質的產品奠定了堅實的基礎。
展開 技術最前沿 | 采用沉浸式3D虛擬現實技術仿真機器人焊接，就像看電影一樣！
摘要
使用3D仿真裝置來訓練機器人如何進行焊接具有諸多優點。因為焊接是一個復雜、精密的過程，想要解釋清楚或者傳授給人，并不是一件特別容易的事情。
將先進的運動控制基本部件、3D視覺和機器人控制，結合到機器人焊接的3D仿真軟件中。機器人焊接的未來是數字化的，而仿真有助于展示之前未曾考慮過的可能性。
在建造任何東西之前，Genesis Systems公司都使用仿真來實現可視化和演示復雜或大規模的機器人過程。這對焊接特別有幫助,這是一個復雜的、精密的過程，想要解釋清楚或者傳授給人，并不是一件特別容易的事情。
虛擬現實與3D
Genesis Systems虛擬解決方案中心的3DG環境，致力于將虛擬現實和沉浸式3D可視化技術結合在一起，從而在概念和設計階段將機器人過程可視化。3DG技術，致力于評估人體工程學參數，如焊木倉m以及機器人的可達性。系統是由16塊面板組成的視聽墻，可以顯示2D和3D圖像。該系統便與攜帶,易于拆卸和安裝。
"對我們來說，這是一個偉大的工具，” Genesis Systems的虛擬解決方案工程師Brendan Brown說道，"在3DG環境下，我們可以吸引客戶過來體驗,讓他們真實的感受即將購買的某個系統。他們可以看到我們前期所做的工作，以及為了給他們提供最佳的解決方案，這是我們所做的售前工作。"
他們還使用3DG系統，與內部設計和工具組一起，對協作過程進行審查。
Brown說: "戴上常規的3D眼鏡,就像在電影院里看電影一樣。然后利用游戲桿，你就可以驅動模型，圍繞機器，鉆到機器下面，出來進去，從各個角度觀察它。"
圖1:采用沉浸式3D虛擬現實技術仿真機器人焊接過程，能夠在開始制造之前，更高效地進行設計和概念評審。
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