焊接机器人操作技术电子教案16(4.2 圆弧-直线-圆弧轨迹的示教再现实训)

第1篇摘要随着工业自动化技术的不断发展，机器人焊接技术在我国制造业中得到了广泛应用。

为了培养适应新时代需求的焊接技术人才，本文以机器人焊接实践教学为核心，从实践教学的意义、教学内容、教学方法、实践环节等方面进行探讨，旨在提高焊接专业学生的实践能力，为我国焊接事业的发展提供人才保障。

一、引言焊接技术是制造业中的关键技术之一，机器人焊接作为一种新兴的焊接技术，具有自动化程度高、焊接质量稳定、生产效率高等优点。

随着我国制造业的快速发展，对机器人焊接技术人才的需求日益增加。

因此，开展机器人焊接实践教学，对于提高焊接专业学生的实践能力、培养适应新时代需求的焊接技术人才具有重要意义。

二、实践教学的意义1. 提高学生的实践能力：机器人焊接实践教学使学生能够在实际操作中掌握焊接技术，提高动手能力。

2. 培养学生的创新意识：通过实践，学生可以了解焊接技术的发展趋势，激发创新思维。

3. 增强学生的就业竞争力：掌握机器人焊接技术的学生，在求职过程中具有更强的竞争力。

4. 促进焊接技术的发展：实践教学可以为企业培养更多优秀的焊接技术人才，推动焊接技术的发展。

三、教学内容1. 机器人焊接基础知识：介绍机器人焊接的基本原理、焊接工艺、焊接设备等。

2. 机器人焊接编程与控制：学习机器人焊接编程语言、编程方法、焊接参数调整等。

3. 机器人焊接设备操作与维护：掌握机器人焊接设备的操作方法、维护保养知识。

4. 机器人焊接应用实例：分析机器人焊接在汽车、航空航天、船舶制造等领域的应用案例。

5. 机器人焊接安全与环保：了解焊接过程中的安全操作规程、环保措施。

四、教学方法1. 理论与实践相结合：在理论教学过程中，结合实际操作进行讲解，提高学生的实践能力。

2. 案例分析法：通过分析典型案例，使学生了解机器人焊接技术的实际应用。

3. 分组讨论法：将学生分组，针对实际问题进行讨论，培养学生的团队协作能力。

4. 实训室教学：在实训室进行机器人焊接操作，让学生亲身体验焊接过程。

教案课程名称弧焊机器人应用授课班级主讲教师职称二0二四年六月课堂引入：焊接机器人发展趋势。

点焊机器人的焊钳，通常用气动的焊钳，气动焊钳两个电极之间的开口度一般只有两级冲程。

近年来出现一种新的电伺服点焊钳这种新的电伺服点焊钳具有如下优点：每个焊点的焊接周期可大幅度降低焊钳张开度可以根据工件的情况任意调整焊钳闭合加压时，不仅压力大小可以调节，而且在闭合时两电极是轻轻闭合弧焊机器人弧焊机器人的基本特点:弧焊机器人的基本功能弧焊过程比点焊过程要复杂得多弧焊机器人用的焊接设备弧焊机器人多采用气体保护焊方法弧焊机器人适用电源:晶闸管式逆变式波形控制式脉冲或非脉冲式等等课堂讨论焊接机器人发展趋势进行讨论课堂引入：以三焊接电弧、闪电、特斯拉线圈放电图片引入电弧现象。

电弧是一种气体放电现象。

一般情况下，气体是良好的绝缘体，分子和原子都处于电中性状态。

要使两电极之间的气体导电必须具备两个基本条件：1两电极之间有带电粒子；2引入：焊接电弧的导电特性是指参与电荷的运动并形成电流的带电粒子在电弧中产生、运动和消失的过程。

在焊接电弧的弧柱区、阴极区和阳极区三个组成区域中，它们的导电特性是各不相同的。

课堂引入：焊丝加热溶化的原因和现状。

学习焊丝加热熔化原理及概念（30分钟）1.焊接回路示意图2.熔滴上的作用力1.重力2.表面张力3.电弧力(其包含几项力在内)4.熔滴爆破力5.电弧的气体吹送力课堂讨论围绕焊丝加热熔化原理进行讨论课堂引入：熔滴过渡:焊丝端部的熔化金属以滴状进入熔池的过程飞溅:熔化的焊丝金属飞到熔池之外的现象。

熔滴过渡的主要形式及特点及飞溅1、自由过渡2、滴状过渡3、细颗粒过渡飞溅及熔敷系数1、熔敷效率:过渡到焊缝中的焊丝金属重量与熔化的焊丝重量之比。

2、熔敷系数:单位时间内由单位电流熔敷到焊缝中焊丝金属重量课堂讨论熔滴过渡及飞溅原理进行讨论课堂引入：焊缝的形成过程在电弧热的作用下，焊丝与母材被熔化，在焊件上形成一个具有一定形状和尺寸的液态熔池。

焊接机器人基本操作及应用教学大纲一、开设本课程的目的、意义、性质与任务1、开设本课程的目的和意义：由于近些年人们在焊接岗位的从业意愿下降，同时伴随着产业结构调整以及企业的设备升级换代，在我国，焊接机器人以每年以35%以上的增速不断扩展，在提高企业产能和产品质量方面发挥了重要作用。

但是，具有焊接专业知识的机器人编程操作的应用人才却十分缺乏，制约了我国机器人应用技术更大程度的发展。

此前，机器人操作培训工作属于销售公司售后服务范畴，参照操作说明书学习简单操作，难以满足企业对该岗位的人才需求。

因此，在中职学校开设机器人技能学习课程，开发制作适合职业技术教育的焊接机器人网络教材资源库非常必要，能使更多的学生有机会学习焊接机器人操作知识，丰富和完善焊接机器人的教学资源，以适应焊接自动化技术应用领域日益日新月异的发展需要。

2、课程的性质：本课程是中等职业（专业）学校焊接专业的一门专业技能课程。

它的目标是使学生具备从事焊接专业的机器人焊接技能人员和中高级专门人才所必需的基本知识和基本技能；并为提高学生的全面素质、增强适应现代焊接技能岗位的能力打下良好的基础。

前导课程：焊接基础课程及焊接技能上岗证。

后续课程：焊接机器人技能等级鉴定。

3、课程的任务：（1）通过学习本课程，主要要求掌握两种技能：机器人操作技能和机器人焊接技能。

（2）掌握焊接机器人课程应知、应会的理论和技能学习内容，经过综合考评，满足焊接机器人编程操作人员上岗要求。

（3）以焊接机器人操作和实际焊接为主要目的，针对焊接机器人这一领域中的应用主题，结合企业产品特点，理论与实践相结合、实训与生产相结合，突出技能训练的宗旨，使学习过程具有针对性和实用性，以适应企业的产业升级和岗位需求。

二、本课程与其它课程的比较以焊接机器人操作和焊接为主要目的，针对焊接机器人这一领域中的应用主题，结合职业技能的学习特点，理论与实践相结合、突出技能训练的宗旨，使其更具针对性和实用性。

弧焊一.焊接部位：
二．焊机参数设置：
1.按动【焊接控制】按钮，选择〖收弧无〗
2.按动【焊接方式】按钮，选择〖脉冲无〗
3.按动【材质】按钮，根据焊丝材质，可选择〖碳钢〗
4. 按动【丝径】按钮，选择使用的焊丝直径，这里选1.2
5.按动【气体】按钮，选择焊接气体，选〖CO2〗
6.按动【模式选择】按钮，选择〖详细〗，旋转编码器A，调整详细菜单，有“P00“--”P29”共30项。

三：机器人弧焊指令讲解：焊接开始指令：
焊接结束指令：
程序例子：
焊接条件参数：
四．机器人程序编写1.焊接程序：
2.机器人清枪程序：
五．机器人IO分配表
六．电路图
清枪器与机器人连接：
夹具台夹具电路图：
夹具台电磁阀电路图：。

学习目标:1、熟悉示教操作基础2、掌握再现操作3、掌握直线的示教和再现操作4、掌握圆弧的示教和再现操作5、掌握摆动的示教和再现操作3.3.1 示教操作基础一、示教点1．示教点属性机器人边移动边记忆的动作称为示教。

对机器人示教时，使机器人在两点或两点以上多个点之间要移动，此点称为示教点。

示教点包含位置坐标、示教速度、插补方式、次序指令等属性。

（1）位置坐标是指示教点的具体位置坐标，如直角坐标系的XYZ值。

（2）示教速度是指示教焊接机器人从上一个示教点移到当前示教点的速度。

（3）插补方式是指焊接机器人从上一个示教点移到当前示教点的动作类型，即移动轨迹，如直线、圆弧等。

（4）次序指令包括焊接规范（焊接电流、电弧电压、焊接速度）、收弧规范（收弧电流、收弧电压、收弧时间）、焊枪ON、OFF开关、输入输出信号等。

2．空走点与焊接点示教点分为空走点和焊接点两种。

在示教、编程操作时，明确所示教的点是否空走点或焊接点很重要。

在示教过程中适时将示教点设置为焊接点或空走点时将自动加入焊接开始以及终了的次序指令，如焊接电流、电弧电压、焊接速度、收弧电流及收弧时间等。

（1）空走点属于示教点的一种，是指未焊接的点和焊接终了点。

如图3-16所示，P2—P3—P4—P5—P6为示教区间，即机器人的移动区间，其中P2—P3和P5—P6为空走区间，而P3—P4—P5为焊接区间。

因此，P2、P6点为未焊接的点，属于空走点；P5点为焊接终了点，也属于空走点。

（2）焊接点属于示教点的一种，是指焊接开始点和焊接中间点。

图3-16中的P3点为焊接开始点，因此属于焊接点；P4为焊接中间点，也属于焊接点。

二、示教操作步骤（1（2（3则弹出新建文件对话框，如图3-17 a）。

对话框中的工具（TOOL）是选择机器人本体上所带的工具（如焊接用焊炬等）的偏置数据中登录的工具号；机构（Mechanism）是对于有外部轴的机器人系统，可以自由分类机构，出厂时设为"1:Mech 1"。

一、课程适用专业及层次本课程是中、高职焊接专业的一门现代焊接岗位技能课程，适用于机电技术应用、机械制造加工技术、焊接技术等相关专业，属于自动化焊接课程的扩展，以焊接基础课程为前导课程。

二、课程教学目标通过本课程的学习，使学生具备机器人焊接技能人员和中高级专门人才所必需的基本知识和基本技能，重点掌握机器人编程与焊接技能，并为提高学生的全面素质、增强适应现代焊接技能岗位的能力打下良好的基础。

通过学习，要求掌握两种技能：1．机器人编程技能；2．机器人焊接技能。

掌握焊接机器人知识目标和技能目标的全部内容，为企业培养合格的焊接机器人编程操作人员。

（一）知识目标1．机器人基础知识；2．示教器的操作界面及按键功能；3．焊接机器人的次序命令；4．机器人示教编辑；5．机器人焊接工艺；6．错误和警报代码。

（二）技能目标1．熟练掌握机器人示教编程操作技能；2．掌握应用机器人完成薄板焊接任务的技能；3．掌握机器人调试安装和校枪及设备日常维修保养的技能；4. 了解机器人系统设定的方法。

（三）职业素养目标1．结合企业产品特点，培养适应产业升级和焊接自动化岗位需求的实用型人才。

2．能适应现代企业岗位需求的在生产制造、工艺管理、自动化应用、质量提升和技术服务等一线工作的高素质劳动者和机器人焊接岗位技能型人才。

（四）安全目标1．树立焊接机器人安全意识；2．严格按照机器人焊接操作规程实习实训。

三、课程主要内容及特点本课程内容：绪论、焊接机器人、示教器、示教（Teach）模式、运行（Auto）模式、机器人设定、机器人弧焊工艺、企业应用案例、机器人设备日常检查与保养等八章组成。

后面有附表：机器人命令、错误和警报代码、工业机器人国家标准。

本教材内容针对于各品牌的机器人操作界面各不相同，而原理相近的特点，以松下机器人为范例，通过大量图片和示教器截屏，对焊接机器人的操作、编程相关的方法与功能进行详细的讲解，练习眼、脑、手的协调配合，对机器人焊接工艺和日常保养以及机器人的软、硬件方面进行全面介绍。

学习目标:1、了解工业机器人发展2、熟悉焊接机器人的发展趋势3、掌握焊接机器人优势及注意事项4、理解本教材的主要内容及要求0.1 工业机器人0.1.1 国外工业机器人0.1.2 国内工业机器人0.2 焊接机器人焊接机器人是焊接自动化的革命性进步，它突破了焊接刚性自动化的传统方式，开拓了一种柔性自动化生产方式，并且实现了在一条焊接机器人生产线上同时自动生产若干种焊件。

从20世纪60年代诞生和发展到现在，焊接机器人可大致分为三代：第一代是指基于示教再现工作方式的焊接机器人，由于其具有操作简便、不需要环境模型、示教时可修正机械结构带来的误差等特点，在焊接生产中得到大量使用。

第二代是指基于一定传感器信息的离线编程焊接机器人，得益于焊接传感器技术的不断改进，这类机器人现已进入应用研究的阶段。

第三代是指装有多种传感器，接受作用指令后能根据环境自行编程的高度适应性智能焊接机器人。

类似人类的智能机器人，它的未来发展方向是有知觉、有思维、能与人对话。

由于人工智能技术的发展相对滞后，这一代机器人正处于试验研究阶段。

随着计算机控制技术的不断进步，使焊接机器人由单一的示教再现型向智能化的方向发展，成为科研人员追求的目标。

目前，国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究。

从机器人技术发展趋势看，焊接机器人和其它工业机器人一样，不断向智能化和多样化方向发展。

具体而言，表现在如下几个方面：（1）机器人操作机结构（2）机器人控制系统（3）机器人传感技术（4）网络通信功能（5）机器人遥控和监控技术（6）虚拟机器人技术（7）机器人性能价格比（8）多智能体调控技术0.3 焊接机器人优势及注意事项0.3.1 主要优势焊接机器人之所以能够占据整个工业机器人总量的约40%以上，与焊接这个特殊的行业有关，焊接作为工业“裁缝”，是工业生产中非常重要的加工手段，同时由于焊接烟尘、弧光、金属飞溅的存在，焊接的工作环境又非常恶劣，焊接质量的好坏对产品质量起决定性的影响。

第16讲圆弧-直线-圆弧轨迹的示教再现实训4.2 圆弧-直线-圆弧轨迹的示教再现实训1．实训目标◆知识目标（1）熟悉示教准备和结束步骤和操作方法。

（2）学会设置圆弧示教的插补方式、示教点及示教速度等。

（3）熟悉圆弧轨迹的再现过程。

◆能力目标（1）能够熟练掌握圆弧-直线-圆弧轨迹的示教操作技术。

（2）能够熟练掌握圆弧-直线-圆弧轨迹的再现操作技术。

（3）具备圆弧-直线-圆弧示教程序的编辑和修改能力。

◆情感目标（1）信息收集、决策评价。

（2）严谨认真、规范操作。

（3）团队合作、人际沟通。

2．实训任务（1）任务描述实训任务为示教再现如图4-4所示的圆弧-直线-圆弧轨迹，由一条直线和两个圆弧组成。

P2—P3—P4为半圆弧焊接区间，P4—P5为直线空走区间，P5—P6—P7—P8—P9为整圆弧焊接区间，其中P5与P9重合。

建议将焊接机器人起始位置设为P1点。

1）离线完成任务在焊接机器人离线状态下，学生制作直线示教再现训练卡片，并完成卡片上的插补方式、示教点选择及示教速度等相应设置内容。

图4-5为圆弧-直线-圆弧的示教再现实训卡片样例，供读者参考。

2）在线完成任务依据实训卡片内容，通过焊接机器人在线示教再现操作方式，完成圆弧的示教再现实操任务，强化学生的圆弧在线示教再现操作技能，提升其圆弧-直线-圆弧复杂轨迹的示教再现操作综合能力。

（2）任务要求1）正确选择圆弧-直线-圆弧示教点的插补方式、焊接点、空走点、示教速度等；2）综合利用关节、直角及工具等坐标系熟练移动焊接机器人，完成圆弧-直线-圆弧示教操作；3）对圆弧-直线-圆弧示教程序进行再现操作；4）根据再现结果，修改或完善圆弧-直线-圆弧示教程序。

3．实训步骤与操作要点（1）学生卡片的制作。

操作要求与4.1的直线示教相同。

（2）制作教师卡片。

图4-6为教学用圆弧-直线-圆弧示教再现实训卡片，供读者参考。

（3）准备示教。

圆弧-直线-圆弧示教准备项目与直线示教相同，详见4.1直线示教部分。