基于机器人堆焊增材制造工艺与方法研究

复杂工况水下机器人焊接增材制造关键技术嘿，咱今儿个就来聊聊这复杂工况水下机器人焊接增材制造关键技术！这可不是一般的玩意儿啊，就好像是水下世界的神奇魔法。

你想想，在那深深的水下，环境那么复杂，压力那么大，光线那么暗，要让机器人在那儿搞焊接增材制造，这得多难啊！这就好比让一个人在黑灯瞎火的迷宫里绣花，还得绣得特别漂亮，不容易吧？首先呢，这机器人得足够聪明，得能适应各种复杂的工况。

就跟咱人一样，遇到不同的情况得有不同的应对办法。

它得能感知水下的各种状况，温度啊、压力啊、水流啊啥的，然后根据这些来调整自己的动作和焊接策略。

这可不像在陆地上焊接那么简单，水下情况千变万化的，稍有不慎可能就出岔子了。

然后呢，焊接技术也得过硬啊！水下焊接可不是闹着玩的，得保证焊接的质量，不能有裂缝啊、气泡啊啥的。

这就好像盖房子，根基得打牢，不然房子不结实，风一吹就倒了。

这焊接要是不结实，那水下的设备啥的不就危险了嘛。

还有啊，增材制造也很关键。

要把材料一层一层地加上去，还得加得恰到好处，这可不是随便谁都能做到的。

就好像是搭积木，得小心翼翼地一块一块往上搭，搭错了可就全乱套了。

你说这技术难不难？当然难啦！但咱人类就是有这股子钻研的劲儿，非要把这难题给攻克了不可。

这水下机器人焊接增材制造关键技术一旦突破了，那带来的好处可多了去了。

可以让水下的工程建设更高效、更安全，也能让我们对水下世界有更深入的了解和利用。

比如说，以后在水下修个什么设施啊，就不用人冒着那么大的风险去干了，让机器人去就行。

或者在海底开发资源的时候，也能派上大用场。

这不就像是给水下世界配备了一支强大的建设队伍嘛！总之呢，这复杂工况水下机器人焊接增材制造关键技术虽然充满挑战，但也充满了希望和机遇。

咱可得加把劲，让这神奇的技术为我们的水下事业添砖加瓦！让我们一起期待那一天的到来吧！。

基于机器人CO2气体保护焊的直接堆焊成形研究李振岗朱彤张建勋（西安交通大学焊接研究所，710049）摘要：本文基于机器人CO2气体保护焊的堆焊成形技术，研究了焊接线能量对平板堆焊成形焊缝的熔宽及余高的影响规律，探讨了采用直接堆焊方法形成零件的可能性和影响因素，并对堆焊零件的残余应力进行了测试与分析，讨论了基于机器人CO2气体保护焊直接堆焊成形需要注意和改进的问题。

关键词：机器人快速成形堆焊THE PROCESSIING RESEARCH ON THE WELDING-BASED RAPID PROTOTYPING USING CO2 SHIELDED ARC WELDING ROBOT SYSTEMLi Zhengang Zhu Tong Zhang JianxunWelding Research Institute, Xi’an Jiaotong University, Xi’an, China, 710049Abstract: Based on the welding-based rapid prototyping technology of CO2 shielded arc welding robot system, the influence of welding heat input on the melting width and reinforcement of plate overlaying bead is studied. And the possibility and examples of directly forming parts and the influencing factors are discussed and the residual stresses in the example part are tested and analyzed. Then the improvement of the directly forming part technology using overlaying is discussed.Keywords: welding robot, rapid prototyping, overlaying0 前言快速成形技术（RP），是将先进的计算机辅助设计方法与各种先进的非切削加工直接成形制造技术相结合，借助于计算机辅助三维造型，直接生产出零件的实物和样件。

116电化教育阐释了增材模具制作工艺的特点，分析了增材整形工艺在模具制作中的各类加工手段及属性，研究了依托增材加工工艺达到模具合金式及显示梯度式变化型功能性原料的运用过程，提出了增材型制作工艺的运用空间。

引言增材整形工艺是选取工程原料逐步叠加的手段制作实体型部件的现代化工艺。

历经20余年的进步和完善，增材整形工艺已转变成运用金属材料、陶瓷材料、生物技能材料等多种工料，选取堆焊工艺、电铸工艺、热喷涂工艺、激光切割型熔覆工艺及微机操作选配性粉末烧结定型等多类工艺制作工件的一套当今最先进的制作工艺。

1 增材制作工艺的特点欧洲相关媒体将此类工件本体机动定型制作工艺美名为可导致“第3轮工业变革”的崭新型工艺。

此类制作工艺具备如下特殊的优势：1.1 叠加式整形。

无需选取大体积的模具坯料，可以加工出过去模具制作工艺所制作不了的特异实体，比如封闭型空心胎体、无法实现装配组合及不能实施拆卸的多部件结构体等。

1.2 微机数字型程序制作。

对零部件的复杂结构不敏锐识别（或叫做“制做结构复杂型无代价”），无需运用模具构建、刀体夹持具即可现场定型，制作期限极短。

1.3 仿真模拟制作。

没必要准备工件结构图纸及数字控制程序软件。

1.4 高能量整形。

对攻坚原料的铸造品质、塑性品质、可切削加工性能状况感应不敏锐。

1.5 精细整形加工。

模具工料运用价值极高。

1.6 能和另类制作工艺相融合，加工复合型工程材料及梯度变化型功能式材料器件，大幅度降低稀有金属加工损耗程度，给运用高附加值稀有金属工程原料制作模具产品赋予了成功性平台。

增材模具制作工艺的问世，拓展并增大了机械装备制作工艺的实施范围，而且亦极大的优化了模具产品制作工艺品质，给模具产品制作在古老式制造工艺及现代化制作工艺之间构建出强有力的配合方式。

定型制作工艺也就是将一款形态（或不具备固定形态）的工料整治成具备工程所需形态的器件，其中涵盖铸造加工、塑变定型、粉末烧结冶金法定型工艺等，差不多均须利用模具加工定型。

铝合金电弧熔积成形机器人增材制造系统
陈树君;赵昀;肖珺;田宏宇
【期刊名称】《焊接》
【年(卷),期】2016(0)4
【摘要】基于KUKA机器人搭建铝合金CMT增材制造系统,在Robotmaster离线编程软件中建立虚拟机器人工作场景,对成形零件进行分层、轨迹规划、模拟仿真及程序生成,使用CMT冷金属过渡焊接工艺进行铝合金零件增材制造试验,利用二次回归通用旋转组合方法设计试验,对熔敷工艺参数(送丝速度、喷嘴高度、焊接速度)与熔敷层宽度、高度的成形规律进行研究,建立熔敷层尺寸的预测模型.通过铝合金零件成形试验对模型精度进行验证,发现该模型预测效果好,成形铝合金零件精度高.
【总页数】4页(P9-12)
【作者】陈树君;赵昀;肖珺;田宏宇
【作者单位】北京工业大学机械工程与应用电子技术学院 100124;北京工业大学机械工程与应用电子技术学院 100124;北京工业大学机械工程与应用电子技术学院 100124;北京工业大学机械工程与应用电子技术学院 100124
【正文语种】中文
【中图分类】TG444+.2
【相关文献】
1.电弧增材成形轨迹曲率对熔积层形貌的影响
2.电弧增材成形中熔积层表面形貌对电弧形态影响的仿真∗
3.熔积电流对镁合金CMT熔丝增材成形特征的影响
4.基于线结构光的电弧增材制造熔积层三维测量
5.基于开源切片路径规划的机器人电弧增材制造系统
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226管理及其他M anagement and otherFANUC 焊接机器人在连铸扇形段中的堆焊技术研发及应用张 佩（江苏省常州市宝菱重工机械有限公司，江苏 常州 213022）摘 要：本文主要研究利用焊接机器人在连铸设备大面积堆焊上的应用，通过焊接试验确定合理的焊接参数，设计工装及合理的焊接路径，实现了堆焊产品的批量产出且质量稳定，具有较大推广价值和经济效益。

关键词：焊接；FANUC ；焊接机器人；连铸；堆焊中图分类号：TG409 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）11-0226-2 收稿日期：2020-06作者简介：张佩，男，生于1983年，汉族，江苏宿迁人，学士，工程师，研究方向：焊接。

1 背景及行业现状焊接技术是装备制造业中的核心技术之一。

传统钢结构件的焊接多依赖人工，但是面对国内外市场的激烈竞争，面对企业劳动力成本、环保要求的不断提高，焊接技术工人的短缺，产品焊接工艺技术质量、生产效率要求的不断提高，传统的生产方式已经无法满足要求。

自动化焊接设备效率高、焊接性能好、多功能、有利于实现焊接机械化和自动化等优点，正逐步成为焊接设备的主流，其中焊接机器人就是最具代表性的自动化焊接设备。

连铸设备是各大钢厂的重要设备，其中扇形段包括扇形段框架及其他关键零部件，涉及大量大熔深坡口焊接以及表面堆焊。

目前焊接机器人主要应用于点焊，例如汽车行业；也较多应用于批量、小型焊接件的弧焊，以角焊缝、≤10mm 坡口为主，焊接量较少，焊接路径相对简单，焊接程序多以定义路径点为主，基本不涉及循环指令、偏移指令。

2 研究重点、过程及结果焊接机器人在重工行业大焊接量的应用案例很少，主要有以下几个难点：①持续工作时间长；②多层多道焊接；③批量零件的装夹定位；④焊接机器人程序设计；⑤焊接质量控制。

研究过程重点如下：2.1 设备选型图1 焊接产品的座块图焊接机器人及其零配件的选型需考虑机器人的覆盖范围、可用焊丝种类、稳定性、焊接电源性能等方面因素。

基于UG／OPEN GRIP的机器人堆焊路径规划
徐兴明;李成刚;朱威
【期刊名称】《中国制造业信息化：学术版》
【年(卷),期】2011(040)004
【摘要】通过UniGraphics二次开发平台UG／OPENGRIP实现切片和路径规划算法，完成UG模型的切片、路径规划的自动生成。

对机器人代码生成系统进行了介绍，并将RP技术与熔焊技术相结合，利用UG二次开发对三维实体进行直接适应性切片，提高了切片的速度，克服了传统切片方法由于采用三角形面片逼近三维物体模型所引起的精度不高的问题。

另外，针对不同的零件类型采取不同的路径规划方法，形成连续运动路径，从而不同程度地提高了成型效率和零件的成形质量。

【总页数】4页(P22-25)
【作者】徐兴明;李成刚;朱威
【作者单位】南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016
【正文语种】中文
【中图分类】TP242.2
【相关文献】
1.用UG/Open GRIP开发基于UG-NX的三维冲模标准件库 [J], 何为平;孙小捞
2.未知环境下基于三次螺线Bug算法的移动机器人路径规划 [J], 康亮;赵春霞;郭剑辉
3.基于UG/OPEN GRIP的机器人堆焊路径规划 [J], 徐兴明; 李成刚; 朱威
4.基于Bug算法的移动机器人路径规划研究 [J], 赵文瑜
5.基于UG二次开发的GRIP标准件库制作系统研究 [J], 潘泓谊;刘淑梅;毛欣然因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

第50卷 第9期2020年9月Electric Welding Machine Vol.50 No.9 Sept. 2020本文参考文献引用格式：朱胜, 杜文博. 电弧增材再制造技术研究进展[J]. 电焊机, 2020, 50(9): 251-254 .电弧增材再制造技术研究进展朱　胜，杜文博0 前言增材再制造技术是以废旧零部件为研究对象，在缺损三维数据模型驱动下，通过离散分层、填充路径规划，进而逐层叠加、累积成形，恢复其尺寸和性能的数字化快速成形方法。

与增材制造相比，加工对象和工艺流程均有所区别。

面向服役阶段的零部件，失效形式、基体材质、性能需求更加多样化、个性化和复杂化。

尤其是对于一些大型高附加值装备金属零部件，需要现场或在线修复，对工艺适应性、设备机动性、技术可靠性提出了更高的要求[1]。

金属增材再制造技术难度大，是当前先进制造技术发展方向之一，采用电弧、激光、等离子、电子束作为热源的再制造成形的研究应用较多。

而不同热源导致在成形精度、成形效率以及成形质量控制等方面存在较大差异。

1　电弧增材再制造技术电弧增材再制造(Wire and Arc Additive Rema-nufacturing)是根据离散堆积原理，利用电弧作为载能束，使金属丝材加热熔化，在由缺损数据模型生成的路径规划程序驱动下，点-线-面-体累加成形，使缺损零件恢复尺寸形貌和性能的先进制造技术。

该技术主要基于TIG、MIG、SAW等焊接技术发展而来，与激光、等离子、电子束等载能束相比，成形效率高，材料利用率高；设备成本相对较低，不受设备成形腔或真空室尺寸限制，可原位修复较大尺寸零件。

由于具有小熔池熔炼与铸造的特点，成形层成分均匀、力学性能好。

材料适用范围广，可对铝合金、铜合金等激光反射率高的材质堆积成形，实现对铝、铜等合金零部件的修复。

电弧增材再制造技术为失效或损坏零部件修复提供了更为高效、低成本的解决方案，在航空航天、能源化工、轨道交通等高端装备领域具有广阔的应用前景。

轉猱专题综述电弧增材制造技术在材料制备中的研究现状及挑战杨笑宇李言赵鹏康杨明顺(西安理工大学机械与精密仪器工程学院，西安71004%)摘要增材制造技术可直接低成本一体化制造复杂构件，成为最具潜力的材料加工技术。

针对大尺寸复杂构 件的低成本、高效快速近净成形，基于堆焊技术发展起来的电弧增材制造技术（WAAM)成为最合适的方法。

综述 了近年来国内外学者关于电弧增材制造技术在不同材料成形工艺参数及力学性能方面的成果，分析了工艺参数对 不锈钢、铝合金和钛合金三种常见材料组织与性能影响规律，对未来电弧增材制造技术的发展方了展望。

关键词！电弧增材制造工艺参数控形控性中图分类号：TG444 +.74〇前言增材制造（Additive Manufacturing，AM)技术基于-堆 ，堆积材料的方法制造 ：件[1]。

比于传统的等材制造（铸造、锻造等）技术 和减材制造（车削、铣削等)技术，增材制造技术 于对制造 的制，制造 化 件的一 的一，是制造业的一 性。

增材制造技术可 效减少工序，缩，对于形状复杂、原材料 高的 ，增材制造技术速度快、效高的加工 为。

在学、等 ，增材制造技术 展现分 的[2-4]。

丝材电弧增材制造（Wire and Arc Additive Man­ufacture，WAAM)属于金属增材制造技术的一种 ，以电弧作为 化金 材，在金属基堆积成形[5]。

W AAM制造 ，化 高，能 数字化、智能化和柔性化制造。

它对于原材料的 高，可快速制造出形构较为复杂的零件，同对于零件的尺寸限制。

外卜，W AAM成型件 焊缝金属组成，致性高，力学性能好，将成为 制造业未来的 =发展方向[6]。

WAAM成形材料主要有不锈钢、铝合金和钛合收稿日期！2018 -03 -23基金项目：陕西省教育厅自然专项（102 -206061738)金等。

为了达到工件 求，尽量减少加工缺陷，WAAM成形 中的工艺参数 优化。

山东科学ＳＨＡＮＤＯＮＧＳＣＩＥＮＣＥ第３３卷第４期２０２０年８月出版Ｖｏｌ.３３Ｎｏ.４Ａｕｇ.２０２０ＤＯＩ:１０.３９７６/ｊ.ｉｓｓｎ.１００２￣４０２６.２０２０.０４.００７ʌ新材料ɔ收稿日期:２０２０￣０１￣１１基金项目:２０１９年度山东省重点研发计划(重大科技创新工程)(２０１９ＪＺＺＹ０１０４５２)ꎻ济南市高校院所创新团队项目(２０１９ＧＸＲＣ０２９)作者简介:殷子强(１９８２ )ꎬ男ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ研究方向为机器人及智能化焊接㊁增材制造㊁再制造㊁水下焊接等ꎮＴｅｌ:１５１６８８１３３２０ꎬ机器人焊接增材再制造熔覆层成形影响因素分析殷子强１ꎬ成巍２ꎬ王宁３ꎬ赫长平３(１.济南大学机械工程学院ꎬ山东济南２５００２２ꎻ２.齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院激光研究所ꎬ山东济南２５０１０３ꎻ３.中国石油集团测井有限公司生产测井中心ꎬ陕西西安７１００７７)摘要:针对机器人焊接增材再制造过程ꎬ以Ｑ２３５Ｂ为增材再制造基体材料ꎬ以ＤＨＱ４９￣１(Ｈ０８Ｍｎ２ＳｉＡ)为熔覆材料ꎬ通过正交试验的方法研究了焊接工艺参数对再制造熔覆成形平整度的影响规律ꎬ获得了最优的焊接工艺参数ꎮ研究结果表明ꎬ焊道偏移量对表面平整度的影响最为显著ꎮ采用实验获得的最优参数焊接熔覆的高度误差小于０.３ｍｍꎬ宽度误差小于０.８ｍｍꎮ该研究对机器人焊接增材再制造技术的成形精度控制及工艺优化提供了数据基础ꎬ具有一定的理论价值和现实意义ꎮ关键词:机器人焊接ꎻ增材制造ꎻ再制造ꎻ正交试验中图分类号:ＴＧ４５６.５ꎻＴＢ１１４.２㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００２￣４０２６(２０２０)０４￣００４６￣０７开放科学(资源服务)标识码(ＯＳＩＤ):ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｏｆｔｈｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｌａｙｅｒｅｖｅｎｎｅｓｓｆｏｒａｄｄｉｔｉｖｅｒｅｍａｎｕｆａｃｔｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｒｏｂｏｔｗｅｌｄｉｎｇＹＩＮＺｉ￣ｑｉａｎｇ１ꎬＣＨＥＮＧＷｅｉ２ꎬＷＡＮＧＮｉｎｇ３ꎬＨＥＣｈａｎｇ￣ｐｉｎｇ３(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＪｉｎａｎꎬＪｉｎａｎ２５００２２ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＬａｓｅｒＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＱｉｌｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ(ＳｈａｎｄｏｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｉｃｅｎｃｅｓ)ꎬＪｉｎａｎ２５０１０３ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＬｏｇｇｉｎｇＣｅｎｔｅｒꎬＣｈｉｎｅｓｅＰｅｔｒｏｌｅｕｍＬｏｇｇｉｎｇＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＸｉ ａｎ７１００７７ꎬＣｈｉｎａ)ＡｂｓｔｒａｃｔʒＩｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙꎬＱ２３５ＢｉｓｕｓｅｄａｓｔｈｅａｄｄｉｔｉｖｅｒｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｓｕｂｓｔｒａｔｅａｎｄＤＨＱ４９￣１(Ｈ０８Ｍｎ２ＳｉＡ)ｉｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｃｌａｄｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌ.Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅｅｖｅｎｎｅｓｓｏｆｔｈｅｃｌａｄｄｉｎｇｌａｙｅｒｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅｆｌａｔｎｅｓｓｏｆｒｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｃｌａｄｄｉｎｇｆｏｒｍｉｎｇꎬｏｂｔａｉｎｉｎｇｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓ.Ｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｗｅｌｄｂｅａｄｏｆｆｓｅｔｈａｓｔｈｅｍｏｓｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｌａｙｅｒｅｖｅｎｎｅｓｓ.Ｕｓｉｎｇｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｂｔａｉｎｅｄｈｅｒｅｉｎꎬｔｈｅｈｅｉｇｈｔａｎｄｗｉｄｔｈｅｒｒｏｒｓｏｆｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｃｌａｄｄｉｎｇａｒｅｌｅｓｓｔｈａｎ０.３ｍｍａｎｄ０.８ｍｍꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｐｒｏｖｉｄｅｓａｄａｔａｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｒｏｂｏｔｗｅｌｄｉｎｇａｄｄｉｔｉｖｅｒｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇａｎｄｈａｓｃｅｒｔａｉｎｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｖａｌｕｅａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓʒｒｏｂｏｔｗｅｌｄｉｎｇꎻａｄｄｉｔｉｖｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇꎻｒｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇꎻｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ第４期殷子强ꎬ等:机器人焊接增材再制造熔覆层成形影响因素分析㊀㊀随着计算机和机器人控制技术的发展ꎬ自动化㊁智能化已经成为再制造工程重要的发展方向ꎬ机器人焊接作为失效零件增材再制造的重要技术手段ꎬ逐渐成为国内外研究者关注的热点[１￣４]ꎮ基于机器人焊接的增材再制造过程一般包括以下４个模块[５￣６]:(１)预处理模块ꎮ对零件进行再制造可行性研究以及完成零部件拆卸㊁分类和清洗等准备工作ꎮ(２)建模模块ꎮ扫描零部件表面的三维信息ꎬ通过对数据的拟合得到零件实体模型ꎬ并对模型作分层切片处理ꎮ(３)参数规划模块ꎮ基于层面信息进行路径规划和工艺参数规划ꎮ(４)熔覆成形模块ꎮ由机器人程序控制ꎬ按最优参数在实时监控情况下进行轮廓填充和熔覆工作直至再制造过程结束ꎮ在实际应用中ꎬ建立熔覆参数与熔覆尺寸之间的映射关系是规划增材再制造分层厚度㊁优化熔覆路径的前提和基础[６]ꎮ另一方面ꎬ大量实验研究发现ꎬ增材再制造零件成形表面平整度对熔覆层的致密度㊁机械性能等形状和性能指标均有显著的影响[７]ꎮ因此针对熔覆过程中焊接工艺参数对熔覆成形截面形状的影响规律进行研究ꎬ获得优化的失效零件增材再制造参数ꎬ是保证机器人焊接增材再制造质量的重要基础ꎮ梁媛媛等[８]分析比较了不同焊道重叠量的焊接效果ꎬ并以此为根据设计了指导再制造工作的软件ꎮ乌日开西 艾依提等[９]对微束等离子弧焊接的成形轨迹间搭接参数进行了研究ꎬ分析了搭接参数对成形件性能的影响ꎮ胡瑢华[１０]采用图像处理法对成形件的截面图进行分析处理ꎬ提出了熔焊成型件表面成形质量评价体系ꎮ徐建宁等[１１]研究了ＴＩＧ(ｔｕｎｇｓｔｅｎｉｎｅｒｔｇａｓ)熔焊成形中焊接工艺与焊缝几何尺寸的关系ꎮ分析上述研究可以发现ꎬ目前常用的路径规划方法多为基于几何图形特征的路径规划ꎬ其规划目标涉及成型件表面质量㊁内部组织以及路径长度等多个方面ꎮ但基于机器人焊接的再制造过程是一个多参数㊁非线性㊁强耦合的复杂加工过程ꎬ若只对其某一方面进行优化ꎬ在实际再制造过程中难以取得令人满意的效果ꎮ本文针对分层和堆积原理的机器人焊接再制造过程ꎬ以Ｑ２３５Ｂ为增材再制造基体材料ꎬ以ＤＨＱ４９￣１(Ｈ０８Ｍｎ２ＳｉＡ)为熔覆材料ꎬ采用正交试验的方法ꎬ综合分析了机器人焊接再制造熔覆工艺参数对其成型截面平整程度的影响ꎮ１㊀熔覆成形影响因素分析熔覆焊道是机器人焊接增材再制造过程中的最基本单元ꎮ普通焊接结构中ꎬ熔覆焊道的主要作用是满足结构件的力学性能ꎻ而在增材再制造过程中ꎬ熔覆焊道要同时起到恢复结构件尺寸和满足结构件力学性能的双重作用ꎮ在机器人焊接再制造过程中ꎬ相邻焊道逐一相互搭接ꎬ微小的尺寸误差会在增材再制造过程中被累积和放大ꎬ因此ꎬ机器人焊接增材再制造对焊道尺寸的要求更加严苛ꎮ１.１㊀实验条件与材料硬件设备:奥太ＷＭＳＥ３１５Ｒ焊接电源㊁ＭＯＴＯＭＡＮ焊接机器人㊁个人计算机各一台ꎮ软件环境:Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ２０１６三维建模软件㊁ＶｉｓｕａｌＳｔｕｄｉｏ２０１７编程开发环境ꎮ图１㊀单道焊缝热循环曲线Ｆｉｇ.１㊀Ｔｈｅｒｍａｌｃｙｃｌｅｃｕｒｖｅｏｆｓｉｎｇｌｅｗｅｌｄｐａｓｓ增材再制造基体材料:Ｑ２３５Ｂ钢板ꎬ尺寸１２０ｍｍˑ２００ｍｍˑ１０ｍｍꎬ熔覆焊丝ＤＨＱ４９￣１(Ｈ０８Ｍｎ２ＳｉＡ)ꎬ焊丝直径１.２ｍｍꎮ１.２㊀影响熔覆成形的工艺参数实验假设增材再制造基体在熔覆过程中无变形且均匀散热ꎮ经初步实验ꎬ单层多道熔覆时选定的工艺参数为:热丝电流８０Ａꎬ焊接电流１２０~１７０Ａꎬ焊接速度１００~３００ｍｍ/ｍｉｎꎬ焊枪喷嘴到工件距离１０~１５ｍｍꎮ由于热量积累会带来较大的焊道首尾高度误差ꎬ因此在实验过程中ꎬ每熔覆完一条焊道等待１００ｓꎬ再焊下一道ꎮ由实验测得的热循环曲线如图１７４山㊀东㊀科㊀学２０２０年所示ꎬ此时熔覆焊道的温度已降至３００ħ以下ꎮ除上述焊接工艺参数外ꎬ影响机器人焊接增材再制造零件成形质量的重要因素还包括:(１)焊道偏移量(Ｄ)ꎮ焊道偏移量是指平面相邻两条熔覆焊道的中心线之间的距离ꎮ研究表明ꎬ平焊焊道横截面轮廓趋近于二次曲线[９]ꎮ当焊道偏移量过小时ꎬ会导致熔覆金属过度堆积ꎬ增材再制造熔覆层厚度在堆积处增大ꎬ影响成形质量ꎻ当焊道偏移量过大时ꎬ则相邻焊道搭接量不足ꎬ导致增材再制造熔覆层出现 犁沟 形成形缺陷ꎮ因此ꎬ选择合理的焊道偏移量是获得良好再制造成形质量的前提ꎮ(２)焊接顺序ꎮ机器人焊接再制造过程中ꎬ由于热积累的作用ꎬ焊道起弧端的高度大于熄弧端的高度ꎬ逐层累积后会出现尾部塌陷现象ꎬ导致再制造过程中断ꎮ为了防止出现尾部塌陷现象ꎬ本文采用相邻两层的焊道方向相反的方式进行焊接再制造ꎬ使焊道两端的高度差相互抵消ꎬ从而提高机器人焊接再制造的成形质量ꎮ综上ꎬ本文主要考虑的影响再制造零件焊接成形的因素包括焊接电流(Ｉ)㊁电弧电压(Ｕ)㊁送丝速度(Ｖｆ)㊁焊接速度(ＶＳ)㊁焊枪喷嘴到工件距离(ＳＣＴＷＤ)㊁焊道间偏移量(Ｄ)㊁焊接顺序等ꎮ实验过程中热丝电源采用等速送丝模式进行填丝ꎬＵ与ＳＣＴＷＤ直接相关ꎬＩ与Ｖｆ直接相关ꎮ因此ꎬ本文首先对Ｉ与Ｖｆ㊁Ｕ与ＳＣＴＷＤ进行了标定ꎬ标定结果如图２㊁３所示ꎮ由图可知ꎬＵ与ＳＣＴＷＤ趋近于线性关系ꎬ而在Ｉ为１６０~１８０Ａ时ꎬＩ与Ｖｆ存在一个跃变区ꎮ这与焊接电源控制送丝机的板卡特征有关ꎬ当电流增大时ꎬ其产生的热量(Ｉ２Ｒ)呈指数倍增加ꎬ而大部分热量被焊丝吸收并形成熔滴ꎬ过渡到基体材料上ꎮ当产生的热量与焊丝熔化速度之间的平衡被打破时ꎬ送丝机控制板卡就会提高焊丝送进度ꎬ使其在新的平衡点实现稳定送丝ꎮ图２㊀焊接电流与送丝速度匹配关系标定曲线Ｆｉｇ.２㊀Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｗｉｒｅｆｅｅｄｓｐｅｅｄ图３㊀喷嘴到工件距离与电弧电压匹配关系标定曲线Ｆｉｇ.３㊀ＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅＳＣＴＷＤａｎｄｗｅｌｄｉｎｇａｒｃｖｏｌｔａｇｅ１.３㊀熔覆成形尺寸的测量本文采用图像法对熔覆焊道的尺寸进行测量ꎬ通过熔覆焊道的横截面尺寸反映熔覆成形情况ꎮ测量前需对熔覆焊道的截面尺寸与其宏观金相图像之间的关系进行标定ꎮ如图４中所示的标尺在图像中共占１０８个像素长度ꎬ其实际长度为１ｍｍꎬ根据此比例即可计算熔覆焊道的实际尺寸ꎮ图４㊀焊道截面尺寸测量Ｆｉｇ.４㊀Ｍｅａｓｕｒｉｎｇｏｆｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｂｅａｄ８４第４期殷子强ꎬ等:机器人焊接增材再制造熔覆层成形影响因素分析焊道截面取样参照ＧＢ/Ｔ２６５１ ２００８«焊接接头拉伸试验方法»[１２]ꎬ舍弃熔覆焊道起弧㊁收弧端各２５ｍｍꎬ然后将剩余部分平均分为３段ꎬ在每一段的中点位置切取一个测量试样ꎬ采用图像法分别测量尺寸后ꎬ计算３个截面尺寸的平均值ꎬ作为该熔覆焊道成形尺寸的测量值ꎮ１.４㊀熔覆焊道的数学模型机器人增材再制造的每一层熔覆层可以认为是在指定平面内的单层多道堆焊ꎮ如前所述ꎬ一般均匀散热条件下ꎬ平焊焊道轮廓趋近于二次曲线ꎮ定义熔覆焊道的焊趾位置为坐标原点ꎬ宽度方向和高度方向分别为坐标系的Ｘ轴和Ｙ轴ꎮ假设熔覆焊道的宽度为Ｗꎬ高度为Ｈꎬ则截面轮廓曲线:ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃꎬ(１)根据上述假设ꎬ该轮廓线与Ｘ轴的交点分别为(０ꎬ０)和(Ｗꎬ０)ꎬ则有:ｃ＝０ꎬ(２)ａＷ２＋ｂＷ＝０ꎬ(３)由方程(１)的对称轴为ｘ＝－ｂ２ａꎬ而在实际熔覆焊道中ꎬ该点恰好为熔覆焊道轮廓的最高点ꎬ此时有ｙ＝Ｈꎬ(４)联立式(２)~(４)有:ｙ＝－４ＨＷ２ｘ２＋４ＨＷｘꎮ(５)根据上述方程ꎬ对图４中的焊道轮廓线进行拟合ꎬ结果如图５焊道截面轮廓拟合曲线所示ꎬ与实际轮廓吻合良好ꎬ表明一条单独的熔覆焊道形状尺寸可以由其宽㊁高表示ꎮ图５㊀焊道截面轮廓拟合曲线Ｆｉｇ.５㊀Ｆｉｔｔｅｄｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅｗｅｌｄｂｅａｄｃｒｏｓｓｐｒｏｆｉｌｅ图６㊀机器人焊接增材再制造熔覆层形成过程示意图Ｆｉｇ.６㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅａｄｄｉｔｉｖｅｒｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｒｏｂｏｔｗｅｌｄｉｎｇ根据焊道截面轮廓曲线的特点可知ꎬ存在一个最优的相邻焊道间距可使增材再制造熔覆层中的相邻焊道适当交叠ꎬ从而使形成的熔覆层最为平整ꎮ如图６所示为增材再制造熔覆层的形成过程示意图ꎬ其中Ｄ为相邻焊道偏移量ꎬＷ１㊁Ｗ２分别为相邻两条焊道的宽度ꎬ在工艺参数和散热条件相同的条件下ꎬＷ１＝Ｗ２＝Ｗꎮ由图６可知ꎬ最优的Ｄ值应使图中面积Ｓ１等于面积Ｓ２ꎬ故Ｄ应满足Ｗ/２<Ｄ<Ｗꎮ前期实验表明ꎬ在前述工艺参数和散热条件下ꎬ熔覆焊道宽度约为８~１２ｍｍꎬ故本文中焊道偏移距离取４~８ｍｍꎮ９４山㊀东㊀科㊀学２０２０年２㊀实验结果与分析本文采用Ｌ２５(５６)正交表进行了优化实验ꎬ实验过程中的熔覆顺序均采用往复焊接ꎬ正交试验中焊接电流㊁熔覆速度㊁喷嘴到工件距离㊁焊道偏移距离４个因素各水平的取值情况如表１所示ꎮ表１㊀正交试验因素水平表２１３０１.５１２５３１４０２.０１３６４１５０２.５１４７５１６０３.０１５８２.１㊀熔覆成形表面平整度影响因素分析针对机器人焊接增材再制造过程的特点ꎬ本文从熔覆成形平整度方面分析上述因素的影响规律ꎮ(１)单层熔覆高度ꎮ设熔覆层最大测量高度为ｈｍａｘꎬ最小测量高度为ｈｍｉｎꎬ则令单层熔覆高度为:ｈ＝(ｈｍａｘ＋ｈｍｉｎ)/２ꎮ(６) (２)熔覆层平整度ꎮ在正交试验获得的熔覆层有的成形良好外观比较平整ꎬ熔覆层平均厚度误差小于０.２ｍｍꎬ而也有一些熔覆层成形较差厚度参差不齐ꎮ因此ꎬ为了表征熔覆层成形状况的差异ꎬ本文提出了平整度的概念:δ＝Ｃˑ１/(ｈｍａｘ－ｈｍｉｎ)ꎬ(７)其中ꎬＣ为放大系数ꎬ本文取Ｃ＝１０ꎮ可见ꎬ在同一实验件上熔覆层的高度差异越大ꎬ即平整度δ越大ꎬ则视为该实验件成形状况越差ꎬ在有些实验件上甚至出现基本无法成形的现象ꎬ则视这种情况下的平整度为０ꎮ根据前述实验设计开展实验ꎬ熔覆焊道的尺寸测量结果如表２正交试验结果所示ꎮ表２㊀正交试验结果２１２２２４.０２４１.６７３１３３３００４１４４４００５１５５５００６２１２３５.２３７.６９７２２３４００８２３４５００９２４５１３.５６６２.５０１０２５１２２.８４０１１３１３５４.５９１４.２９１２３２４１４.４６４.３１０５第４期殷子强ꎬ等:机器人焊接增材再制造熔覆层成形影响因素分析续表２１５３５２４００１６４１４２００１７４２５３４.３８８.３３１８４３１４００１９４４２５００２０４５３１３.４６２７.７８２１５１５４５.５９９.０９２２５２１５４.０５１７.２４２３５３２１４.３０３.９７２４５４３２３.５７７１.４２２５５５４３００㊀㊀通过对以上实验数据计算得到的实验结果如图７所示ꎮ为进一步研究各参数对再制造零件熔覆成形平整度的影响ꎬ对实验结果进行方差分析ꎬ结果如表３所示ꎮ表３㊀方差分析表６.３９ＶＳ４４３.４１７４１.６０ＳＣＴＷＤ１４１６.０００４８.１１Ｄ２４９５.２１７４１０.１３图７㊀优化参数实验结果Ｆｉｇ.７㊀Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ㊀㊀通过Ｆ检验分析上述因素的显著性[１３￣１４]ꎬ取显著水平α＝０.０５ꎬ查表得显著性下临界值Ｆ(０.０５)为６.３９ꎬ由此可知ꎬ焊道间偏移量和喷嘴到工件距离两个因素对再制造熔覆层的平整度影响显著ꎮ其中相邻焊道间距的Ｆ值最大ꎬ其次为喷嘴到工件距离ꎬ焊接速度Ｆ值最小ꎮ这表明对熔覆层成形平整度影响最大的是焊道间偏移量ꎬ其次是喷嘴到工件距离ꎬ而熔覆速度的影响最小ꎮ同时ꎬ根据正交试验结果确定最优参数组合时ꎬ应选取最显著因素的优水平ꎬ对于不显著因素应兼顾其他要求取适当水平ꎮ根据表２中所示的实验结果ꎬ当平整度最优ꎬ即δ＝７１.４２时ꎬ参数组合为Ｉ＝１６０Ａ㊁ＶＳ＝２.５ｍｍ/ｓ㊁ＳＣＴＷＤ＝１３ｍｍ㊁Ｄ＝５ｍｍꎬ增材再制造零件的熔覆层平整度最优ꎮ２.２㊀实验验证将正交试验获得的最优参数转换为机器人程序进行验证ꎬ获得结果如图７所示ꎮ其熔覆平均高度２.３２ｍｍꎬ与理想模型误差小于０.３ｍｍꎻ平均宽度(Ｌ２与Ｌ５外侧边缘距离)６２.５４ｍｍꎬ与理想模型误差小于０.８ｍｍꎮ上述实验结果表明ꎬ通过优化机器人焊接增材再制造工艺参数ꎬ可使再制造熔覆速度提高１０倍的条件下ꎬ熔覆层成形精度达到与微束等离子弧焊相当的水平[９]ꎮ分析误差产生原因有以下两点:(１)由于热量积累且无法完全消除ꎬ使得熄弧点高度稍低于起弧点高１５２５山㊀东㊀科㊀学２０２０年在远离装夹点的位置ꎬ工件与工作台之间存在虚连的情况ꎬ传热和散热条件相对较差ꎮ这种散热不均匀的情况使得同一条焊道尺寸前后发生变化ꎮ３㊀结论本文针对机器人焊接增材再制造ꎬ提出熔覆层平整度的概念ꎬ并采用正交试验的方法ꎬ综合分析了机器人焊接再制造熔覆参数诸因素对再制造熔覆层成形平整程度的影响ꎮ(１)本文通过实验研究了增材再制造对增材再制造熔覆层平整度诸因素的影响规律ꎬ结果表明相邻熔覆焊道间距是最为显著的影响因素ꎮ(２)在本文实验条件下ꎬ通过正交试验获得了一组最优的机器人焊接增材再制造参数ꎮ(３)由于热积累和装夹方式等因素引起一定的高度㊁宽度误差ꎬ仍需进一步地研究相应的控制策略ꎮ参考文献:[１]王凯博ꎬ吕耀辉ꎬ徐滨士ꎬ等.基于焊接的镍基高温合金增材再制造技术综述[Ｊ].装甲兵工程学院学报ꎬ２０１６ꎬ３０(１):８１￣８６.ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７２￣４９７.２０１６.０１.０１６.[２]蒲英钊.机器人弧焊增材制造离线编程系统研究[Ｄ].哈尔滨:哈尔滨工业大学ꎬ２０１４.[３]殷子强.人机交互式机器人ＧＭＡＷ再制造系统研究[Ｄ].哈尔滨:哈尔滨工业大学ꎬ２０１１.[４]殷子强ꎬ张广军ꎬ赵慧慧ꎬ等.人机交互式机器人弧焊再制造系统设计[Ｊ].焊接学报ꎬ２０１３ꎬ３４(１):６９￣７２. [５]陈森昌ꎬ张李超ꎬ迟彦惠ꎬ等.柔性再制造增材修复系统[Ｊ].电焊机ꎬ２０１７ꎬ４７(７):４７￣５０.ＤＯＩ:１０.７５１２/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１￣２３０３.２０１７.０７.１０.[６]ＺＨＵＳ.ＲｏｂｏｔｉｃＧＭＡＷｆｏｒｍｉｎｇｒｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ[Ｊ].ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇꎬ２０１３ꎬ１(１):８７￣９０.ＤＯＩ:１０.１００７/ｓ４０４３６￣０１３￣０００１￣ｘ.[７]高福洋ꎬ赵文光ꎬ高奇ꎬ等.电弧增材制造成形工艺影响因素研究[Ｊ].材料开发与应用ꎬ２０１７ꎬ３２(２):５９￣６３.ＤＯＩ:１０.１９５１５/ｊ.ｃｎｋｉ.１００３￣１５４５.２０１７.０２.０１１.[８]梁媛媛ꎬ朱胜.再制造成形系统中的焊接路径规划[Ｊ].中国表面工程ꎬ２００６ꎬ１９(增刊１):２７４￣２７６.ＤＯＩ:１０.３３２１/ｊ.ｉｓｓｎ:１００７￣９２８９.２００６.ｚ１.０７２.[９]乌日开西 艾依提ꎬ赵万华ꎬ卢秉恒ꎬ等.基于脉冲微束等离子弧焊的快速成形中的搭接参数[Ｊ].机械工程学报ꎬ２００６ꎬ４２(５):１９２￣１９７.ＤＯＩ:１０.３３２１/ｊ.ｉｓｓｎ:０５７７￣６６８６.２００６.０５.０３６.[１０]胡瑢华.基于ＴＩＧ堆焊技术的熔焊成型轨迹规划研究[Ｄ].南昌:南昌大学ꎬ２００７.[１１]徐健宁ꎬ张华ꎬ胡瑢华ꎬ等.熔焊快速成型中焊接工艺参数与焊缝几何尺寸的关系[Ｊ].焊接技术ꎬ２００８ꎬ３７(４):１０￣１３.ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００２￣０２５Ｘ.２００８.０４.００４.[１２]全国焊接标准化技术委员会.焊接接头拉伸试验方法:ＧＢ/Ｔ２６５１￣２００８[Ｓ].北京:中国标准出版社ꎬ２００８.[１３]ＭＯＮＴＧＯＭＥＲＹＤＣ.实验设计与分析[Ｍ].汪仁官ꎬ译.北京:中国统计出版社ꎬ２００９.[１４]任露泉.试验设计及其优化[Ｍ].北京:中国科学出版社ꎬ２０１８.。

电弧增材制造技术研究发展现状作者：胡韬郭纯何梓良魏宝丽陈丰来源：《机电信息》2020年第05期摘要：简要阐述了电弧增材制造技术的发展历史，分析了国外电弧增材制造研究发展现状，对电弧增材制造技术的发展前景进行了展望。

关键词：电弧增材;CMT技术;激光视觉传感技术0 引言电弧增材制造技术是一种建立在电焊技术基础上的智能化、数字化的连续堆焊技术，其原理是使用焊接工艺中普遍应用的气体保护焊技术，以高温电弧为热源，熔化作为原材料的丝材，再进行一层一层堆叠，最后形成所需的零件。

1 电弧增材制造技术的发展历史增材制造技术根据所使用的热源不同，主要分为激光增材制造技术、电子束增材制造技术和电弧增材制造技术以及金属固相增材技术。

其中，电弧增材制造技术是由德国科学家率先提出的一项新技术，该技术以金属焊丝为原料，采取埋弧焊接的方式，按照预先设计好的路径将融化的材料层层堆积，最后凝固成型，形成大尺寸零件。

20世纪90年代，英国的Ribeiro等人对这项技术又进行了进一步发展，同时期的Spencer等人为了零件的快速制造也做了一些工艺上的研究，这些研究对后来的电弧增材制造技术造成了极大影响。

其后的发展过程中得益于20世纪90年代以来的数字化和信息化技术的高速发展，在近30年的发展过程中成形控制和性能控制这两大问题的解决也使得电弧增材制造技术愈发成熟。

电弧增材制造技术采用传统的熔化极气体保护焊方式，其特点是热输入量较高，成型过程中输出热源反复在刚刚产生和成型的部位上移动，使其热积累量变高，使得材料在堆叠过程中会产生飞溅、形成多个气孔等一系列问题。

1.1 ; ;CMT（冷金属过渡）技术CMT（冷金属过渡）技术的提出和应用则在一定程度上解决了上述难题。

电弧增材的过程中由于丝材要熔化堆叠，在持续不断的堆叠中就难免会让熔池的热积累量越来越高，不断的热量输入所产生的热量积累可能会使熔池产生飞溅问题，为此CMT技术应运而生。

相对于传统的气体保护焊，CMT技术产生的电弧温度和熔化丝材产生的熔滴温度比较低，主要得益于冷热循环交替原理。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011325954.1(22)申请日 2020.11.24(71)申请人 北京航空航天大学地址 100191 北京市海淀区学院路37号(72)发明人 从保强　齐铂金　孙雪君　祁泽武　钟豪　(74)专利代理机构 北京聿宏知识产权代理有限公司 11372代理人 吴大建　金淼(51)Int.Cl.B23K 9/04(2006.01)B23K 9/095(2006.01)B23K 9/12(2006.01)B23K 9/133(2006.01)B23K 9/16(2006.01)B23K 9/28(2006.01)B23K 9/32(2006.01)(54)发明名称自适应机器人电弧增材制造系统和方法(57)摘要本发明公开了一种自适应机器人电弧增材制造系统和方法。

该系统包括焊接系统，用于携带所述焊接系统中的焊机移动的机器人；用于建立增材制造的目标的三维模型，并根据所述三维模型规划所述运动系统中的机器人增材制造所述目标的运动轨迹的设计系统；用于采集所述焊接系统的各项焊接参数的焊接检测装置；用于接收和分析所述设计系统规划的运动轨迹以及所述焊接检测装置采集的焊接参数，并根据分析结果实时输出相应的控制指令给所述运动系统和焊接系统的控制系统，其中所述控制指令包括用于调整所述运动系统中的机器人运动姿态的姿态控制指令以及用于调节所述焊接系统中的送丝机送丝速度的速度控制指令。

权利要求书2页 说明书7页 附图3页CN 112570853 A 2021.03.30C N 112570853A1.一种自适应机器人电弧增材制造系统，包括：焊接系统，包括焊接电源、送丝机和焊机；运动系统，包括用于携带所述焊接系统中的焊机移动的机器人；设计系统，用于建立增材制造的目标的三维模型，并根据所述三维模型规划所述运动系统中的机器人增材制造所述目标的运动轨迹；监测系统，包括用于采集所述焊接系统的各项焊接参数的焊接检测装置；控制系统，其与所述设计系统、监测系统、运动系统和焊接系统连接，用于接收和分析所述设计系统规划的运动轨迹以及所述焊接检测装置采集的焊接参数，并根据分析结果实时输出相应的控制指令给所述运动系统和焊接系统，以控制增材制造所述目标的焊接过程；其中，所述控制指令包括用于调整所述运动系统中的机器人运动姿态的姿态控制指令以及用于调节所述焊接系统中的送丝机送丝速度的速度控制指令。

专利名称：磁场控制式电弧机器人增材制造方法专利类型：发明专利
发明人：王克鸿,许雪宗,范霁康,周明,康承飞
申请号：CN201810944993.6
申请日：20180820
公开号：CN109128435A
公开日：
20190104
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种磁场控制电弧机器人智能增材方法。

该方法为：接通励磁电源，焊枪按设置好的程序移至起弧点进行起弧，焊接机器人按预设轨迹进行移动，通过在焊枪端部施加纵向磁场，并将熔化的焊丝在指定位置堆积，同时控制系统控制送丝机构按照指定的速度输送焊丝进入熔融区域；将焊枪在高度方向上抬高一个层高，进行下一层的熔融堆积；完成工件的沉积堆叠。

本发明利用外置纵向磁场改变电弧形态、控制熔滴下落过程、约束熔池形状，提高成型精度；同时外加纵向磁场对于熔池有搅拌作用，可以使得熔池元素均匀化、细化晶粒。

提高增材构件的成型精度与质量。

申请人：南京理工大学
地址：210094 江苏省南京市孝陵卫200号
国籍：CN
代理机构：南京理工大学专利中心
代理人：邹伟红
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电弧熔丝增材制造复合填充路径规划算法方力;侯智文;黄俊润;邓庆文;武建祥;秦训鹏【摘要】合理的路径规划可以提高电弧熔丝增材制造成形零件的表面质量和强度.针对电弧熔丝增材制造的特点,将多种增材制造路径规划算法相结合,提出了一种复合路径规划算法,实现了单空洞截面的填充,并进一步讨论了其他类型截面的路径规划方法.在填充截面过程中,内外表面采用轮廓偏置路径填充,保证了零件的表面质量;零件内部采用改进的扫描线算法进行填充,减少了空行程,提高了成形效率.实验验证了本文算法填充复杂截面轮廓的可行性.【期刊名称】《南京航空航天大学学报》【年(卷),期】2019(051)001【总页数】7页(P98-104)【关键词】增材制造;路径规划;电弧熔丝【作者】方力;侯智文;黄俊润;邓庆文;武建祥;秦训鹏【作者单位】武汉理工大学汽车工程学院,武汉,430070;武汉理工大学汽车工程学院,武汉,430070;武汉理工大学汽车工程学院,武汉,430070;湖北三环锻造有限公司,武汉,430070;湖北三环锻造有限公司,武汉,430070;武汉理工大学汽车工程学院,武汉,430070;现代汽车零部件技术湖北省重点实验室,武汉,430070【正文语种】中文【中图分类】TP391电弧熔丝增材制造技术是一种快速成形技术。

在零件成形过程中，需要将零件模型分成若干层，逐层堆积，累加成形。

在填充每一层时，焊枪按既定的路径，堆焊成形零件的一个截面。

该增材制造方法最大优点是成形效率高、零件制造周期短，可以获得高性能的成形产品，具有十分广阔的应用前景[1]。

金属高性能增材制造技术被业内普遍看作是最直接的可服务于装备制造业的成形技术[2]。

目前基于电弧堆焊的增材制造技术研究还不够深入，在如下两个方面表现比较突出[3-4]：（1）由于堆焊工艺中弧坑塌陷造成的成形尺寸不精确；（2）成形零件表面粗糙度无法满足使用要求。

目前，国内外解决堆焊成形的弧坑塌陷问题，主要是通过优化成形路径解决[5]。