阅读说明：本技术 一种间隙自动补偿填充数控焊接方法 (Numerical control welding method for gap automatic compensation filling ) 是由 杨艳群 姜中辉 邹光厚 赵冬 王建 王川 于 2019-08-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种间隙自动补偿填充数控焊接方法,涉及数控焊接技术领域,包括以下步骤：根据数控焊接部件的坡口形式,计算得出坡口间隙数值的波动范围ΔW,确定焊缝上部间距W；结合坡口间隙数值的波动范围ΔW,得出焊接速度v<Sub>1</Sub>,送丝速度v<Sub>2</Sub>,摆动频率f,弧长修正u与焊缝上部间距W之间的函数关系；在焊接编程过程中,插入焊缝上部间距W与各参数的关系函数式,实时跟踪焊缝上部间距W,并反馈到焊接程序中,进行焊接过程中的自动调整。本发明将坡口间隙数值的波动范围ΔW定义为固定值不同,在计算焊缝上部间距W时引入坡口间隙数值的波动范围ΔW,并且在焊接编程中插入焊缝上部间距W与各参数间的函数关系式,无需人工操作,简单方便,安全性高。(The invention discloses a numerical control welding method for gap automatic compensation filling, which relates to the technical field of numerical control welding and comprises the following steps: calculating a fluctuation range delta W of a groove gap value according to a groove form of the numerical control welding part, and determining the upper spacing W of a welding line; combining the fluctuation range delta W of the groove gap value to obtain the welding speed v 1 wire feed speed v 2 The swing frequency f, the function relation between the arc length correction u and the upper spacing W of the welding seam; and in the welding programming process, inserting a relation function formula of the upper spacing W of the welding seam and each parameter, tracking the upper spacing W of the welding seam in real time, feeding back the upper spacing W of the welding seam to a welding program, and automatically adjusting the welding process. The invention defines the fluctuation range delta W of the groove gap numerical value as different fixed values, and introduces the fluctuation range of the groove gap numerical value when calculating the upper spacing W of the welding seamAnd delta W, and a functional relation between the upper spacing W of the welding seam and each parameter is inserted in the welding programming, so that manual operation is not needed, simplicity and convenience are realized, and the safety is high.)

一种间隙自动补偿填充数控焊接方法

技术领域

本发明涉及数控焊接技术领域，具体涉及一种间隙自动补偿填充数控焊接方法。

背景技术

数控焊接技术已经普遍应用于城轨地铁及高速动车组车体的制造过程中，在传统的数控编程焊接过程中，通常是依据标准坡口模板，结合实际产品的坡口尺寸，确定固定的焊接参数，从而实现产品的数控焊接。虽然数控焊接与传统的人工焊接相比提高了焊接效率，在一定程度上实现了自动化，但是仍然存在以下问题：

1.焊接参数是固定值，在焊接过程中如果间隙变化较大，需人工现场操作调整焊接参数，难以做到及时调整；

2.间隙波动较大易产生焊偏、焊穿或填充不足等焊接缺陷，影响产品质量和生产效率；

3.焊接过程中存在设备突然停机的风险，存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种间隙自动补偿填充数控焊接方法，以解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种间隙自动补偿填充数控焊接方法，包括以下步骤：

根据数控焊接部件的坡口形式，结合对应部件尺寸公差与焊接标准要求，计算组装后坡口间隙的极上差和极下差并且得出坡口间隙数值的波动范围ΔW，从而确定焊缝上部间距W，焊缝上部间距W的计算公式如下：

W＝W₁+ΔW

其中，W表示焊缝上部间距，W₁表示所需焊接工件的板厚，ΔW表示坡口间隙数值的波动范围；

分析焊接编程原理及参数并且结合坡口间隙数值的波动范围ΔW，得出焊接速度v₁，送丝速度v₂，摆动频率f，弧长修正u与焊缝上部间距W之间的函数关系；

在焊接编程过程中，***焊缝上部间距W与焊接速度v₁，送丝速度v₂，摆动频率f，弧长修正u之间的关系函数式，利用设备自带的激光跟踪功能，实时跟踪焊缝上部间距W，并反馈到焊接程序中，进行焊接过程中的自动调整。

进一步地，所述坡口间隙数值的波动范围ΔW由所需焊接的两个部件的公差决定。

进一步地，所述所需焊接的两个部件的坡口角度为70°。

进一步地，所述焊缝上部间距W与焊接速度v₁的函数关系式如下：

v₁＝-10.02W+113.42

进一步地，所述焊缝上部间距W与送丝速度v₂的函数关系式如下：

v₂＝-1.17W+17.79

进一步地，所述焊缝上部间距W与摆动频率f的函数关系式如下：

f＝-16W+217.3

进一步地，所述焊缝上部间距W与弧长修正u的函数关系式如下：

u＝-0.36W-4.44

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，所采用的焊缝上部间距W不是固定值，而是等于所需焊接工件的板厚W₁与坡口间隙数值的波动范围ΔW之和，适用于更多尺寸的组装部件，降低了组装部件尺寸一致性差对整体产品质量的影响，灵活实用。

2、本发明中，与传统情况下将坡口间隙数值的波动范围ΔW定义为固定值不同，在计算焊缝上部间距W时引入了坡口间隙数值的波动范围ΔW，由于实际应用中所需焊接部件受公差影响，坡口间隙数值的波动范围ΔW其实是个变化的数值，有利于减少因间隙波动问题造成的焊接缺陷，规避了因间隙变化较大而造成的设备停机风险，降低了安全隐患，并且提高了数控焊接生产的效率。

3、本发明中，在焊接编程过程中，***焊缝上部间距W与焊接速度v₁，送丝速度v₂，摆动频率f，弧长修正u之间的函数关系式，利用设备自带的激光跟踪功能，实时跟踪焊缝上部间距W，并反馈到焊接程序中，进行焊接过程中的自动调整，避免了在焊接过程中人工操作调整参数，简单方便，安全性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例一的焊缝结构示意图；

图2为本发明焊缝上部间距W与焊接速度v₁的实验数据图；

图3为本发明焊缝上部间距W与送丝速度v₂的实验数据图；

图4为本发明焊缝上部间距W与摆动频率f的实验数据图；

图5为本发明焊缝上部间距W与弧长修正u的实验数据图。

图中标记：1-侧面地板型材，2-中部地板型材，3-焊缝。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本发明较佳实施例提供的一种间隙自动补偿填充数控焊接方法，包括以下步骤：

根据数控焊接部件的坡口形式，结合对应部件尺寸公差与焊接标准要求，计算组装后坡口间隙的极上差和极下差并且得出坡口间隙数值的波动范围ΔW，从而确定焊缝上部间距W，焊缝上部间距W的计算公式如下：

W＝W₁+ΔW

其中，W表示焊缝上部间距，W₁表示所需焊接工件的板厚，ΔW表示坡口间隙数值的波动范围；W₁是固定的板厚，在没有间隙的情况下的固定值。本发明所采用的焊缝上部间距W不是固定值，而是等于所需焊接工件的板厚W₁与坡口间隙数值的波动范围ΔW之和，适用于更多尺寸的组装部件，降低了组装部件尺寸一致性差对整体产品质量的影响，灵活实用。

分析焊接编程原理及参数并且结合坡口间隙数值的波动范围ΔW，得出焊接速度v₁，送丝速度v₂，摆动频率f，弧长修正u与焊缝上部间距W之间的函数关系；

在焊接编程过程中，***焊缝上部间距W与焊接速度v₁，送丝速度v₂，摆动频率f，弧长修正u之间的关系函数式，利用设备自带的激光跟踪功能，实时跟踪焊缝上部间距W，并反馈到焊接程序中，进行焊接过程中的自动调整。本发明的焊缝结构示意图如图1所示，待焊接的侧面地板型材1与中部地板型材2之间有焊缝3，其中尺寸为3的是型材本身坡口的深度，尺寸为1的是钝边的高度。ΔW就是焊缝组对时的根部间隙，传统情况下ΔW直接定义为固定数如0.5mm，但实际应用的过程中受所需焊接部件的公差影响，这个数字有时候是个变化的数，如果都采用固定的数值则并不符合不同部件的不同情况。本发明与传统情况下将坡口间隙数值的波动范围ΔW定义为固定值不同，在计算焊缝上部间距W时引入了坡口间隙数值的波动范围ΔW，由于实际应用中所需焊接部件受公差影响，坡口间隙数值的波动范围ΔW其实是个变化的数值，有利于减少因间隙波动问题造成的焊接缺陷，规避了因间隙变化较大而造成的设备停机风险，降低了安全隐患，并且提高了数控焊接生产的效率。

所述坡口间隙数值的波动范围ΔW由所需焊接的两个部件的公差决定。组装的间隙一般由两个所需焊接部件的公差来决定，如工件A的直线公差a为0-2mm，工件B的直线公差b为0-1mm，则a+b的最小值为0mm，最大值为3mm，坡口间隙数值的波动范围ΔW的范围就是0-3mm。

所述所需焊接的两个部件的坡口角度为70°，坡口角度一般为固定的值。本发明结合间隙波动范围，策划相应的焊接试验，分析实验数据经过多组参数的分析验证，最终找出各参数之间的规律，确定各参数之间的关系函数。

如图2所示，所述焊缝上部间距W与焊接速度v₁的函数关系式如下：

v₁＝-10.02W+113.42

如图3所示，所述焊缝上部间距W与送丝速度v₂的函数关系式如下：

v₂＝-1.17W+17.79

如图4所示，所述焊缝上部间距W与摆动频率f的函数关系式如下：

f＝-16W+217.3

如图5所示，所述焊缝上部间距W与弧长修正u的函数关系式如下：

u＝-0.36W-4.44

在本发明的焊接编程过程中，***焊缝上部间距W与焊接速度v₁，送丝速度v₂，摆动频率f，弧长修正u之间的函数关系式，利用设备自带的激光跟踪功能，实时跟踪焊缝上部间距W，并反馈到焊接程序中，进行焊接过程中的自动调整，避免了在焊接过程中人工操作调整参数，简单方便，安全性高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。