申请/专利权人：扬州宏运车业有限公司

申请日：2023-05-31

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN116748651B

主分类号：B23K10/02

分类号：B23K10/02;B23K37/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2023.10.03#实质审查的生效;2023.09.15#公开

摘要：本发明公开了加长型皮卡车架总成防变形焊接工艺，包括以下步骤：步骤一，构建自动化焊接系统；步骤二，改装夹具；步骤三，焊接路径规划；步骤四，工件预热；步骤五，工件焊接；步骤六，焊缝清洁；步骤七，应力消除；步骤八，焊缝检测；相较于现有的防变形焊接工艺，本发明采用电动夹具固定工件，拆装更为方便，通过工件预热，减小焊接部位局部温差，采用双等离子弧焊接同步对称作业，抵消焊接带来的变形力，能够有效防止焊接变形，本发明采用超声振动重熔焊缝，使得焊缝更加均匀美观，有效消除焊缝气孔和残余应力，提高焊缝质量，本发明通过构建自动化焊接系统，实现高效的自动化焊接作业，保证了焊接质量。

主权项：1.加长型皮卡车架总成防变形焊接工艺，包括以下步骤：步骤一，构建自动化焊接系统；步骤二，改装夹具；步骤三，焊接路径规划；步骤四，工件预热；步骤五，工件焊接；步骤六，焊缝清洁；步骤七，应力消除；步骤八，焊缝检测；其特征在于：其中在上述步骤一中，构建自动化焊接系统，系统具体包括电动夹具单元、工件输送单元、焊接机器人单元、工件预热单元、检测单元和控制器单元；其中在上述步骤二中，对现有夹具的夹持方式进行优化，即将螺栓固定的夹具改为电动控制夹具；其中在上述步骤三中，获取焊缝信息，将焊缝信息导入控制器单元，输出焊缝路径以及点焊位置，并传输给焊接机器人单元；其中在上述步骤四中，控制器单元控制工件输送单元将工件输送至装夹位置，然后控制驱动模块驱动夹具模块夹持，随即清洁模块先对工件焊接部位进行清洁，然后工件预热单元对焊接部位进行预热处理；其中在上述步骤五中，待步骤四完成后，焊接机器人单元按照焊缝路径及点焊位置，先进行点焊固定，随即按照焊缝路径进行焊接；其中在上述步骤六中，待步骤五完成后，利用气动清洁模块对焊缝进行清洁；其中在上述步骤七中，待步骤六完成后，焊接机器人单元按照焊缝路径对焊缝进行振动重熔，以消除残余应力；其中在上述步骤八中，待步骤七完成后，电动夹具单元松开工件，工件输送单元将其输送至检测位置，检测单元对焊缝进行检测；所述步骤一中，控制器单元分别与电动夹具单元、工件输送单元、焊接机器人单元、工件预热单元和检测单元建立电性连接；所述电动夹具单元包括驱动模块和夹具模块，驱动模块为夹具模块提供动力，焊接机器人单元包括多轴机器臂模块、焊头模块、清洁模块和应力消除模块，且焊头模块、清洁模块和应力消除模块均安装于多轴机器臂模块上，多轴机器臂模块可进行多角度运动，以便于其上的焊头模块、清洁模块和应力消除模块能够适应于不同的焊缝，检测单元包括图像采集模块、焊缝外观检测模块和超声探伤模块，控制器单元包括人机交互模块、主控模块和数据存储模块，人机交互模块采用触控屏，用于设备控制，数据存储模块用于存储工艺数据和软件程序；所述步骤三中，控制器单元的主控模块利用pso算法进行路径规划，焊缝路径包括两个焊头模块的移动路径和应力消除模块的移动路径，具体过程为：步骤1：首先将焊接路径规划问题转化为一个优化问题，每一条可能的焊接路径都被看作是搜索空间中的一个“粒子”，定义一个适应度函数，以衡量每条焊接路径的优劣，这个函数需要考虑焊接路径的各种特性，包括：长度、复杂度、焊接质量；步骤2：在搜索空间中随机生成一群粒子，作为初始的焊接路径，每个粒子的位置表示一种可能的焊接路径，速度表示这条焊接路径的变化方向和变化速度；步骤3：更新粒子群：开始迭代过程，在每一轮迭代中，需要根据每个粒子的适应度和邻居粒子的信息更新粒子的速度和位置，每个粒子的速度和位置的更新可以通过以下公式来进行：v[i][j]=w*v[i][j]+c1*rand*pbest[i][j]-x[i][j]+c2*rand*gbest[j]-x[i][j]x[i][j]=x[i][j]+v[i][j]其中，v[i][j]是粒子i在维度j的速度，x[i][j]是粒子i在维度j的位置，w是惯性权重，c1和c2是加速常数，rand是一个随机数，pbest[i][j]是粒子i在维度j的个体最优位置，gbest[j]是群体在维度j的全局最优位置；步骤4：检查终止条件：如果达到最大迭代次数，或者找到了足够好的解，则结束迭代过程；否则，回到步骤三；步骤5：返回最优解：最后，返回找到的最优解，即最优的焊接路径；步骤1中，焊缝路径包括两个焊头模块的移动路径和应力消除模块的移动路径，需要将这些路径同时考虑在内，定义一个适当的适应度函数来衡量这些路径的综合效果；在定义适应度函数来衡量两个焊头模块的移动路径和应力消除模块的移动路径的综合效果时，需要考虑到不同模块之间的协作性以及每个模块路径的特性，实施过程为：步骤a：定义评价指标首先，需要定义一些评价指标来衡量每条焊接路径的效果，这些评价指标包括：路径长度：路径越短，焊接时间越短，效率越高；焊接质量：根据焊接结果来衡量：焊缝形状、焊接强度；应力消除效果：应力消除模块的路径会影响应力消除的效果，这需要考虑到焊接后的冷却速率、应力分布因素；步骤b：定义适应度函数：需要将这些评价指标结合起来，定义一个适应度函数，将这些评价指标加权求和，如下所示：fx=w1*L+w2*Q+w3*S其中，fx是适应度函数，x代表一条焊接路径，L代表路径长度，Q代表焊接质量，S代表应力消除效果，w1、w2、w3是这些评价指标的权重；步骤c：优化适应度函数然后，使用PSO算法来优化适应度函数，寻找最优的焊接路径，在这个过程中，每个粒子的位置表示一种可能的焊接路径，粒子的适应度就是这条焊接路径的适应度函数值。

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