计算机技术在焊接自动化中的应用

岳朋云

【摘要】伴随科学技术的不断发展，计算机技术已经取得了完善的研究成果，且良好的运用在当下的生产生活中。焊接自动化的应用得益于计算机技术的发展，对此文章就计算机技术在焊接自动化中的应用进行分析。

【关键词】计算机技术 焊接自动化 技术应用

当下计算机技术的完善为焊接自动化的发展提供了基础，也就使得焊接自动化在机械制造业中的应用更加广泛。计算机系统能够控制焊接设备的精密度等，能够提高焊接工作的质量与效率，同时计算机技术与焊接自动化的结合是实现生产自动化的必然途径。

一、计算机辅助焊接过程控制

焊接过程自动化既可以有效提高生产效率，又能确保产品高质量。利用计算机设置精密的工艺参数，并进行科学合理的调节，避免了人工操作的非一致性，在金属焊缝的质量控制方面效果尤为明显。例如，哈尔滨工业大学对TIG焊做了深入研究，从正面熔透的角度出发，研制出熔池振荡法，利用弧光传感器测定熔池振荡的幅度，根据振荡的固有特征进行熔透控制。这种熔池振荡法对高强合金钢和低碳钢的焊接控制效果奇佳。焊接过程的精准控制得益于计算机的高精度运算和大容量存储功能，尤其是模糊控制技术和神经元网络的应用，更为熔透控制插上了一双飞翔的翅膀。

二、焊接专家系统

焊接专家系统是指专门设计的用以模仿某领域专家的知识和推理方法，并能像人类专家一样解决特定领域的复杂问题的计算机软件系统。与常规计算机程序相比，具有知识大多是被个人拥有的专家知识、输出结果通常是建议或选择、推理过程可了解等显著特点。专家系统主要包括知识库、推理机、数据库和人机接口。其应用主要集中在焊接结构安全评定、缺陷诊断、焊缝成本估算、焊材选择、焊接结构CAD、焊接方法选择等方面。

三、计算机辅助工艺设计CAPP

焊接是工业生产中最重要的材料成型方法之一，已广泛应用于航天、造船、化工、建筑、汽车、电力以及微电子等领域。焊接质量既是最终产品质量和性能的保证，也同生产成本直接关联。传统的焊接工艺编制与管理完全依赖于手工劳动，不仅造成了大量的重复劳动，浪费了人力物力，而且常常因人为失误而影响产品质量，导致生产成本增加。上世纪80年代，人们开始将CAPP应用到焊接工艺的设计与管理中，效果很好。目前，国内焊接领域的LAPP研究虽然取得了很大成绩，许多企业也在生产实践中广泛应用CAPP技术，但仍然存在诸多不足，主要有:通用化程度低，各系统只能在特定单位运行；集成化程度低，难以与CCAM以及MRP集成；功能不全，多数LAPP系统只能完成单纯的工艺文件管理。

四、数值分析、数值模型及计算机仿真

焊接热过程是形成焊接接头，产生焊接压力变形的过程，也是产生焊接缺陷的过程。对焊接热过程进行精准解析，是提高焊接质量，消除焊接缺陷的必然选择。早期，采用解析法进行焊接热过程分析，必须对焊接热源作出与实际热源偏差较大的假设，因此，仅适合简单的几何形状焊件的焊接。哈尔滨工业大学运用流体力学方程对焊接熔池的传热过程进行分析，充分解析熔滴和熔池的相互作用，精准预测熔池的形状和尺寸，在压力分布、残余压力控制和焊接疲劳扩展等方面的研究均取得了很大进展。上海交通大学引入有限元模拟的方法实现快速、精准的焊接温度场分布及变化的预测和控制，结合TIG焊接的实际过程，建立计算模型，借助ANSYS有限元软件分析平台进行数值模拟计算，有效地解决了铝合金平板焊接过程的温度场控制问题。

五、焊接机器人工作站

随着计算机技术、电子技术和数控技术的发展，自动焊接机器人技术也日渐成熟。焊接机器人在生产中的应用，有效地提高了劳动生产率，保障了焊接质量，替代了有害环境下的人工操作，因此，许多国家在焊接机器人的研究中都付出了很多努力。目前，焊接机器人工作站主要有四种类型:一是箱体焊接机器人工作站，是专门针对箱柜行业中产量大、质量和尺寸要求高的箱体焊接而研发的专用设备，由弧焊机器人、焊接电源、送丝机、复位机、夹具和控制系统组成。川该工作站广泛用于电力、电气、机械、汽车等行业。二是不锈钢气塞机器人，采用柔性激光焊接加工的方式，解决不锈钢焊接中变形量大、密封性要求高的箱体焊接问题。三是轴类焊接机器人工作站，用于由转轴为基体的各类工件的焊接，有效克服了该类工件手工焊接中的劳动强度大、生产效率低、产品一致性差的缺陷。四是机器人焊接螺柱工作站，专门针对复杂零件上不同规格螺柱的焊接而设计，通过编程让机器人按照示教的路径，将不同规格的螺柱焊接到工件上。

综上所述，计算机技术在焊接自动化中的应用具有多样性，其能够有效的促进焊接自动化工作的进步，同时提高焊接自动化生产的质量与效率。但在当下的技术应用过程中，受各种因素的影响，计算机技术在焊接自动化中的应用仍然存在着部分问题，这也是现阶段技术研究的重点。

【参考文献】

[1]林本健.浅析汽车产业中焊接自动化技术的发展应用研究[J].内燃机与配件.2019(24)

[2]王辉.焊接自动化技术的现状与发展趋势[J].中国设备工程.2018(20)