多层多道包角焊接规划方法与流程

本技术涉及焊接，具体涉及一种多层多道包角焊接规划方法。

背景技术：

1、在大型装备、金属结构件的制造过程中常常存在立板与底板拼接形成的角焊缝，如吊耳等部位的焊接位置。为防止应力集中，立板的端部与底板需焊满，其中立板端部转角处的圆角焊接工艺即为包角焊接。当板厚大于一定尺寸时，通常需要采用多层多道焊接。由于包角焊接过程中焊枪姿态与轨迹变化复杂，立板端部的散热条件与正常角焊缝有较大差异，容易出现焊瘤、咬边等焊接缺陷，导致包角焊接工艺控制要求较高。

2、现有的多层多道包角焊接通常采用人工焊接，工人工作量大，焊缝一致性难以保证，时常需要返修、补焊。采用自动焊接设备焊接可提高焊缝一致性，但焊接轨迹的示教编程复杂，尤其在厚板的多层多道焊接中，前道示教产生的误差会在后续焊道的叠加过程中逐渐累积，最终导致焊接失败。常规的自动焊接设备多层多道焊接已有如等高法、等面积法和自适应法等离线编程规划方法，但对包角处的自动焊接设备多层多道焊接轨迹、工艺参数规划方法目前研究较少。

技术实现思路

1、针对现有技术中的问题，本技术的目的在于提供一种多层多道包角焊接规划方法，解决现有的自动焊接设备多层多道包角处人工示教复杂、困难、一致性差的问题。

2、本技术实施例提供一种多层多道包角焊接规划方法，包括：

3、确定待焊角焊缝的立板的尺寸和坡口信息；

4、根据所述立板的尺寸获得带包角的角焊缝打底焊的焊道轨迹点坐标；

5、根据所述坡口信息规划多层多道角焊缝的焊接参数，所述焊接参数包括焊层数、焊道数、各个焊道在非包角工艺段的第一焊道工艺参数和第一轨迹参数；

6、根据所述多层多道角焊缝的焊接参数，规划多层多道包角工艺段的第二焊道工艺参数和第二轨迹参数；

7、将所述打底焊的焊道轨迹点坐标、所述多层多道角焊缝的焊接参数以及所述多层多道包角工艺段的第二焊道工艺参数和第二轨迹参数发送给焊接控制器。

8、在一些实施例中，所述打底焊的焊道轨迹点包括起弧点、收弧点、立板端点、包角起始点和包角结束点；

9、根据所述立板的尺寸获得带包角的角焊缝打底焊的焊道轨迹点坐标，包括如下步骤：

10、确定所述打底焊的焊道轨迹中一立板端点的坐标；

11、根据所述立板的尺寸，基于所述焊道轨迹中已知立板端点的坐标，计算所述打底焊的焊道轨迹中其他立板端点的坐标；

12、根据预设的包角起始点和包角结束点相比于立板端点的预设调整起始量，计算所述打底焊的焊道轨迹中包角起始点和包角结束点的坐标；

13、在立板的根部选定起弧点，确定起弧点的坐标，并根据起弧点的坐标计算收弧点的坐标。

14、在一些实施例中，所述打底焊的焊道轨迹的起弧点和收弧点设于所述立板的长焊缝段，且所述收弧点相对于所述起弧点向焊道轨迹移动方向偏移。

15、在一些实施例中，根据所述坡口信息规划多层多道角焊缝的焊接参数，包括根据所述坡口信息，采用等高法、等面积法或预设焊道规划模型规划多层多道角焊缝的焊接参数。

16、在一些实施例中，所述第一焊道工艺参数包括第一焊接电流和第一焊接速度，所述第二焊道工艺参数包括第二焊接电流和第二焊接速度；

17、采用如下步骤规划多层多道包角工艺段的第二焊道工艺参数：

18、对于每个焊层中远离立板侧的焊道，将所述第一焊接电流和所述第一焊接速度分别设为该焊道的包角工艺段的第二焊接电流和第二焊接速度；

19、对于每个焊层中靠近立板侧的焊道，分别降低所述第一焊接电流和所述第一焊接速度，得到该焊道的包角工艺段的第二焊接电流和第二焊接速度。

20、在一些实施例中，各个所述包角工艺段包括沿焊道轨迹移动方向依次排列的包角起始点、第一立板端点、第二立板端点、第三立板端点、第四立板端点和包角结束点，所述第一立板端点和所述第二立板端点的x、y、z坐标相同，姿态r偏转90°，所述第三立板端点和所述第四立板端点的x、y、z坐标相同，姿态r偏转90°；

21、对于每个焊层中靠近立板侧的焊道，采用如下步骤规划该焊道的包角工艺段的第二焊道工艺参数：

22、将所述第一焊接电流和所述第一焊接速度分别设为所述包角开始点的第二焊接电流和第二焊接速度；

23、从所述包角开始点到所述第一立板端点，线性降低第二焊接电流和第二焊接速度，以使从所述第一立板端点的第二焊接电流和第二焊接速度分别等于预设最小焊接电流和预设最小焊接速度；

24、将所述预设最小焊接电流和预设最小焊接速度分别设为所述第一立板端点和所述第四立板端点之间的焊接段的第二焊接电流和第二焊接速度；

25、从所述第四立板端点到所述包角结束点，线性增大第二焊接电流和第二焊接速度，以使所述包角结束点对应的第二焊接电流和第二焊接速度等于所述第一焊接电流和所述第一焊接速度。

26、在一些实施例中，所述预设最小焊接电流为工艺窗口的最小电流值，对于第i个焊层第j个焊道，所述预设最小焊接速度为其中，i#i$为预设最小焊接电流，vij为第i个焊层第j个焊道的第一焊接速度，iij为第i个焊层第j个焊道的第一焊接电流，vij包角为第i个焊层第j个焊道的预设最小焊接速度。

27、在一些实施例中，各个所述包角工艺段包括至少一个包角焊段；

28、采用如下步骤规划多层多道包角工艺段的第二轨迹参数：

29、对于每个焊道，所述包角工艺段中非包角焊段的部分的第二轨迹参数等于所述第一轨迹参数；

30、对于每个焊层中靠近立板侧的焊道，在该焊道的所述包角焊段，采用位置不变、只改变焊枪姿态的直线动作指令，并基于预设过渡时间计算规则计算包角动作过渡时间；

31、对于每个焊层中远离立板侧的焊道，在该焊道的所述包角焊段，采用圆弧动作指令，并基于预设过渡点坐标计算规则计算圆弧轨迹过渡点的坐标。

32、在一些实施例中，各个焊道在非包角工艺段的第一轨迹参数包括各个焊道的焊道轨迹相比于所述打底焊的焊道轨迹的坐标偏移量；

33、所述基于预设过渡点坐标计算规则计算圆弧轨迹过渡点的坐标，包括：

34、计算圆弧轨迹过渡点的坐标为：

35、

36、其中，b(x,y,z,w,p,r)为所述包角工艺段的第一立板端点在打底焊的焊道中对应轨迹点的坐标，δxij为第i个焊层第j个焊道的焊道轨迹相对于打底焊的焊道轨迹的x坐标偏移量，δyij为第i个焊层第j个焊道的焊道轨迹相对于打底焊的焊道轨迹的y坐标偏移量，δzij为第i个焊层第j个焊道的焊道轨迹相对于打底焊的焊道轨迹的z坐标偏移量。

37、在一些实施例中，采用如下步骤规划多层多道包角工艺段的第二轨迹参数：

38、对于每个焊道，所述包角工艺段中非包角焊段的部分的第二轨迹参数等于所述第一轨迹参数；

39、对于每个焊层中远离立板侧的焊道，在该焊道的所述包角焊段，将所述包角焊段的两个端点偏移到坐标相同的两个位置点，在偏移后的两个位置点之间，采用位置不变、只改变焊枪姿态的直线动作指令，并基于预设过渡时间计算规则计算包角动作过渡时间；

40、对于每个焊层中靠近立板侧的焊道，在该焊道的所述包角焊段，采用位置不变、只改变焊枪姿态的直线动作指令，并基于预设过渡时间计算规则计算包角动作过渡时间。

41、在一些实施例中，所述基于预设过渡时间计算规则计算包角动作过渡时间，包括采用如下公式计算包角动作过渡时间：

42、

43、其中，tij为第i个焊层第j个焊道的包角动作过渡时间，vij包角为第i个焊层第j个焊道的预设最小焊接速度，hi为第i个焊层的高度。

44、通过采用本技术的多层多道包角焊接规划方法，有益效果如下：

45、本技术首先获得打底焊的焊道轨迹点坐标，规划焊层数、焊道数以及各个焊道在非包角工艺段的第一焊道工艺参数和第一轨迹参数，针对于包角工艺段，对焊接参数进一步优化，得到包角工艺段的第二焊道工艺参数和第二轨迹参数，然后将规划得到的参数发送至自动焊接设备的焊接控制器，以使焊接控制器基于规划得到的参数执行对应的焊接功能。本技术实现了对于自动焊接设备多层多道包角焊接的规划，并对包角工艺段的焊接参数进行了优化，通过参数优化极大地减少了包角处咬边缺陷发生的概率，解决了现有的自动焊接设备多层多道包角处人工示教复杂、困难、一致性差的问题，相比于人工焊接大幅提高了焊接生产效率，提高了焊缝一致性，降低了因焊工技术水平不足导致缺陷的可能。