自动化焊接技术论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇自动化焊接技术论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

中图分类号：F407.472 文献标识码：A 文章编号：

一.引言

焊接是现代机械制造业中一种必要的工艺方法应用，焊接技术的先进水平做为衡量一个国家工业发达程度的重要指标已逐渐为大众公认，同样焊接技术的发达程度也是衡量工业企业技术水平高低的重要标志。由于受我国相关工业的制约， 在使用焊接机械手的过程中，必须采用与西方发达国家不同的、适合我国国情的灵活的使用方式，才能保证焊接机械手在我国相关产业不配套的情况下正常使用。

二. 机车车辆工业焊接的主要用料。

目前， 在机车车辆上所采用的主要是碳素结构钢、低合金结构钢（包括耐候钢） 等具有良好的焊接性能的材料， 一些零部件采用铸钢或锻钢制造， 其材质本身有较好的焊接性能，但因构件结构复杂， 在焊接过程中有些需要采用适当的辅助工艺手段。铝合金型材由于其质量轻， 能减轻运输设备的自重，在客车及一些特种车辆的制造中应用范围逐渐扩大。铝合金、不锈钢及各种复合材料随着先进焊接技术的运用，将在机车车辆工业生产中发挥更大的作用。

三.铁路工业涉及的焊接方法。

焊条电弧焊。

焊条电弧焊曾广泛应用于机车车辆工厂的制造与修理部门。随着二氧化碳气体保护焊、混合气体保护焊、埋弧焊、焊接机械手等新技术、新工艺的推广， 焊条电弧焊在铁路机车车辆工厂的使用逐年下降， 其焊缝长度比例在机车车辆制造业目前大约仅占5%左右。在机车车辆修理业用得还比较多，其焊缝总长度大约占30%-50%左右。此比例还将逐年下降， 集中检修的配件多采用了二氧化碳气体保护焊与埋弧焊等焊接方法。如对铁路货车上、下心盘检修，采用二氧化碳气体保护焊技术进行堆焊、车钩钩舌的检修采用埋弧焊技术堆焊。各工厂对检修机车车辆中的新制配件，已普遍采用了二氧化碳气体保护焊技术。

二氧化碳气体保护焊接技术的应用。

二氧化碳气体保护焊与富氩混合气体保护焊焊接电流大，相应电流密度大，电弧热量利用率较高， 熔敷速度比焊条电弧焊快，焊接时熔深大，可以减小坡口， 减少填充金属；焊接速度是焊条电弧焊的1-2倍；节能，其耗电量仅是交流焊条电弧焊的1/2左右；工作辅助时间少，特别是在富氩混合气体保护焊中几乎不必清渣， 节省了时间， 提高了效率； 明弧焊接，操作方便，适合全位置焊接。二氧化碳气体保护焊技术广泛应用于机车车辆各种大型构件的连接焊缝及工件的堆焊等方面。特别是“七五”、“八五” 以来，二氧化碳气体保护焊技术已在机车车辆工业系统普遍采用。1996年5月27日，铁道部了TB/T1582-1995《机车车辆二氧化碳气体保护焊技术条件》， 使我国铁路二氧化碳气体保护焊技术逐步实现与国际接轨。现在，在机车车辆制造中， 一些重要焊缝如在车辆制造中的中、枕、横梁焊接都采用了二氧化碳气体保护焊工艺，南方汇通股份有限公司在.C64T提速货车的制造中，用二氧化碳气体保护焊焊接枕、横梁及车体底架各连接焊缝， 焊接质量与生产效率明显提高。南方汇通股份有限公司在ZD240型铸锭车制造中，全面使用二氧化碳气体保护焊，焊缝长度达98%以上，北京二七车辆厂在NX等型平车上使用二氧化碳气体保护焊，焊缝长度达90%以上。

埋弧焊技术的应用。

由于埋弧焊焊接电流大， 相应电流密度大（是同直径焊条电弧焊的3-5倍)倍），同时有焊剂和熔渣的隔热作用， 电弧热量利用率较高， 焊接时熔深大， 可减小坡口与填充金属量；焊接速度是焊条电弧焊的5-6倍，焊接时焊接参数自动调节保持稳定，又有焊剂的保护，焊接质量稳定可靠，无弧光照射、劳动条件较好。在机车车辆的制造与修理工作中， 埋弧焊技术广泛应用于各种大型构件主要焊缝的焊接及工件的堆焊。如南方汇通股份有限公司应用埋弧焊技术， 焊接新造C64T、C64K等铁路提速货车的中梁，堆焊铁路货车磨耗的轮缘等部件。

电阻焊技术的应用。

电阻焊技术主要在客车工厂使用， 原来主要用于薄板及小配件的连接，随着城际快速列车的发展， 在要求车体自重特别轻的城际快速列车上得到较好的应用。长春客车厂在为重庆市生产的城际快速列车上，使用从英国引进的350KV，10万A的电阻焊设备，进行铝合金裙板、端板等的焊接。另外，在京津城际快速列车上， 使用从英国、韩国引进的侧架、底架、车顶等12套专用大型龙门点焊机械手,进行不锈钢车体各部件的焊接。

焊接机械手、焊接工作站的应用。

铁路实施“客运提速，货运重载”，要求铁路机、客、货车具有更好的结构强度， 有更轻的质量， 毫无疑问地给铁路机车车辆焊接技术的新发展带来了机遇。从1992年株洲电力机车厂引进焊接机器人工作站后， 长春、四方、浦镇等客车厂，齐齐哈尔、武昌、二七等货车车辆厂也先后从德国、奥地利、日本、法国、美国等发达国家引进了焊接机器人工作站、焊接机械手等先进设备， 并在引进消化吸收的基础上，与国内有关部门合作， 自行开发了机器人焊接程序及适应我国铁路机车车辆焊接技术需要的机械手、工作站等设备， 逐步缩小了与发达国家的差距。

6. 新型结构材料在铁路机车车辆上应用。

随着铁路“ 提速重载” 与跨越式发展战略的实施， 原有的碳素结构钢已远远不能满足铁路机车车辆工业的使用要求。目前国内已开始生产微合金控轧钢， 其钢种具有良好的焊接性能； 正在研制的超细晶粒钢， 其强度和使用寿命将比现有结构钢提高一倍， 其钢种特点是超细晶粒、超洁净度、高均匀性， 性价比更加合理。同时， 各种不锈钢、铝合金、中低合金钢等耐蚀材料的应用也将成为主流。这些高性能钢种的应用， 必将进一步推动铁路机车车辆焊接技术的发展。

四.铁路机车车辆工业焊接技术发展前景。

铁路机车车辆工业焊接技术发展前景焊接生产过程的机械化和自动化是工业现代化的必由之路。世界工业发达国家焊接机械化和自动化的程度都已达到60%以上，西欧和美国已达到70%以上，而日本已经达到80%以上。我国各工业部门焊接生产的机械化和自动化程度还相对较低，平均30%左右，而且大部分仅是自动化程度较低的机械焊机。我国大型骨干企业机械化和自动化程度已达到60%-65%。如汽车制造业，已经普遍采用了弧焊机器人、点焊机器人和机器人自动焊接生产线； 我国船舶制造企业焊接机械化和自动化程度已达61%左右。伴随铁路“客运提速， 货运重载”， “九五”以来，铁路部门焊接技术的机械化和自动化程度虽然有了较大的提高， 但与我国汽车制造企业、船舶制造企业、军工企业等工业系统相比，还存在较大的差距。

五．结束语

随着提高质量和效率的焊接机械化和自动化水平的不断提高，焊接机械手、机器人工作站等的推广应用， 焊接工艺及焊接装备的现代化， 必将推进我国铁路机车车辆制造业的现代化进程，也必将提升我国铁路机车车辆工厂与国际铁路供应商竞争的实力。对于新的应用钢种和工艺方法， 必须要有相匹配的焊接材料，从发展趋势看， 药芯焊丝、烧结焊剂、低飞溅气体保护焊实芯焊丝、高强钢用焊材、低温钢用焊材、耐热钢用焊材、不锈钢用焊材等高技术含量产品是铁路机车车辆用焊接材料的主要方向。

参考文献：

[1] 王振民 换热器管板的全位置自动化焊接工艺 [期刊论文] 《华南理工大学学报》2010年5期

篇2

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）15-0013-02

现代焊接技术是一门多学科交叉融合的应用性先进技术，是制造业重要的关键技术，[1]机械制造和金属结构制造行业急需大量的焊接工程高级专门人才。目前，国内对该类人才的培养基本由材料成型及控制工程（以下简称“材料成型”）和焊接技术与工程（以下简称“焊接”）两个专业承担，开设以上两个专业的本科院校上百所。随着高等工程教育改革的深入，高等本科院校根据自身的办学定位和优势对这两个专业不断地进行改革尝试。为了更好地促进专业改革，本文研究了国内院校“焊接”和“材料成型”专业人才培养的基本情况，通过梳理总结指出目前存在的问题，剖析了“焊接”与“材料成型”专业人才培养目标的差异性，以明晰两个专业的未来发展走向，使培养的专业人才更加适应国家经济建设和社会发展的客观需要。

一、存在的问题[2-5]

根据资料统计，国内多数学校的“材料成型”专业由热加工领域的1～3个原有专业整合形成。整合主要体现在专业基础课方面，而在专业课方面出现了两种培养模式：一是设置专业平台课按专业方向模块培养，主要专业提供论文写作和写作论文的服务，欢迎光临dylw.net依托自身优势设置了铸造、模具和焊接等其中的一到三个；二是实行通才教育。还有一些院校由原机械类专业合并，涵盖热加工领域知识后形成。而目前开设“焊接”专业的院校已达16所，它是继国家保留哈尔滨工业大学焊接工艺及设备专业，并整合为焊接技术与工程专业之后，国内其他高校逐渐从“材料成型”专业分离出来形成的。

通过对众多高校人才培养方案的研究发现：对于“材料成型”专业，虽然拓宽了基础，但仍存在专业方向模块培养过窄的弊端以及实施通才式教育的缺陷。对于“焊接”专业，因承袭了原有焊接工艺及设备专业的培养思路，知识能力结构培养过窄、过深的弊病更加明显。究其原因在于没有从铸、锻、焊、模具和冲压等技术进步，以及行业未来发展趋势对人才需求变化的高度去准确理解这两个专业各自的内涵和外延，缺乏对“焊接”和“材料成型”专业人才培养目标进行深度解析，导致人才培养目标不够明确，出现了两个专业知识能力体系偏窄、不系统、不完善等现象。对于“材料成型”专业学生来说，戴上了知识大帽子，却成为了能力单一的专才，或能力弱的庸才，或无能力的偏才；而对于“焊接”专业学生来说，则戴上了知识专一的帽子，成为了能力单一、适应性差的窄才。

二、专业依托的学科发展趋势及行业需求分析

材料是国民经济的支柱，是社会进步的物质基础和先导。[6]随着社会和科技的进步，对材料的力、光、电、磁、声及热等特殊性能及其耦合效应的要求，对材料的高强、高韧、耐热、耐磨和耐腐蚀等性能的要求，以及对材料与环境协调性的要求都在日益提高。通过在微结构不同层次上的材料设计以及在此基础上的新材料开发，复合化、低维化、智能化和结构功能一体化的新材料在生物、信息、能源和生态环境等领域不断涌现。

材料是以一定使用性能和经济价值进入社会应用领域。材料通过加工制成结构件、设备及装备，在冶金、机械、化工、建筑、信息、能源和航天航空等工业领域得到了广泛应用。因此，现代社会大量的需要掌握材料加工技术的人才。

材料加工的范围包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料等。大量的新材料的涌现推动了材料加工过程向智能化、自动化、集成化和超精密化技术方向迈进。现代材料加工已超越传统冷、热加工的范畴，与材料学、材料物理与化学、力学、机械学、电学、控制学和计算机科学，以及新型高性能材料的研发有着相互依存和彼此促进的密切联系，并成为再制造工程的关键技术支撑之一。因此，只有掌握多学科交叉知识，并具有综合应用能力和创新能力的高级工程人才，才能满足现代材料加工行业对人才的需要。

材料加工工程学科主要研究材料的外部形状和内部组织与结构形成规律和控制技术。[6]当代材料加工技术和相关工专业提供论文写作和写作论文的服务，欢迎光临dylw.net程问题包括：材料的表面工程、材料的循环利用、材料加工过程模拟及虚拟生产、加工过程及装备的自动智能集成化、材料加工过程的在线检测与质量控制、材料加工的模具和关键设备的设计与改进以及再制造快速成形理论与技术等。

材料加工工程学科的发展方向是：液态凝固成型、固态塑性成型、粉末成型、材料的净或近净成型等精密成型与处理、维纳加工、多场协同作用下的加工、表面工程、特种和异种材料连接、加工过程的模拟与智能化控制、材料循环再生利用技术，以及针对体积损伤零件及新品零件的三维快速成型技术等。[6]

教育部在20世纪末从铸、锻、焊、模具和冲压等技术发展进步，以及行业未来发展趋势对人才需求变化的高度，为适应21世纪国家经济建设和社会发展需要，在材料类专业中设置了“焊接”专业，而在机械类专业中设置了“材料成型”专业。[7]

三、两个专业人才培养目标的差异性分析

了解两个专业的学科门类、专业类以及专业依托的基本学科，准确理解基本学科内涵、专业名称内涵、相关学科以及学科间的联系，对于研究专业人才的培养极为重要。

1.“焊接”专业人才培养目标分析

“焊接”专业属于材料类专业，材料类专业的共同特征是以材料科学与工程为基本学科。该学科研究各类材料的组成及结构、制备合成及加工、物理及化学特性、使役性能及安全、环境影响及保护、再制造特性及方法等要素及其相互关系和制约规律，并研究材料与构件的生产过程及其技术，制成具有一定使用性能和经济价值的材料及构件的学科。[6]“焊接”专业人才培养应体现材料学科与工程学科的基本内涵，并侧重研究焊接结 构件的生产过程及其技术。

焊接技术工程追求优良的宏观性能，但是工程结构的宏观性能与结构材料的微观组织之间存在必然的联系，宏观性能的优劣取决于材料微观组织的状况。从材料连接的微观角度考虑，焊接机理复杂，加热热源、材料成分、母材的组织与性能、焊接应力与变形等因素对焊接质量影响极大，须以实验科学为基础，既重视具体细节问题，又考虑众多影响因素，通过改变材料微观组织来获取优异宏观性能。“焊接”专业是以连接技术为手段、以材料结构为加工对象、以过程控制为质量保证措施、以实现产品制造为目的的工科专业。

因此，“焊接”专业的人才培养目标应为：培养具备材料科学、力科学、机械科学、电科学、控制科学和计算机科学等基础知识和应用能力，能够在焊接工艺及设备、焊接生产、焊接质量控制与检测、焊接过程自动化控制等领域从事科学研究、技术开发、设计制造、生产组织与管理等工作，具有实践能力和创新意识的高级科技人才。

2.“材料成型”专业人才培养目标分析

“材料成型”专业属于机械类专业，机械类专业的共同特征是以机械工程为基本学科，该学科主要围绕各种机械产品与装备，开展设计、制造、运行、服务的理论和技术研究。[6]“材料成型”专业人才培养应体现机械工专业提供论文写作和写作论文的服务，欢迎光临dylw.net程学科的基本内涵，侧重研究机械产品及装备的材料成型及控制工程技术。

材料成型及控制工程技术是指“材料”成型，而非“构件”成型。它通过控制外部形状和内部组织结构，使材料变成满足使用功能和服役寿命预期要求的各种零部件及成品。材料成型方法采用液态凝固成型、固态塑性成型、粉末成型、材料的净或近净成型等精密成型与处理、材料连接以及三维快速成型技术等。它不仅指成型工艺，而且还要对成型过程实施在线检测与质量控制。“材料成型”专业包含材料的成型设计、成型工艺和成型质量控制。对于设备的电控设计研究则不包含在本专业。

因此，“材料成型”专业的人才培养目标应为：培养具备机械科学、材料科学、力科学、电科学、控制科学和计算机科学等基础知识和应用能力，能够在材料加工理论、成型工艺及装备、材料成型过程自动控制和先进材料工程等领域从事科学研究、技术开发、设计制造、生产组织与管理，具有实践能力和创新意识的高级科技人才。

3.两个专业人才培养目标的辨析

“焊接”和“材料成型”专业分别属于两个不同专业类，应以充分体现各自专业类的鲜明特征作为确立各自人才培养目标的基石。通过分析“焊接”和“材料成型”专业的人才培养目标，可以得出如下结论：第一，专业依托的基本学科不同。前者依托材料科学；后者依托机械科学。第二，对相关学科重要性的排序不同。前者相关学科的排序为力科学、机械科学、电科学、控制科学和计算机科学；后者相关学科的排序为材料科学、力科学、电科学、控制科学和计算机科学。第三，二者研究的知识领域不同。前者研究焊接工艺及设备、焊接生产、焊接质量控制与检测、焊接过程自动化控制等领域；后者研究材料加工理论、成型工艺及装备、材料成型过程自动控制和先进材料工程等领域。第四，研究的对象不同。前者研究构件；后者研究机械产品及装备。

虽然两个专业都属于材料加工工程学科范畴，材料成型及控制工程技术涵盖材料连接技术，但是根据对“材料成型”专业人才培养目标的分析可以看出，“材料成型”专业从机械工程学科的角度出发，侧重培养掌握专业提供论文写作和写作论文的服务，欢迎光临dylw.net材料成型及控制工程技术的人才，而“焊接”专业从材料科学与工程学科的角度出发，侧重培养掌握焊接技术与工程的人才。需要指出的是，“材料成型”专业的知识体系应包含焊接核心知识，能力体系应包含焊接应用能力。两个专业对焊接知识能力要求的范围广度和内容深度存在较大差异。由此可见，“焊接”和“材料成型”专业的人才培养目标存在重大差异。

四、人才培养目标的专业特色分析

高等本科院校在确立这两个专业的人才培养目标时，应在符合高等工程教育基本要求的前提下，充分体现专业类的明显特征，根据自身在全国高校同专业中所处的位置确定专业办学定位，即确定人才培养目标为科学研究精英型、科学研究和工程技术复合型，还是工程技术应用型。同时还应根据办学历史形成的专业办学优势，例如依托的行业等，并结合地方经济建设需要，使人才培养目标体现出明显的办学特色。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.中华人民共和国学科分类与代码国家标准（GB/T 13745-2009）[M].北京：中国标准出版社，2009：31-40.

[2]邹家生，朱松，郭甜.以特色专业建设为契机全面提高我国高校人才培养质量——以江苏科技大学焊接技术与工程专业为例[J].江苏科技大学学报（社会科学版），2011，11（1）：102-107.

[3]孙凤勤.“材料成型及控制工程专业”人才培养规格[J].华北航天工业学院学报，2001，11（2）：21-24.

[4]常庆明.材料成形及控制工程专业人才培养模式的探讨[J].科技信息，2012，（5）：402-407.

[5]陈拂晓，张柯柯，郭俊卿，等.普通工科院校材料成型及控制工程专业人才培养方案构建与实践[J].科技咨询，2008，（6）：116-117.

篇3

作者简介：陈玉华（1979-），男，湖北武穴人，南昌航空大学航空制造工程学院焊接工程系主任，副教授；黄春平（1980-），男，江西吉安人，南昌航空大学航空制造工程学院，讲师。（江西 南昌 330063）

基金项目：本文系江西省教育科学规划课题（课题编号：11YB378）、江西省学位与研究生教育教学改革研究项目（项目编号：JXJG-11-24）、南昌航空大学学位与研究生教育教学改革研究项目（项目编号：YJG201102）的研究成果。

中图分类号：G643 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）35-0026-02

高度分化同时又高度综合，是现代科学发展所呈现出的越来越明显的趋势，因此在客观上要求有更多数量和更高质量的具有开阔视野和广博知识的复合型人才，尤其是在研究生阶段培养复合型的人才更是受到高度重视，跨专业报考研究生也因此得到广泛的提倡。[1-4]据统计，近年来全国硕士研究生入学考试的报考人数有将近50%的考生是属于跨学科、跨专业的。[5]在研究生扩招之前，跨专业报考的研究生中，相当大的比例是源于学生的兴趣导向，或者是一些新兴的交叉学科或边缘学科，需要不同知识结构和知识背景的生源。随着高校毕业生就业的市场化，就业导向所导致的跨专业报考研究生的比例越来越高，但这部分研究生在后续培养中的问题和矛盾也不断凸现。本文以南昌航空大学焊接学科为例，对跨专业报考焊接学科的研究生培养所存在的特殊性及策略进行了探讨。

一、跨专业研究生培养的现状

从现有文献调研来看，目前国内大部分高校对于跨专业研究生培养的关注不够，涉及该方面的文献非常有限，大庆石油学院[6]对地质类跨专业研究生、浙江财经学院[7]对管理类跨专业研究生的培养模式进行了一些探索。大庆石油学院在分析地质类跨专业生源的研究生对硕士点建设利弊的基础上，对跨专业地质类研究生的培养进行了探索与实践，认为跨专业研究生作为一个特殊群体，需要作为一个系统工程来设计和实施，即从招生、入学前、授课阶段、开题报告前及进入论文写作阶段等各个环节结合导师、授课教师及管理人员给予共同的特别关注，协同指导，才能在较短时间内克服跨专业研究生的不足，适应地质类研究生教学与培养方式，并发扬其跨专业的知识结构特色，成为高层次的复合型人才，真正成为合格的地质类硕士毕业生。[6]

目前国内大部分高校对于跨学科、跨专业研究生培养的机制、模式及策略等问题还没有给予足够的重视并进行深入研究，对于跨学科、跨专业报考研究生这一特殊群体的成长、成才还缺乏有益的指导。

二、焊接学科跨专业研究生培养的特殊性

南昌航空大学焊接学科是材料加工工程硕士点的方向之一，历来就业前景较好、研究经费充裕、科研条件好，因此，每年都有近60%的生源是跨专业、跨方向报考的。以2009、2010级研究生为例，其本科专业有应用化学、机械设计及自动化、生物医学工程、电子科学与技术、金属材料工程、飞行器制造工程、材料成型及控制工程（锻压方向）、材料成型及控制工程（铸造方向）等。

1.跨专业报考焊接学科研究生的优势

跨专业考生与本专业考生相比，有一些特点和优势[6]：来自不同的专业背景，考虑问题的角度和思路颇有特色，对于圈内传统观点和学说敢于质疑，另辟蹊径。通过问卷调查结果发现，焊接学科研究生，本科所学专业为材料类专业的，往往表现出较强的微观组织结构分析的能力，本科所学专业为机械类专业的，在焊接设备、工装夹具的设计方面和本专业学生相比有优势，这些对本专业生源的研究生构成了激励和促进。

2.跨专业报考焊接学科研究生培养中的问题

跨专业报考焊接学科的研究生虽然有利于选拔更多的具有宽广基础知识的优秀生源入学，从源头上为培养复合型、具有创新能力的焊接技术人才奠定了基础，但也带来了严重的问题和矛盾：

（1）在焊接学科专业课程的教学中存在较大的困难。由于现有研究生的培养计划是针对本科为焊接专业的研究生所制定的，但现在面对的对象有一半左右是对焊接专业一无所知的跨专业研究生，因为统一授课对象的基础不一样，如果授课内容和难度以跨专业研究生为基础来安排，那么本专业研究生会“吃不饱”，如果以本专业研究生为基础来安排，跨专业的考生又“跟不上”。

（2）由于与本专业学生的专业基础相差太远（不同的跨专业生源的基础也还有明显的差别），跨专业报考焊接学科的研究生对于焊接专业的一些基础理论问题不太清楚，一方面在后续的课题研究中无法进行深入研究，硕士论文的质量也不高，在规定的时间内难以完成课题的开题报告，进而影响到整个培养环节的进行。另一方面，部分跨专业学生比较勤奋、努力，虽然能够完成硕士论文、顺利毕业，但硕士论文的撰写中经常会用到一些令人啼笑皆非的词语，反映出其专业基础不扎实，在毕业后的工作中也会出现对焊接专业的很多基本知识掌握程度不够、内行人说外行话的情况。根据问卷调查结果，有相当一部分学生自认为：虽然读了焊接方向的研究生，做了与焊接相关的课题，但并不真正了解焊接，在毕业后的工作中缺乏自信心。

三、焊接学科跨专业研究生培养的策略

针对南昌航空大学焊接学科跨专业报考的研究生日益增多、培养对象的基础相差越来越大这一现状，为了全面提升南昌航空大学焊接学科跨专业报考的研究生的专业基础知识，在跨专业报考研究生的培养中引入了国际焊接工程师培训、认证的新模式。

“国际焊接工程师”是ISO1473l标准中所规定的最高层次的焊接技术人员和质量监督人员，是与焊接相关企业获得国际产品质量认证的要素之一，获得者可从事产品的结构设计、生产制造、质量保证、研究和开发等各个领域的焊接技术和相应的管理工作，在企业中起着极其重要的作用。培训内容包括与焊接专业相关的基础知识和专业知识，既有材料、机械、力学、电子电工等焊接专业基础知识，也有“焊接工艺及设备”、“材料及材料的焊接行为”、“焊接结构与设计”、“焊接生产及应用”四门主干课程，还有国际（ISO）、欧洲（EN）、美国（ASME）、德国（DIN）标准与规程和国际先进的焊接技术、国内著名专家的科研与生产实践经验。

通过对近几年跨专业、跨方向报考南昌航空大学焊接学科的研究生的本科专业、知识结构进行调研，与国际授权的机械工业哈尔滨焊接技术培训中心进行研讨，确定焊接学科研究生参加国际焊接工程师培训的入学条件和资格，结合国际焊接工程师培训的入学要求，对焊接学科研究生培养的现有课程体系进行了优化和改革，将部分焊接本科专业的核心必修课程如“焊接理论基础”、“弧焊电源”、“焊接结构”、“材料焊接性”等设置成研究生培养计划的选修课程，供跨专业、跨方向学生选修，使其具备一定的焊接基础理论，以满足国际焊接工程师培训的入学资格审查。通过中期考试后，对这些学生进行国际焊接工程师的培训，并按照国际焊接工程师培训体系的要求，将部分培训内容和现有课程有机融合，全面提高其焊接理论基础知识、专业知识。按照“国际焊接工程师”培训体系，对参与培养的研究生进行40学时的焊接技能实训，包括焊条电弧焊、气焊、气割、二氧化碳气体保护焊和氩弧焊操作，提升这些研究生的操作技能和对焊接的感性认识。

四、焊接学科跨专业研究生培养新模式的实施效果

3年来，共有23名跨专业报告的研究生参与了该培养模式的试点，取得了良好效果。2011年毕业的硕士研究生吴某，本科所学专业为电子科学与技术，与焊接专业相差甚远，通过该模式的培养顺利毕业并拿到国际焊接工程师证书，毕业后成为某学校焊接专业的教师，能够胜任焊接专业课程的教学；2012年毕业的硕士研究生龚某，本科所学专业为化学工程，通过该模式的培养顺利毕业并拿到国际焊接工程师证书，毕业后成为某公司焊接责任工程师，硕士论文被推荐为省级优秀硕士论文；2013年毕业的硕士研究生姜某，本科所学专业为机械设计及其自动化，通过该模式的培养顺利毕业并拿到国际焊接工程师证书，并签约某高铁车厢生产企业。

五、结论

焊接学科跨专业研究生的专业基础和本专业研究生不同，且各个个体之间的差别也较大，导致跨专业研究生的培养在课程教学、课题研究和硕士论文的撰写等方面存在较大差异。

通过改革现有培养模式，在跨专业研究生的培养体系中引入国际焊接工程师培训课程，夯实了跨专业研究生的焊接专业基础知识，提高其焊接专业的技能，培养了焊接学科研究生的国际视野和工程实践能力，增强了研究生的就业优势。

参考文献：

[1]杨春艳，王晨.21世纪以来欧美研究生教育改革新趋势[J].学位与研究生教育，2010，（9）：60-65.

[2]沈以赴，夏品奇.国际化培养：高质量研究生教育的重要举措[J].中国高等教育，2010，（1）：36-38.

[3]熊玲，李忠，赵伟.基于大工程观的工程研究生培养目标及相关思考[J].学位与研究生教育，2010，（4）：60-65.

[4]杨华.基于工科特点的研究生教育培养模式创新研究与实践[J].河南教育，2010，（12）：3-4.

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中图分类号TG40 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）84-0067-01

0 引言

工程机械大型焊接件的焊接过程直接影响着焊接质量，也影响着焊接夹具装夹系统的合理布局，还影响着大型焊接件的焊接变形预测及控制。因此对大型焊接件进行现场观察，分析零件的结构特点、工艺，分析焊接车间的布局特点等，对工程机械大型焊接件的核心工艺进行初步规划具有非常重要的意义。

1 工程机械的发展现状

工程机械经历了50年到60年的发展历程，到20世纪90年代中末期机械焊接技术就已经达到了非常高的水平。经历了十几年的发展的机械焊接工业，在跨国公司品牌的不断冲击之下，创造出了一条宽阔自由的发展道路，并慢慢的在国内壮大起来，已经控制了国内85%以上的工程机械大型焊接市场份额。国内焊接市场的营业额在最近几年吞并了我国整个工程机械行业总营业额的大半个江山，因此，机械焊接行业地位的重要性，以及大型焊接件的核心工艺推出的出色产品，在国际市场上开始萌芽，其发展势头并不亚于其他行业。

2 工程机械焊接构件特点及常规焊接工艺

2.1 工程机械焊接结构件的特点

工程机械结构件主要包含薄板件，板厚一般为2mm～4mm；中板件板厚约为6mm～20mm；厚板件板厚约为20mm及以上。大多数情况下主要利用板材进行拼接，采用箱形结构，附件（机座铸钢件）焊接在上面，其结构复杂，焊缝要求精度高。在工程机械大型焊接结构件中，角焊缝的情况比较多，通常只检查焊缝的焊接形态和质量，但对于主要的受力结构件需要检查表面裂纹和焊缝缺陷，采用磁粉探伤或者超声波探伤。

2.2 常规焊接工艺

常规的焊接工艺主要包括以下两个方面。1）焊件准备：即下料准备，采用剪板机和数控切割机进行切割。薄板件平常用等离子切割，中厚板采取火焰切割。校平的时候，薄板件通常采用压力机校准；中厚板采用专用的板材矫平机校准，板材比较完整则可省去校准工序。折弯的时候采用专用折弯机，批量生产时通常采用数控折弯机，以获得较高的工作效率；2）组对点焊：指点焊的过程中，确定各焊件位置的时候，利用人工画划的方法使各个焊件按其对应的位置关系组成一个整体，这种方式简单可靠，缺点是划线工作量繁琐，生产效率不高，组对误差偏高，产品生产差。工件数量较大时应采用机器人焊接，这种焊接方式操作简单易行，组对精度高，产品优良，当前有许多厂家采用机器人焊接模式。

3工程机械大型焊接件的核心工艺发展趋势

3.1 焊接变位机将普遍应用

随着市场的扩大以及市场竞争日趋激烈，焊缝的质量被作为一个重要的评判标准。因此，为了在保证高标准的焊接质量的前提之下，又必须兼顾整体生产效率、操作安全程度和自动焊接等要求，一般情况，车间内焊接某部件时，要采用变位机来获得更高的焊接质量，实现一次装夹完成全部焊接。而像立焊、横焊、仰焊等难以保证焊接质量的错误操作则应该摒弃。由此，变位机焊接在焊接行业内必定得到广泛应用。

3.2 焊接机器人及自动焊接机的使用将逐步增加

采取机器人焊接的模式即代替焊工焊接，这样不仅可以节省焊接工人的人数，降低工人劳动强度，而且还能保证焊缝质量的稳定可靠。机器人焊接，客观的说焊接机器人即机械手，因其自身不能独立工作，需配备一些设备，像变位机、专用夹具等，组成焊接机器人工作站。随着我国经济的不断发展，焊接机器人代替操作人员是必然走向。

3.3 焊前工序设备水平将逐步提高

采取机器人自动焊接的企业一定都知道，不仅操作人员的技术水平对焊缝质量有影响，下料、成型对焊缝质量的影响也非常大。将焊前工序设备水平与实际操作要求相一致，是实现焊接过程的自动化进程的关键，进而降低机械加工强度；提高生产效率；同时，还可以使产品质量稳定可靠、提高同行业中产品的竞争力。厂家需要花费更多的资金，并且在产品改型的过程中还需要对其重新设计调整是影响拼点工装的主要因素。目前，只有资金雄厚的厂家使用拼点工装，但都获得很大的收益。从已经使用机器人焊接的厂家我们可以看出，其使用的配套拼点工装相对较多，焊接工序设备的质量大幅度提高。

4 结论

我国是一个正处于工业化进程中的制造业大国，意味着工业化达到一定水平后，工业装备水平的高低将制约着工业经济的增长的快慢。焊接技术的迅速发展，以及新的焊接设备、工艺方法不断涌现，为我国工程机械大型焊接工艺发展做出应有的贡献。与此同时，大型焊接件的工艺、设备布局及物流、焊接变形预测与控制，对提高企业核心竞争力、提高核心零部件的制造能力和技术水平具有十分重要的意义。

参考文献

[1]王寿福.焊接技术在铁路机车车辆工业中的应用[J].焊接技术，2004.

[2]王玉玲.机械可靠性维修性优化设计方法及其在工程机械中的应用[D].济南：山东大学，2007.

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（一）理论课程体系建设

（1）专业平台课程设置。专业平台课主要是通识教育课程部分。该部分学校有统一的要求，原则上不能做变动。在材控专业的课程体系建设中，专业课程的设置是一个很突出的问题。在教育部专业目录中虽然列出了对该专业的主干课程，但并没有对其专业课程做严格的限定。在新的人才培养方案制定时，材控系曾多次组织基础课程和相关专业教师进行讨论，在不违背大专业体系和学校相关规定的前提下做了部分调整。我系针对材控专业的特点及以后学生就业的岗位，对专业平台课程部分教学学时和授课内容做了调整，如将传统的“工程力学”分解为“理论力学”和“材料力学”两门课程，并增加了学时，强化了“材料力学”部分的教学。为了让学生对材控专业各方向有初步的了解，增设了“材料成型及控制工程概论”；为了拓宽学生的知识面，同时也是从专业角度出发有侧重的学习，并为以后学习相关的控制类及设备类课程打下基础，新开设了“PLC系统和应用”；在材料成型过程中，离不开热量的传输，故新增设了“传输原理”，这些都是在传统课程体系中没有的。

（2）专业课的设置。专业课分为专业主干课和专业选修课。专业主干课按照原理类、工艺类、设备类来设置课程；专业方向课针对各专业方向的特点，突出专业和特点相结合。如保持锻压工艺与塑料成型方向以塑料、冲压及压铸工艺及锻造工艺设计为主，压力加工方向以各种板带材轧制工艺、孔型设计、型钢和管材生产工艺等为主，焊接方向以材料的焊接工艺及焊接结构等为主。同时，为了拓宽学生的视野并能使学生及时了解该专业方向发展的前沿和新技术，特开设部分选修课，如“有色金属塑性加工”、“新材料”、“先进连接技术”、“现代模具设计制造”、“现代表面技术”，主要体现少学时、多门类的特点，强调课外查找资料获取知识。在课程体系的总体构建下，对部分课程进行了整合和优化，科学、系统地确定所开课程数，每门课程的授课内容及课程之间的衔接。对设备类课程，目前控制及自动化技术的发展日新月异，相应的成型设备及控制技术也在不断更新，教学大纲中新增了部分新设备的教学内容。同时对陈旧和重复的内容在教学大纲中应以抛弃。

（二）实践教学体系建设

实践教学的重点是突出理论与实践的紧密结合，它是大学本科四年教育中最重要的部分之一，同时也是培养学生独立思考、自主创新、增强动手能力的重要渠道。尤其是在新课程体系的指导下，需要利用现有实验条件，以培养服务于生产一线的应用型技术人才为导向，对原有的实践环节进行改革，主要体现在以下几个方面：

（1）实验及实训。通过理论课带实验，增加对理论知识的了解和掌握。在我校现有设备逐步安装到位后，需要对理论课带实验大纲进行重新修订和编制，强化实验内容，提高实验质量。增开综合实训，增强学生对所学专业知识的综合理解和融会贯通的能力；弱化技能培训，如焊接方向将“焊接技术训练”由以前的三周缩为二周，“焊接技术综合训练”由二周增加至三周，通过焊接技术综合训练，可将所学的专业课程知识连贯起来，起到穿针引线的作用。增加“焊接方法及设备综合实验”（1周）、“金属材料焊接课程设计”（1周）、“轧制过程动态模拟与仿真实训”（1周）、“轧制产品质量检测综合实训”（1周）、“锻造工艺与工装课程设计”（1周）。不仅从量的方面增加了实践环节，同时也要保证实践教学环节较高质量的完成，增加了学生动手和实践的机会。

（2）生产实习。目前我校材控专业三个方向的生产实习安排的教学进度和时数是不同的，实习的单位也不尽相同，都在相关的专业生产厂实习。实习工作量不饱和，学生实习的效果较差。通过编制详细的生产实纲及实习内容，与企业联合，通过共同指导来提高实习质量。

（3）毕业设计。毕业设计是占学分最多，也是本科教育的最后一个环节。目前我校材控专业的毕业设计主要是在校内进行，学生主要是做某一专题研究，实验做得少或者是没做，论文主要是照搬照抄后稍做修改，论文质量难以保证。目前毕业设计的改革主要是从选题、指导方法上进行改进。目前我校材控系学生在毕业设计开始前，约70%～80%的学生已签约了工作单位，指导老师可针对学生以后可能从事的岗位及兴趣来合理选题，既可以调动学生学习的积极性，也为毕业后尽快适应工作岗位奠定基础。当然，也可以考虑让学生自主选题或到签约单位做设计，指导老师对学生的任务要求及内容要明确，尽可能量化，并及时督促和管理。旨在培养学生查阅文献和总结的能力、设计能力、实验动手能力，以及实验结果分析和论文撰写能力。

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为保证焊接产品质量的稳定性、提高生产效率、适应先进制造技术的发展要求，实现焊接自动化生产已经成为必然的趋势。本研究课题针对目前在实际生产中复杂空间取消焊缝焊接任务所占比重较大、而且难以人工焊接实现，以及国内相关技术研究较少的现状，对多功能自动焊接伺服控制技术进行了研究。

1自动焊接开放式数控系统

基于开放式数控系统的焊接数控系统是一个结构开放，功能模块化、标准化性能强大的焊接数字化系统，将改变传统的焊接数控系统结构封闭的局面，解决变化频繁的需求与封闭控制系统之间的矛盾，从而建立一个统一的可重构的系统平台，增强系统的柔性。同时，自动焊接开放式数控系统具备以下有点：成本低，软件开发环境完备，软件资源丰富，可移植性可扩展性互补性均较好等。

本文所设计的自动焊接机床，可焊接多种类型的工件，实时控制系统各模块之间保留了统一的接口，根据用户的需要可随时添加所需的模块，既满足了用户的需要，又提高了该机床的实用性。

2 设计

2.1机床本体的设计

自动焊接机床主要包括机床本体和焊接设备两部分。机床本体由机械部分和控制柜(硬件及软件)组成。而焊接装备，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源(包括其控制系统)、送丝机(弧焊)、焊枪(钳)等部分组成。本研究以复杂空间曲线接缝(如管与管之间以任何角度连接接缝)自动焊接实现为目标，研制开发一台可实现五轴联动的多功能自动焊接床的机械及伺服执行机构。

2.2构建伺服控制硬件系统

该机床利用计算机和普通的I/O卡加步进电机和驱动器构成伺服控制系统。采用“通用I/O卡+专用计算机软件”来实现对步进电机的控制，不仅经济实惠，而且具有非常好的灵活性和友好的软件用户界面，必要的时候可以实现一台电脑同时对几十个步进电机的直接控制，或发挥它的网络功能应用于复杂的工程系统控制。采用通用“I/O卡+专用计算机软件”控制的步进电机的数量取决于I/O卡的位数和驱动器所需的控制信号数。通常情况下，步进电机驱动器的细分设置由硬件来完成，所以一般的驱动器只需要两个信号：脉冲信号和正反转信号，当需要实现软件方式控制驱动器的细分数时，还需要细分控制信号。系统各部件原理如图1所示。输入设备包括键盘、控制杆等，通用数字输入输出卡采用AC4161型，有16路的输入输出通道，因此最多可以同时控制五个步进电机，其中三个采用75BF001型号，分别控制X、Y、Z三个方向的位移，保持转矩为0.39N*m，最大相电流3A，步距角1.5度，空载启动频率为1.75Hz。

3 关键技术及实现

3.1建立三维空间中的数学模型及插补算法

在机床的硬件平台搭建后之后，如何控制焊枪及工作台的精确运动从而实现相贯线焊缝的焊接就成为需重点解决的问题。本文采取了首先建立数学模型，并在保证插补误差和焊接精度的基础上，将工件相交而成的连续焊缝采用等时间间隔的插补方法离散成一系列的微小直线段，然后将所获得的位移量通过精插补算法转换成可以通过开关量卡发送的脉冲数据，最终控制步进电机驱动执行机构完成对相贯线焊缝的焊接。

以相交圆柱管相贯线接缝焊接为例，数学模型的建立：

设相交两圆柱管(主管和支管)的半径分别为R和r，且R>r，如图2所示，坐标原点O是两圆柱管轴线的交点，两圆柱管轴线OV和OW的交角为α。焊接时，工件固定在工作台上，工作台沿x、y轴移动，焊枪沿z轴上下移动，同时还可以O′为定点绕X轴和Y轴转动，通过这五个轴向的运动控制，就可实现相贯线焊缝的自动焊接。由此可得半径分别为R和r的两个圆柱管相交所形成的相贯线接缝φ(θ)在O′XYZ坐标系中的方程：

其中，θ是支管上的旋转角。

完成实时焊接的伺服控制的首要任务就是对焊接轨迹进行插补运算。插补就是按给定曲线生成相应逼近轨迹的方法，其实质是对给定曲线进行数据点的密化。本文采用等长直线段逼近相贯线焊缝，即在保证给定逼近误差的前提下，用等长直线段代替圆弧段，这种插补方法的计算简单，虽然加工精度不如采用圆弧段逼近的方式，但却完全能够满足焊接加工的精度要求。

3.2 自动焊接软件系统平台的开发

该系统的精插补过程由软件和硬件共同实现，由软件计算出控制信号的输出时间间隔和应该向步进电机发送的高低电平数据，由硬件接口板实现数据的输出。编制运动控制软件实现精插补的过程有两个关键环节：一是如何得到比较精确的延时时间间隔；二是如何将单个电机的控制脉冲序列进行合并，最终实现自动焊接机床五个轴的联动。本研究利用Delphi软件构建操作软件系统平台，以界面友好为设计目标，按照功能进行模块化设计，实现自动焊接数据处理、制等需要的各种操作。

4 系统精度的分析与改善

本文所设计自动焊接数控机床是采用步进电机作为驱动源，与相应的驱动电路结合组成的开环控制系统。在步进电机驱动系统中，影响伺服精度的主要因素有以下几个方面： 步进电机误差、齿隙误差、导轨误差及热变形影响等。

对于步进电机误差可采取减小步距角的方法来改善。当传动比一定时，随着步距角的减小，脉冲当量也随之减小，从而提高机床的精度。当电机选定之后，驱动器细分电路可进一步降低机床的脉冲当量，当步进电机运行在细分模式下时，步距角显著减小，转子达到新的稳定点之后所具有的动量变小，振动变小，提高了步进电机低速段运行的平滑性；在软件方面，通过对插补周期和插补步长的控制，使步进电机的运行频率尽量避开其低频振荡区间，保证步进电机的运行平稳性。

对于齿隙误差，主要采取以下两种改善措施：将中心距设计为可调机构，调节中心距消除齿隙；双片齿轮加载扭簧消除齿轮本身误差引起的间隙。可通过提高导轨精度来改善导轨误差。

参考文献

[1] 邹增人，焊接材料、工艺及设备手册[M]，北京：化学工业出版社，2001。

[2] 佟欣，焊接自动化技术的开发[J]，焊接技术，2000。

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《焊接生产检验》是陕西国防工业职业技术学院焊接技术及自动化专业的一门专业技能课程，也是主干课程，主要内容包括：焊接结构生产所涉及到的常规检验的内容、焊接试验和检验的方法与步骤、焊接工艺评定和焊接质量管理方面的内容，目的是使学生掌握焊接检验与焊接质量管理的理论知识、操作水平和综合运用能力等方面达到焊工技师国家职业标准的相应要求。在以往的教学中，由于教学模式和场地的限制，学校一直采用分段教学法，即上一个阶段的理论课后，再上一个阶段的实习课。这种传统教学方法在实际教学中暴露了许多弊端，由于理论课和实习课相隔一段时间，学生实习时，前面所讲的理论知识已经忘记，需要教师重新讲解，这样累时费力，效果还不好。

针对这一情况，笔者尝试对《焊接生产检验》实施一体化教学，按照教学大纲要求，将理论和实操教学结合起来，重点培养学生的动手能力。这样学生既可以用理论知识指导实训，同时又可以通过实训来验证理论，既激发了学生的学习兴趣，又提高了教学效率和教学质量。

1一体化教学的可行性

在“一体化”教学过程中实践，学习目标是围绕技能训练的需求，它打破了原有学科的界限，理论教学的摘要求。因此，该课程完全具备一体化教学的条件。

2教学内容的一体化

以往的教材往往偏重于焊接质量管理，这些纯理论性的知识内容比较陈旧，繁琐，学生往往缺乏兴趣，课堂互动性很小，经过我们的努力，终于找到了中国机械工业教育协会编写的一本教材，该教材突出理论与实践相结合，理论与操作技能一体化，非常便于我们进行一体化教学的改革。因此，我们首先以该教材为蓝本，对课程内容进行了项目化改革，完成了课程一体化教学的第一步。

3教学过程的一体化

编制授课计划是实施一体化教学的第一步，开展一体化教学必须对原教学授课计划、原课程大纲、原教材、原教学模式和习惯进行改革，以教会学生实际操作技能为宗旨，提倡创新务实的教风、勤学苦练的学风。大纲编写力求合理安排理论和实习课时的比例，突出技能训练。最后授课计划中确定的总课时为160，理论和实习课时基本按照1：2进行论文开题报告范文。教学过程中根据“理论教学时间化，实习教学课堂化”的原则，以实践为主，理论与实践相结合；以练为主，讲练结合。让学生先观察后听课、先动手再分析、先了解操作的方法步骤再讲基本理论和原理，教学过程由浅入深、由表及里、循序渐进。一般将学生学习状态较好的一、二节课作为理论教学时间，三、四、五、六节课进行实操训练。教学过程一体化课型的交叉、学习场所的变换，能够激发学生的学习兴趣，使学生保持一种积极的状态。这样，既调动了学生学习的积极性，提高了学习效率，又使理论和实习紧密结合，循序渐进，学生能够真正做到学以致用。

《焊接生产检验》一体化教学具体的授课计划安排如下：

项目一焊接缺欠识别―――――理论教学4课时，实习教学6课时；

项目二外观检验―――――理论教学6课时（包括焊接检验概述），实习教学14课时；

项目三无损检测―――――理论教学20课时，实习教学36课时；

项目四破环检验―――――理论教学8课时，实习教学20课时；

项目五焊接工艺评定―――――理论教学4课时，实习教学8课时；

项目六焊接性试验―――――理论教学4课时，实习教学8课时；

项目七焊接质量管理―――――理论教学4课时，实习教学2课时；

考试―――――8课时；

机动―――――8课时；

4一体化教学考核

本课程的任务、特点决定了评价的主体、方法的多元化，要注重过程评价。所谓评价方法的多元化，是指通过上课表现、练习过程、实验报告完成情况、检测等多个方面进行评价。考核方法上采用理论和实训教学相结合的方法实践，同时还要参考学生的学习态度。理论教学考核采用课堂提问、平时作业、阶段性笔试等方式，考核学生掌握基本理论知识以及应用所学知识，分析问题和解决问题的能力。实践性教学环节考核，通过实验、实训报告、现场操作，考核学生实际动手能力和解决生产中常规检验的能力，最后再根据学习态度综合评定出总成绩。通过多样化及过程化的评价方法，是学生在学习过程中的每一阶段都能有明确的学习目标与学习成果，即在“学中做”又在“做中学”。

5一体化教学改革结果分析

教学改革是否成功，只有通过具体实施，并进行比较研究总结，才能真正得出结论，一体化教学改革后，我们和学生一起进行了教学改革座谈，座谈会结果显示，一体化教学激发了学生学习的积极性，以学生为主体的教学思路得到了进一步的体现，很受学生欢迎；一体化教学具有教学效果好、教学质量高、特别适合像《焊接生产检验》这种以实践性为主的学科，本次教学改革取得了较为满意的结果，我们将继续努力，把改革进行下去，教育工作者所要做的就是在教学实践中开拓创新，为学生营造一个良好的教学环境，激发他们提高自己的综合能力，使我们的职业教学在社会中发挥更大的作用。

参考文献：

[1]徐卫东焊接检验与质量管理[N].机械工业出版社，2008年版.

[2]高海云车工工艺与生产实习的一体化教学[J].科学之友，2009（29）：101～102.

[3]肖锡海汽车电气设备[J].职业教育研究，2009（9）：148～149.

[4]陈秀丽计算机基础课程的“一体化教学”模式应用探究[J].安徽电气工程职业技术学报，2009（3）：112～114.

[5]庞勇数控加工工艺及编程一体化教学改革探索[J].科技教育创新，2009（16）：240～241.

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近些年来，光机电一体化技术得到迅猛发展，在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。

1.光机电一体化技术特征

光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。

1.1体积小，重量轻，适应性强，操作更方便

光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。

1.2功能增加，精度大幅提高

光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。

1.3部分硬件实现软件化，智能化程度提高

传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向"软件化"和"智能化"。

1.4产品可靠性得到提高，使用寿命增长

传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。

1.5融合了多种学科新技术，衍生出许多功能更强、性能更好的新产品

光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识，包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等，就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来，衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。

1.6产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高

光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。

2.研究现状和发展趋势

2.1研究现状

自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。

2.2发展趋势

光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括：

（1）激光技术

1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。

2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。

4）相干性，由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。

（2）传感检测技术

1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。

2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。

3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。

其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。

（3）激光快速成型技术

激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。

（4）光能驱动技术

利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。

3.结语

技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。

参考文献

[1]刘志，朱文坚.光机电一体化技术，现代制造工程，2001（12）

[2]梁进秋.微光机电系统国内外研究进展.光机电信息，2000（8）

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近些年来，光机电一体化技术得到迅猛发展，在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。

1.光机电一体化技术特征

光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。

1.1 体积小，重量轻，适应性强，操作更方便

光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。

1.2 功能增加，精度大幅提高

光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制 水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。

1.3 部分硬件实现软件化，智能化程度提高

传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向"软件化"和"智能化"。

1.4 产品可靠性得到提高，使用寿命增长

传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。

1.5 融合了多种学科新技术，衍生出许多功能更强、性能更好的新产品

光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识，包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等，就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来，衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。

1.6 产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高

光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。

2.研究现状和发展趋势

2.1研究现状

自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。

2.2 发展趋势

光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。

从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括：

（1）激光技术

1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。

2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。

4）相干性，由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。

（2）传感检测技术

1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。

2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。

3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。

其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。

（3）激光快速成型技术

激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。

（4）光能驱动技术

利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。

3.结语

技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。

参考文献

[1] 刘志，朱文坚. 光机电一体化技术，现代制造工程，2001（12）

[2] 梁进秋. 微光机电系统国内外研究进展. 光机电信息，2000（8）

篇10

机器人柔性焊接系统引入我国时间较短，同国外相比应用面过于狭窄，还有很大的发展空间，累积更多的经验。机器人柔性系统的应用，标志着中国汽车工业领域焊接技术的发展方向。

1.机器人焊接系统的常见应用方式

1.1滑轨和机器人焊接工作车间

机器人焊接系统主要是由滑轨和焊接工作车间构成，使用两套夹将其固定在滑动小车上。其工作原理：启动气缸驱动，使两个夹具轮番进入焊接区进行作业，操作员只需要另一边进行下料即可。机器人焊接系统在很大程度上减轻了操作员的工作量，减少了企业人力消耗提高了工作效率。利用两台机器人焊接系统，在不同工作车间分工协作完成焊接与下料同步进行，这种方式有效节省了变位器旋转时间。双夹具滑轨机器人焊接系统，能够成分利用其优势同时进行作业具有较高的可靠性，但是，其对焊接的工件尺寸有严格的要求，一般控制在直径6m以内。该操作生产实例可参考：大众下摇臂焊接生产线。

1.2焊接机器人工作车间和固定式单、双夹具

该结构操作原理较为简便，主要根据变位机变动夹具位置，从而完成机器人对汽车不同位置的焊接。由于其操作结构简单的特性，出现系统故障的频率相对来说较低，但另一方面，机器人在等待装卸的过程中闲置时段较多利用率比较低，因此很少被新的焊接线所用。

1.3焊接机器人工作车间和带变位机回转工作台

焊接机器人工作车间和带变位机回转工作台系统，是现阶段在生产线中运用最为普遍的形式，具有结构紧密的特点。其主要运行结构是：转台组+两副夹具带变位器。两幅夹具的配合使用可以完成不同的焊接作业满足不同工艺要求。并且，在焊接作业过程中，两副夹具可以同时完成不同的焊接工作，因此机器人的利用率较高，同时能够适应空间限制完成不同空间的焊接，在使用焊接机器人工作车间和带变位机回转工作台系统的时候，要合理安排其运动形式避免出现故障，提高生产效率。

1.4焊接机器人工作车间和协调运动式外轴

该系统可在常规变位器不能达到3600焊接的情况下，协调式外轴配合机器人共同操作，就可以完成360°上环焊缝的焊接工作，因此，在焊接生产线使用较为广泛。

1.5机器人中置式工作车间

该系统的转台有2个，变位器共计4套，这种组成形式能够确保在焊接多种产品零件时更加快捷、方便、高效。尤为突出的是其在处理生产任务分布不平衡的情况下，可以实行较为合理的配置，从而实现机器人利用率的提高。但从另外一方面考虑，机器人中置式系统电器方面发生故障的频率比较高，并且占用空间资源较大不利于生产，因而没有得到广泛运用。

1.6机器人焊接自动生产线

这种机器人运作系统主要是由悬挂输送链和数台机器人焊接系统组合而成，多台机器人相互协调完成对产品的加工和焊接。根据其焊缝平整质量较高，在焊接变形方面问题较小，因此是未来轿车底盘焊接的主流发展方向。 2.对机器人的焊接生产线进行规划和设计方案 2.1机器人的焊接生产规划 总体来看，机器人的焊接生产线应该遵循几个重要步骤，一般有如下几点：第一，需要履行生产要求，完善生产规范;第二，确保生产线的柔性较高，更加方便生产;第三，在焊接后，要确保其质量过关，例如事先研究焊接缝的特征以及分布，利用双机器人将前车架上的总成焊接对称并实施对接，以防出现焊接过程中的失误或变形等问题，前车架中的零件需要总成焊接，那么其焊缝属于分布较为平均的，因此，优先焊接影响较小的部位，能够有效规避上述问题。同时，焊缝的长度、数量等数据需要与工作时长、年产量相对应，例如每年工作251天、年产量为10000套的生产规定，就需要8套焊接机器人参与工作，机器人都配备焊接变位机以及可清洗设备，机器人运作过程中，还有变位机的调动、协调。从时间上来看，焊枪的清理以及装卸时间同属于辅助时间中，均为每1件5秒，而机器人的空行程以及焊接缝时间同属于机器人焊接时间，前者时间为3秒/条，后者为每秒0.8cm。

2.2机器人系统柔性特点在市场中的要求

在激烈的市场竞争中，汽车制造企业在发展中面临着诸多严峻的考验，仅靠单一的机器人柔性特点，是无法满足企业在市场竞争中的发展需要。因此，在生产技术上，必须灵活应变柔性生产，高度柔化机器人焊接系统，以期在市场竞争中经久不衰。对于柔性化的机器人焊接系统的定义是：高效率的完成电信号、配管、配线快速改换、控制程序、调换气等，同时要满足快速转换和预置，最大程度发挥机器人的功效，满足市场对产品的需求。

3.结束语

综上所述，对于汽车而言最重要的结构安全件是汽车底盘，汽车底盘具有工件易变形、其焊接量大等一系列特点，因此，汽车的焊接质量直接关系到驾驶者的生命安全。在未来，汽车底盘焊机的发展前景是机器人焊接柔性生产线。机器人焊接系统，几乎不需要人工操作就能完成整套汽车底盘焊接工作，其主要优势是机器人焊接可在一个车间内完成一系列焊接工作，并且只需通过改变其示教程序和相关的工装夹具就能对不同型号的产品进行焊接。对机器人周边控制系统进行柔性设计，使一套机器人能够完成不同要求的焊接，将机器人的优势发挥到最大限度，从而满足企业不同生产需求，增强市场竞争力。

参考文献：

[1]王大鹏，杨小刚.汽车机器人柔性焊接工作站仿形工装技术[J].制造业自动化，2012，34（23）：125-126.

[2]ZHANG Rui-hai，WANG Shu-ying.基于机器人三维模拟仿真的焊接生产线柔性主拼技术研究[J].计算机应用研究，2014，31（2）：435-439.