螺柱焊具有焊接简单、成型快等优点,被广泛应用到汽车、船舶、桥梁、路面等各个领域。目前,国内外对螺柱的需求量逐年增加,对焊接的质量要求越来越高。焊接工人的数量已经不能满足市场需求,开始尝试使用机器人进行焊接作业。但设计的焊接机器人在工作过程中,出现偏焊、焊接不均匀等问题。本文主要以焊接机器人工作过程出现的问题为研究对象,设计适合机器人的磁场装置控制焊接电弧,避免出现偏弧现象,控制焊接金属熔融量,使焊接的螺柱变得均匀。主要研究内容如下所述:1.选择适合螺柱焊接的磁场形式:分析横向磁场、纵向磁场、尖角磁场、旋转磁场是否适合螺柱焊接,最终选择旋转磁场控制螺柱焊接电弧;还对磁场控制焊接电弧进行力学分析,分析其可行性以及原理。2.设计开合式磁场装置:参考三相异步电机原理,采用六个磁极进行励磁,设计的磁场装置主要包括励磁铁芯、励磁线圈、导磁杆、开合式机构、励磁电源、PLC控制程序以及绝缘处理。磁场装置采用开合式,不会对机器人造成干涉;磁场装置使用PLC控制,可以实现自动化。3.对磁场装置进行分析:使用ANSYS对磁场装置进行谐波磁场分析,改变影响磁场强度的相关因素,观察它们磁感线分布和磁场强度变化。发现当线圈匝数和导磁杆与铁芯轴向夹角发生改变时,磁场发生畸变,但畸变程度很小,对磁场影响很小。并根据分析结果对设计的磁场装置参数进行选择,使磁场装置的空间充分利用,使磁场装置产生的磁场强度最大化。4.磁控螺柱焊接实验:当焊接机器人出现偏弧现象时,把磁场施加在螺柱的焊接区域。通过调整励磁电源电压,改变磁场装置的磁场强度大小,进行多次焊接试验。通过对比施加磁场前后、不同磁场强度条件下,螺柱的焊接质量。可知施加磁场能够控制焊接电弧,避免出现偏弧现象,还能控制焊接金属的熔融量,使焊接的螺柱变得均匀,说明本设计的可行性。