《焊接機器人編程與操作》教學(xué)大綱

《焊接機器人編程與操作》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：03152551課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時：32學(xué)時（理論16學(xué)時，實踐16學(xué)時）先修課程：弧焊電源、工業(yè)機器人原理與應(yīng)用、焊接機器人綜合實驗等后續(xù)課程：先進連接技術(shù)、焊接工程與裝備、新型材料與焊接技術(shù)等適用專業(yè)：焊接技術(shù)與工程開課單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院一、課程說明《焊接機器人編程與操作》是焊接技術(shù)與工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課。本課程的主要內(nèi)容包括焊接機器人編程與操作的基本理論和方法，典型焊接結(jié)構(gòu)的機器人示教編程和焊接，以及變位機、傳感器、中厚板軟件的編程方法。本課程注重理論與實踐相結(jié)合，要求學(xué)生掌握焊接機器人編程與操作技能，熟悉焊接結(jié)構(gòu)的電弧焊工藝方案的制定、焊接缺陷及防治、焊接變位機和傳感器的應(yīng)用等方面的知識。通過對本課程的學(xué)習(xí)，可以提高學(xué)生的實踐能力和邏輯推理能力、總結(jié)歸納能力及自學(xué)新知識的能力，同時為學(xué)習(xí)后續(xù)課程及以后從事技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：培養(yǎng)學(xué)生積極推廣和創(chuàng)新新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的創(chuàng)新精神，為國家的可持續(xù)發(fā)展積極貢獻(xiàn)力量的愛國思想，以及崇尚勞動、熱愛勞動、辛勤勞動、誠實勞動的勞動精神。課程目標(biāo)2：掌握焊接機器人的基本概念、示教編程的方法及要點，以及典型焊接結(jié)構(gòu)的機器人焊接方法；熟悉焊接機器人系統(tǒng)組成及典型配套設(shè)備及工裝的應(yīng)用；掌握常見焊接缺陷及防治措施；熟悉變位機和傳感器的編程方法；了解中厚板的示教編程。課程目標(biāo)3：培養(yǎng)學(xué)生對典型焊接結(jié)構(gòu)進行機器人焊接的能力，并針對出現(xiàn)的焊接缺陷，能夠解決問題。培養(yǎng)分析問題、解決問題的科學(xué)方法，以及勤于思考、勇于創(chuàng)新、為國家建設(shè)不懈努力的科學(xué)精神。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《焊接機器人編程與操作》課程教學(xué)目標(biāo)對焊接技術(shù)與工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)支撐強度2.問題分析2.3能夠運用相關(guān)知識，并通過文獻(xiàn)研究分析焊接專業(yè)相關(guān)復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。課程目標(biāo)1：培養(yǎng)學(xué)生積極推廣和創(chuàng)新新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的創(chuàng)新精神，為國家的可持續(xù)發(fā)展積極貢獻(xiàn)力量的愛國思想，以及崇尚勞動、熱愛勞動、辛勤勞動、誠實勞動的勞動精神。M3.設(shè)計/開發(fā)解決方案3.1能夠設(shè)計針對焊接專業(yè)相關(guān)復(fù)雜工程問題的合理解決方案，設(shè)計滿足國家和區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展需求的基礎(chǔ)焊接工程方案設(shè)計、工藝流程設(shè)計。課程目標(biāo)2：掌握焊接機器人的基本概念、示教編程的方法及要點，以及典型焊接結(jié)構(gòu)的機器人焊接方法；熟悉焊接機器人系統(tǒng)組成及典型配套設(shè)備及工裝的應(yīng)用及示教編程方法；掌握常見焊接缺陷及防治措施；了解離線編程系統(tǒng)及方法。課程目標(biāo)3：培養(yǎng)學(xué)生對典型焊接結(jié)構(gòu)進行機器人焊接的能力，并針對出現(xiàn)的焊接缺陷，能夠解決問題。培養(yǎng)分析問題、解決問題的科學(xué)方法，以及勤于思考、勇于創(chuàng)新、為國家建設(shè)不懈努力的科學(xué)精神。H3.2能夠運用專業(yè)知識，通過分析、類比等方式提出滿足要求的解決方案。課程目標(biāo)2：掌握焊接機器人的基本概念、示教編程的方法及要點，以及典型焊接結(jié)構(gòu)的機器人焊接方法；熟悉焊接機器人系統(tǒng)組成及典型配套設(shè)備及工裝的應(yīng)用及示教編程方法；掌握常見焊接缺陷及防治措施；了解離線編程系統(tǒng)及方法。注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.焊接機器人基礎(chǔ)知識1.1什么是工業(yè)機器人1.2工業(yè)機器人的組成及分類1.3工業(yè)機器人的應(yīng)用1.4焊接機器人的應(yīng)用1.5焊接機器人系統(tǒng)1.6焊接機器人生產(chǎn)線1.7焊接機器人的發(fā)展趨勢1.8焊接機器人的安全、維護與保養(yǎng)教學(xué)要求：掌握工業(yè)機器人的基本概念，了解工業(yè)機器人的組成、分類和應(yīng)用，掌握焊接機器人的應(yīng)用情況、優(yōu)缺點，掌握焊接機器人系統(tǒng)構(gòu)成和典型工裝，了解焊接機器人生產(chǎn)線及焊接機器人的發(fā)展趨勢，掌握焊接機器人的安全要點，了解焊接機器人的維護與保養(yǎng)知識。重點：焊接機器人系統(tǒng)構(gòu)成和典型工裝。難點：焊接機器人生產(chǎn)線。21、22.機器人電弧焊工藝2.1弧焊工藝方法和基礎(chǔ)原理2.2弧焊機器人工藝程序及步驟2.3弧焊機器人的焊縫質(zhì)量控制2.4與弧焊機器人相配套的弧焊電源工藝特點2.5碳鋼和普通低合金鋼的焊接工藝要點2.6工程案例教學(xué)要求：掌握弧焊工藝方法和基礎(chǔ)原理、弧焊機器人工藝程序及步驟、弧焊機器人的焊縫質(zhì)量控制方法、焊接工藝要點；熟悉與弧焊機器人相配套的弧焊電源工藝特點；了解工程案例。重點：工藝要點難點：工程案例22、33.焊接機器人示教編程要點3.1在線示教編程與離線編程3.2生成示教點的基礎(chǔ)知識3.3焊槍的指向位置3.4改善起弧性3.5提高圓周焊的品質(zhì)3.6縮短節(jié)拍教學(xué)要求：掌握生成示教點的基礎(chǔ)知識；熟悉焊槍的指向位置、改善起弧性、提高圓周焊的品質(zhì)和縮短節(jié)拍等示教要點。了解離線編程技術(shù)。重點：生成示教點的基礎(chǔ)知識。難點：提高圓周焊的品質(zhì)、縮短節(jié)拍。21、2、34.典型結(jié)構(gòu)的機器人焊接實例4.1工字鋼的焊接4.2管板焊接4.3帶加強筋板的T型接頭焊接教學(xué)要求：掌握工字鋼焊接、管板焊接、帶加強筋板的T型接頭的機器人焊接方法。重點：工字鋼焊接、管板焊接。難點：帶加強筋板的T型接頭焊接。21、2、35.焊接機器人系統(tǒng)的配套設(shè)備—變位機和接觸傳感器5.1變位機的種類及意義及示教編程5.2接觸傳感器的種類、原理及示教編程教學(xué)要求：熟悉變位機和接觸傳感器的種類、意義、原理等。熟悉變位機和接觸傳感器的示教編程方法。重點：變位機和接觸傳感器的示教編程。難點：傳感器的基本原理。21、2、36.帶接觸傳感的中厚板機器人焊接6.1中厚板焊接系統(tǒng)6.2中厚板焊接示教編程6.3配合接觸傳感的中厚板焊接示教編程教學(xué)要求：了解中厚板焊接系統(tǒng)的構(gòu)成及要求，掌握中厚板焊接示教編程方法，了解配合接觸傳感的中厚板焊接示教編程方法。重點：中厚板焊接示教編程。難點：配合接觸傳感的中厚板焊接示教編程。21、2、37.機器人焊接缺陷及防治措施7.1咬邊7.2未焊透和未熔合7.3成形不符合要求7.4引弧和收弧缺陷7.5其他缺陷教學(xué)要求：熟悉咬邊、未焊透和未熔合成形不符合要求、引弧和收弧缺陷以及其他缺陷的成因及防治措施。重點：咬邊、未焊透、成形不符合要求。難點：咬邊、成形不符合要求。21、2、38.基于機器人焊接大賽復(fù)雜組合件的焊接8.1組合件焊前分析8.2組合件組對工藝8.3機器人焊接工藝8.4編程施焊難點與解決措施教學(xué)要求：熟悉復(fù)雜組合件焊前分析方法、組合件組對工藝以及機器人焊接工藝，掌握編程施焊難點與解決措施。重點：機器人焊接工藝。難點：解決機器人焊接組合金常見問題的措施。21、2、3合計162.實踐部分實踐部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表3。表3實踐項目、實踐內(nèi)容與學(xué)時實踐項目實踐內(nèi)容和要求實踐學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.典型焊接結(jié)構(gòu)的機器人焊接—管板焊實踐內(nèi)容：學(xué)習(xí)機器人管板焊的方法；對出現(xiàn)問題進行分析，并提出解決方法。實踐要求：熟悉弧機器人示教編程的流程；掌握管板焊方法。22、32.典型焊接結(jié)構(gòu)的機器人焊接—工字鋼的焊接實踐內(nèi)容：學(xué)習(xí)機器人工字鋼焊接的方法；對出現(xiàn)問題進行分析，并提出解決方法。實踐要求：掌握弧機器人示教編程的流程；掌握工字鋼焊接方法。42、33.應(yīng)用接觸傳感器的角焊縫機器人焊接實踐內(nèi)容：學(xué)習(xí)接觸傳感器示教編程的方法；學(xué)習(xí)應(yīng)用接觸傳感對角焊縫進行機器人焊接的方法。實踐要求：掌握接觸傳感的示教編程方法；能夠完成應(yīng)用接觸傳感器的角焊縫機器人焊接任務(wù)。41、2、34.典型焊接結(jié)構(gòu)的機器人焊接-—中厚板對接焊實踐內(nèi)容：學(xué)習(xí)中厚板示教編程的方法；學(xué)習(xí)應(yīng)用中厚板軟件進行中厚板對接焊的方法。實踐要求：掌握中厚板焊接的示教編程方法；能夠完成應(yīng)用中厚板軟件進行中厚板對接焊任務(wù)；應(yīng)注意控制焊接變形。61、2、3合計16五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授和實踐教學(xué)為主，結(jié)合課堂討論、典型產(chǎn)品講授與實踐、分組任務(wù)、視頻資源共享等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。使學(xué)生掌握焊接機器人示教編程的方法及要點，具備對典型焊接結(jié)構(gòu)進行機器人編程和焊接的能力，并針對出現(xiàn)的焊接缺陷，能夠解決問題。六、課程資源1.推薦教材：（1）劉偉.中厚板焊接機器人系統(tǒng)及傳感技術(shù)應(yīng)用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2021.07.2.參考書：（1）蘭虎.焊接機器人編程及應(yīng)用（第2版）[M].北京:機械工業(yè)大學(xué)出版社,2021.09.（2）孫慧平.焊接機器人系統(tǒng)操作、編程與維護[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2018.01.（3）邵慧.焊接機器人案例教程[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2015.06.（4）劉偉.焊接機器人離線編程及仿真系統(tǒng)應(yīng)用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2014.05.3.期刊：（1）解海,亮黃思,王天正.雙機器人緊協(xié)調(diào)焊接路徑規(guī)劃與離線編程[J].機械設(shè)計,2022,39(08):92-99.（2）趙玉俠,狄杰建,高德文.MOTOMAN工業(yè)機器人在焊接條件下的示教編程與實驗研究[J].實驗室研究與探索,2010,29(09):59-63.（3）謝東榮,譚勇,王占奎.參數(shù)化編程在H形牛腿焊接中的設(shè)計與應(yīng)用[J].焊接技術(shù),2019,48(12):62-64.（4）周方明,蔣尊宇,陳琪昊.基于激光視覺的焊接機器人離線自動編程技術(shù)[J].江蘇科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2021,35(03):37-41.（5）MitruAndrei,SemenescuAugustin,SimionGeorge,etal.StudyontheWeldabilityofCopper—304LStainlessSteelDissimilarJointPerformedbyRoboticGasTungstenArcWelding[J].Materials,2022,15(16):5535-5536.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）陳小艷.工業(yè)機器人現(xiàn)場編程.常州機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院.中國大學(xué)MOOC,2020./course/CZMEC-1001755275?tid=1450385451.（2）蔣正炎.工業(yè)機器人編程與調(diào)試.常州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院.中國大學(xué)MOOC,2020./course/CZILI-1001755311?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg.課程成績由過程性考核成績和期末大作業(yè)構(gòu)成，具體考核/評價細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進行考核，滿分100分；（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√244作業(yè)10（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?44分組任務(wù)30（1）根據(jù)各小組實踐項目完成情況單獨評分，滿分100分；（2）每個實踐項目單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以分組任務(wù)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√61212期末考核50（1）期末大作業(yè)成績100分，以大作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績；（2）主要考核焊接機器人基礎(chǔ)知識、操作與編程、以及典型結(jié)構(gòu)的機器人編程和焊接?？己藢W(xué)生對焊接機器人編程的能力和分析問題解決問題的能力；（3）大作業(yè)形式為：課程論文?！獭獭?03010合計：100分205030八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、作業(yè)、分組任務(wù)、期末大作業(yè)等方式對學(xué)生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇蛇^程性考核成績和期末大作業(yè)成績組成。其中：期末大作業(yè)為100分（權(quán)重50%），主要考核焊接機器人基礎(chǔ)知識、操作與編程、以及典型結(jié)構(gòu)的機器人編程和焊接?？己藢W(xué)生對焊接機器人編程的能力和分析問題、解決問題的能力；大作業(yè)形式為課程論文，要求根據(jù)某一典型金屬結(jié)構(gòu)，運用傳感器或中厚板軟件，撰寫該結(jié)構(gòu)的焊接方法、焊接機器人編程程序清單、出現(xiàn)問題的解決方法等。課堂表現(xiàn)、作業(yè)、分組任務(wù)等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重50%）；過程性考核分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時基本成比例。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)20筆記完整，積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。筆記完整，認(rèn)真參與教學(xué)活動，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。筆記不完整，偶爾參與教學(xué)活動，回答問題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，偶爾參與教學(xué)活動。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，不參與教學(xué)活動。作業(yè)20作業(yè)完整，思路清晰，準(zhǔn)確率大于90%，字跡工整。作業(yè)完整，準(zhǔn)確率大于80%，字跡工整。不交作業(yè)2次以內(nèi)，準(zhǔn)