《焊接机器人编程与操作》教学大纲.docx

焊接机器人编程与操作教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：03152551课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学时（理论16学时，实践16学时）先修课程：弧焊电源、工业机器人原理与应用、焊接机器人综合实验等后续课程：先进连接技术、焊接工程与装备、新型材料与焊接技术等适用专业：焊接技术与工程开课单位：材料科学与工程学院一、课程说明焊接机器人编程与操作是焊接技术与工程专业的一门专业选修课。本课程的主要内容包括焊接机器人编程与操作的基本理论和方法，典型焊接结构的机器人示教编程和焊接，以及变位机、传感器、中厚板软件的编程方法。本课程注重理论与实践相结合，要求学生掌握焊接机器人编程与操作技能，熟悉焊接结构的电弧焊工艺方案的制定、焊接缺陷及防治、焊接变位机和传感器的应用等方面的知识。通过对本课程的学习，可以提高学生的实践能力和逻辑推理能力、总结归纳能力及自学新知识的能力，同时为学习后续课程及以后从事技术工作打下必要的基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：培养学生积极推广和创新新技术、新工艺、新设备的创新精神，为国家的可持续发展积极贡献力量的爱国思想，以及崇尚劳动、热爱劳动、辛勤劳动、诚实劳动的劳动精神。课程目标2：掌握焊接机器人的基本概念、示教编程的方法及要点，以及典型焊接结构的机器人焊接方法；熟悉焊接机器人系统组成及典型配套设备及工装的应用；掌握常见焊接缺陷及防治措施；熟悉变位机和传感器的编程方法；了解中厚板的示教编程。课程目标3：培养学生对典型焊接结构进行机器人焊接的能力，并针对出现的焊接缺陷，能够解决问题。培养分析问题、解决问题的科学方法，以及勤于思考、勇于创新、为国家建设不懈努力的科学精神。三、课程目标与毕业要求焊接机器人编程与操作课程教学目标对焊接技术与工程专业毕业要求的支撑见表Io表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度2.问题分析2.3能够运用相关知识，并通过文献研究分析焊接专业相关复杂工程问题，以获得有效结论。课程目标1：培养学生积极推广和创新新技术、新工艺、新设备的创新精神，为国家的可持续发展积极贡献力量的爱国思想，以及崇尚劳动、热爱劳动、辛勤劳动、诚实劳动的劳动精神。M3.设计/开发解决方案3.1能够设计针对焊接专业相关复杂工程问题的合理解决方案，设计满足国家和区域经济社会发展需求的基础焊接工程方案设计、工艺流程设计。课程目标2：掌握焊接机器人的基本概念、示教编程的方法及要点，以及典型焊接结构的机器人焊接方法；熟悉焊接机器人系统组成及典型配套设备及工装的应用及示教编程方法；掌握常见焊接缺陷及防治措施；了解离线编程系统及方法。课程目标3：培养学生对典型焊接结构进行机器人焊接的能力，并针对出现的焊接缺陷，能够解决问题。培养分析问题、解决问题的科学方法，以及勤于思考、勇于创新、为国家建设不懈努力的科学精神。H3.2能够运用专业知识，通过分析、类比等方式提出满足要求的解决方案。课程目标2：掌握焊接机器人的基本概念、示教编程的方法及要点，以及典型焊接结构的机器人焊接方法；熟悉焊接机器人系统组成及典型配套设备及工装的应用及示教编程方法；掌握常见焊接缺陷及防治措施；了解离线编程系统及方法。注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1 .理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标L焊接机器人基础知识1.1 什么是工业机器人1.2 工业机器人的组成及分类1.3 工业机器人的应用1.4 焊接机器人的应用1.5 焊接机器人系统1.6 焊接机器人生产线1.7 焊接机器人的发展教学要求：掌握工业机器人的基本概念，了解工业机器人的组成、分类和应用，掌握焊接机器人的应用情况、优缺点，掌握焊接机器人系统构成和典型工装，T解焊接机器人生产线及焊接机器人的发展趋势，掌握焊接机器人的安全要点，了解焊接机器人的维护与保养知识。重点：焊接机器人系统构成和典型工装。难点：焊接机器人生产线。21、2趋势1.8焊接机器人的安全、维护与保养2.机器人电弧焊工艺2.1 弧焊工艺方法和基础原理2.2 弧焊机器人工艺程序及步骤2.3 弧焊机器人的焊缝质量控制2.4 与弧焊机器人相配套的弧焊电源工艺特点2.5 碳钢和普通低合金钢的焊接工艺要点2.6 工程案例教学要求：掌握弧焊工艺方法和基础原理、弧焊机器人工艺程序及步骤、弧焊机器人的焊缝质量控制方法、焊接工艺要点；熟悉与弧焊机器人相配套的弧焊电源工艺特点；了解工程案例。重点：工艺要点难点：工程案例22、33.焊接机器人示教编程要点3.1 在线示教编程与离线编程3.2 生成示教点的基础知识3.3 焊枪的指向位置3.4 改善起弧性3.5 提f¾圆周焊的品质3.6 缩短节拍教学要求：掌握生成示教点的基础知识；熟悉焊枪的指向位置、改善起弧性、提高圆周焊的品质和缩短节拍等示教要点。了解离线编程技术。重点：生成示教点的基础知识。难点：提高圆周焊的品质、缩短节拍。21、2、34.典型结构的机器人焊接实例4.1 工字钢的焊接4.2 管板焊接4.3 带加强筋板的T型接头焊接教学要求：掌握工字钢焊接、管板焊接、带加强筋板的T型接头的机器人焊接方法。重点：工字钢焊接、管板焊接。难点：带加强筋板的T型接头焊接。21、2、35.焊接机器人系统的配套设备一变位机和接触传感器5.1 变位机的种类及意义及示教编程5.2 接触传感器的种类、原理及示教编程教学要求：熟悉变位机和接触传感器的种类、意义、原理等。熟悉变位机和接触传感器的示教编程方法。重点：变位机和接触传感器的示教编程。难点：传感器的基本原理。21、2、36.带接触传感的中厚板机器人焊接6.1 中厚板焊接系统6.2 中厚板焊接示教编程6.3 配合接触传感的中厚板焊接示教编程教学要求：了解中厚板焊接系统的构成及要求，掌握中厚板焊接示教编程方法，了解配合接触传感的中厚板焊接示教编程方法。重点：中厚板焊接示教编程。难点：配合接触传感的中厚板焊接示教编程。21、2、37.机器人焊接缺陷及防治措施7.1 咬边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 其他缺陷教学要求：熟悉咬边、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。重点：咬边、未焊透、成形不符合要求。难点：咬边、成形不符合要求。21、2、38.基于机器人焊接大赛复杂组合件的焊接8.1 组合件焊前分析8.2 组合件组对工艺8.3 机器人焊接工艺8.4 编程施焊难点与解决措施教学要求：熟悉复杂组合件焊前分析方法、组合件组对工艺以及机器人焊接工艺，掌握编程施焊难点与解决措施。重点：机器人焊接工艺。难点：解决机器人焊接组合金常见问题的措施。21、2、3合计162 .实践部分实践部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实践项目、实践内容与学时实践项目实践内容和要求实践学时对应的课程目标1.典型焊接结构的机器人焊接一管板焊实践内容：学习机器人管板焊的方法；对出现问题进行分析，并提出解决方法。实践要求：熟悉弧机器人示教编程的流程；掌握管板焊方法。22、32.典型焊接结构的机器人焊接一工字钢的焊接实践内容：学习机器人工字钢焊接的方法；对出现问题进行分析，并提出解决方法。实践要求：掌握弧机器人示教编程的流程；掌握工字钢焊接方法。42、33.应用接触传感器的角焊缝机器人焊接实践内容：学习接触传感器示教编程的方法；学习应用接触传感对角焊缝进行机器人焊接的方法。实践要求：掌握接触传感的示教编程方法；能够完成应用接触传感器的角焊缝机器人焊接任务。41、2、34.典型焊接结构的机器人焊接中厚板对接焊实践内容：学习中厚板示教编程的方法；学习应用中厚板软件进行中厚板对接焊的方法。实践要求：掌握中厚板焊接的示教编程方法；能够完成应用中厚板软件进行中厚板对接焊任务；应注意控制焊接变形。61、2、3合计16五、教学方法及手段本课程以课堂讲授和实践教学为主，结合课堂讨论、典型产品讲授与实践、分组任务、视频资源共享等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。使学生掌握焊接机器人示教编程的方法及要点，具备对典型焊接结构进行机器人编程和焊接的能力，并针对出现的焊接缺陷，能够解决问题。六、课程资源1 .推荐教材：(1)刘伟.中厚板焊接机器人系统及传感技术应用M.北京：机械工业出版社,2021.07.2 .参考书：(I)兰虎.焊接机器人编程及应用(第2版)M.北京：机械工业大学出版社,2021.09.(2)孙慧平.焊接机器人系统操作、编程与维护M.北京：化学工业出版社,2018.01.(3)邵慧.焊接机器人案例教程M.北京：化学工业出版社,2015.06.(4)刘伟.焊接机器人离线编程及仿真系统应用M.北京：机械工业出版社,2014.05.3 .期刊:(1)解海，亮黄思，王天正.双机器人紧协调焊接路径规划与离线编程J.机械设计,2022,39(08):92-99.(2)赵玉侠，狄杰建，高德文.MOTOMAN工业机器人在焊接条件下的示教编程与实验研究J.实验室研究与探索,2010,29(09):59-63.(3)谢东荣，谭勇，王占奎.参数化编程在H形牛腿焊接中的设计与应用J.焊接技术,2019,48(12):62-64.(4)周方明，蒋尊宇，陈琪昊.基于激光视觉的焊接机器人离线自动编程技术J.江苏科技大学学报(自然科学版),2021,35(03):37-41.(5)MitruAndrei,SemenescuAugustin,SimionGeorge,etal.StudyontheWeldabilityofCopper-304LStainlessSteelDissimilarJointPerformedbyRoboticGasTungstenArcWeldingJ.Materials,2022,15(16):5535-5536.4 .网络资源：(1)陈小艳.工业机器人现场编程.常州机电职业技术学院.中国大学MOOC,2020.https:/www.icoursel63.orgcourseCZMEC-10017552757tid=1450385451.(2)蒋正炎.工业机器人编程与调试.常州工业职业技术学院.中国大学MOOC2020.https:/www.icoursel63.org/course/CZILI-10017553H?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg.课程成绩由过程性考核成绩和期末大作业构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现10(1)根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分；(2)以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。244作业10(1)主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；(2)每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；(3)以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。244分组任务30(1)根据各小组实践项目完成情况单独评分，满分100分;(2)每个实践项目单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；(3)以分组任务成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。61212期末考核50(1)期末大作业成绩100分，以大作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩；(2)主要考核焊接机器人基础知识、操作与编程、以及典型结构的机器人编程和焊接。考核学生对焊接机器人编程的能力和分析问题解决问题的能力；(3)大作业形式为：课程论文。103010合计：100分205030八、考核与成绩评定L考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、作业、分组任务、期末大作业等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由过程性考核成绩和期末大作业成绩组成。其中：期末大作业为100分(权重50%),主要考核焊接机器人基础知识、操作与编程、以及典型结构的机器人编程和焊接。考核学生对焊接机器人编程的能力和分析问题、解决问题的能力;大作业形式为课程论文，要求根据某一典型金属结构，运用传感器或中厚板软件，撰写该结构的焊接方法、焊接机器人编程程序清单、出现问题的解决方法等。课堂表现、作业、分组任务等过程性考核成绩为100分(权重50%)；过程性考核分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x9090>x8080>x7070>x60x<60课堂表现20笔记完整,积极参与教学活动,踊跃回答问题,准确率大于90%。笔记完整，认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。笔记不完整，偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。上课不认真，上课不记笔记，偶尔参与教学活动。上课不认真，上课不记笔记，不参与教学活动。作业20作业完整,思路清晰,准确率大于90%,字迹工整。作业完整，准确率大于80%,字迹工整。不交作业2次以内，准确率大于70%o不交作业4次以内，准确率大于60%。不交作业5次以上，准确率小于60%o分组任务60对分组任务预习认真；能够熟练掌握方法与步骤，操作过程熟练、规范，遵规守纪、团结协作；作品美观、无变形、无缺陷。对分组任务前有预习，能够掌握方法与步骤，操作过程正确、规范，遵规守纪、团结协作；作品美观、有轻微变形、无缺陷。对分组任务有预习，基本能够掌握方法与步骤；操作过程基本正确、无协作；作品较美观，有变形、有缺陷。对分组任务有预习，不能掌握方法与步骤；操作过程基本正确，无协作；作品不美观、有变形、有缺陷。对分组任务没有预习，不能完成任务；操作步骤有误；作品不美观、变形严重、有大量缺陷。