【关键词】焊接；无损检测；焊接电源
焊接技术在我国的工业生产中发挥了重要作用，因而越来越受到人们的广泛关注。焊接技术主要是在加热、加压或者加热加压条件下我国焊接技术虽然出现时间很短，但是却给制造业带来了巨大的改变，在短短几十年间，无论是航空航天、交通运输还是建筑桥梁海洋钻井都广泛的应用了焊接技术，因而促使焊接技术逐渐发展为一种重要的技术。
一、焊接生产现状
焊接技术能够实现材料之间的永久性连接，从而实现某种特定功能，现阶段无论是大型的机械设备，还是小型的电子元件都需要应用焊接技术来进行加工，由此可以看出，焊接技术广泛适用于多种生产类别的制造业。我国作为一个工业大国，现阶段国内的钢材产量已经达到世界第一位，逐渐发展为国内钢材产量最高、钢材消费最高的国家，现阶段和未来一段时间内，钢材仍将是我国最重要的结构材料，占有重要的地位，而焊接技术是将钢材加工成为给定功能产品的关键新技术，可见焊接技术的重要性。焊接技术加工成本较低，加工效率高，周期短，适应性强，这些优势使得焊接技术的应用越来越广泛，逐渐发展为国家经济建设与社会发展的关键性技术。
我国的弧焊设备与电源水平正在逐渐接近世界先进水平，并且开始进行内部产业结构调整与产品档次的提升，在逆变式焊接电源、自动、半自动焊机以及高效二氧化碳焊机方面取得了较大的进步。电阻焊方面，我国将研究重点内容放在中、大功率电阻焊机上，电磁兼容技术将更加广泛的应用到焊机与电源中，焊接技术逐渐向着节能、绿色的方向发展。自动化焊接技术在三峡工程、西气东输以及汽车行业的刺激下逐渐发展起来，焊接机器人以及智能型焊接技术与成套生产线设备也逐渐成熟，促使焊接技术的应用领域在逐渐拓宽。
二、焊接技术的发展
（一）焊接材料的发展
我国的焊接材料产量居于世界第一，但是在焊接材料的产品结构以及科技密集度方面仍然和发达国家存在一定的差距，为了进一步提高焊接生产的效率与质量，实现焊接生产的低成本自动化，我国需要不断进行焊接材料生产产业结构调整。现阶段发达国家的焊接生产自动化与半自动化水平很高，达到了焊接工作量的80%，因而西方国家的的半自动化、自动化焊接用焊丝、焊剂生产在焊接材料生产中有着绝对的优势，我国也要根据这一发展优势做好自身焊接生产结构的转变，以适应焊条电弧焊用焊条生产逐渐减少，半自动化、自动化和焊接用的焊丝与药芯焊丝生产比例逐渐增加的发展趋势。
我国现阶段自动焊与半自动焊需要的焊丝生产量仍然不高，而普通焊材如焊条与焊剂431却存在着生产力膨胀的问题，市场上形成了恶性的价格竞争，不利于我国焊接工业的发展。现阶段，我国在保护实芯焊丝与埋弧焊实芯品质与种类上都不能满足市场需求，尤其是不同强度等级的高强钢焊丝、耐热钢焊丝、不锈钢焊丝等。除此之外，自保护与堆焊用药芯焊丝的生产制造水平不高，产品焊接效果不够理想，有待相关工作人员的继续努力。
（二）焊接技术的发展
1.焊接生产率更高
现阶段，焊接技术发展需要进一步提高焊接产品质量的稳定性，同时也需要进一步提高劳动生产效率。在未来，对焊接技术的改进，主要目的是进一步提高焊接的熔敷率，从而提高焊接效率，同时还可以减少坡口断面和熔敷金属量，在这个过程中采用窄间隙焊接方法效果最为明显。窄间隙焊接是一种基于气体保护焊的焊接方法，采用单丝、双丝、三丝焊接，无论多大接头厚度，都能够采用对接形式，减少需要的熔敷金属量。
2.新型的焊接技术多元化
（1）电阻焊
电阻焊不需要使用焊剂焊条就能够实现焊接，而且操作起来也比较简单，通过电流在焊接焊件接触面以及焊接邻近区域产生的电阻热效应，通过将其加热至塑性状态或者直接融化的方式来实现连接。现阶段，电阻焊的研究逐渐倾向于中、大功率电阻焊，追求更高的焊接效率。
（2）螺柱焊
根据焊接方式层面存在的差别， 可以将螺柱焊分为拉弧式与储能式两种，两种螺柱焊都只能完成单面焊接，螺柱焊无需进行穿孔，所以螺柱焊有着较高的水密性与气密性，对非焊接面无需进行额外加工，适用于容器类结构的焊接加工。
（3）磁控焊接
磁控焊接技术是现阶段新发展起来的新型焊接技术，该项技术应用外加磁场控制熔滴过渡，保证焊接质量，是一种投入成本低、效益高、耗能少并且附加装置简单的焊接方式，在国外被称为无缺陷焊接。
（4）多电弧同熔池焊接
这种焊接技术在一个熔池上燃烧多个电弧，能够通过这种形式全面提高焊接总热量，同时改善焊接热场分布，为熔池与焊接两侧面提供热量与液体金属，获得了更高的焊接速度，保证了焊接质量。
结束语
焊接技术在制造业中发挥了重要作用，因而越来越受到人们的高度重视。在工业制造业领域，焊接技术水平的高低直接反映出了一个国家的工业发展水平。在社会主义新时期，我国的工业发展取得了显著成果，但是焊接技术在实际应用中与发达国家之间还存在不同程度的差距。为了提高焊接技术，促进我国工业发展，需要对焊接技术给予高度重视，继续加强对焊接技术的研究，结合我国工业的实际发展情况，加大科技投入，不断提高我国焊接工艺，带动工业生产，促进国民经济建设。
参考文献
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关键词：焊接教学；焊接问题；教学思考
目前，国内的许多技术学校的焊接教学模式基本上是遵从先理论、后实践的传统教学模式，学生的大部分在校时间都花费在理论的学习上，教学过程中的理论知识和实践也不能很好地衔接起来，教学方法比较乏味，不能引起学生的学习兴趣，而且也不能培养出具备卓越的操作能力学生，致使教学效果不理想。笔者认为，技术学校应当根据学生学习理论知识主动性不强、喜欢动手的特点，积极探索出新的教学模式和教学手段，结合学生的学习能力和焊接教学培训目标不断提高焊接教学质量。根据本人多年在焊接技术学校的教学经验，现在就来谈谈对焊接教学各个方面的几点看法。
一、明确教学培养目标。技术学校的学生一般都是学习成绩较差，接受知识能力较弱，他们大多是考不上高中或大学的学生，他们有一个共同点就是不喜欢在教室里听教师讲理论知识，很多学生上技校就是为了学实用的技术，赶紧到社会上工作，因此，这些学生往往不注重学习理论知识的学习和学习过程，只注重学习的结果。因此，作为焊接教师，我们要让学生充分明确每堂课的教学目标，使学生在学习是能够心中有数，进而积极认真地学习理论知识。在焊接课堂进行前，教师要设定好教学目标，并在课堂上循序渐进地引导学生进行学习，这样就会潜移默化地影响学生的学习态度。我认为我们可以从以下几个方面来检测自己的教学目标是否明确：1、教学任务是否可以测量；2、是否可以顺畅地复述教学任务；3、采用的教学手段、教学进度是否与教学目标一致。
一、革新教学理念，加强建设焊接专业师资力量。如今科学技术日新月异，技术学校要不断革新教学理念，不断提高焊接技术，跟上时展水平。作为焊接教师，我们要加强自身的职业素养和道德素养，定期参加焊接培训活动，不断地给自己充电，学习最新的焊接理论知识和操作技能，只有教师的业务水平跟上时代的发展，学生才能够学习到最新的焊接知识和焊接技术。
二、加强焊接培训教学活动，积极进行课程改革。培训学校要加强对学生的实训活动，学思想，在焊接教学上形成以专业基础课为理论基础，专业指导课和实践课相结合的教学模式，这样不仅让学生能够充分地掌握专业理论基础知识，以便指导焊接实践课程的进行，同时，用实践课程来更加深刻地理解和实践理论知识，只有通过实践和理论的相互促进和相互指导，才能够将焊接技术学得更扎实。在加强焊接培训教学活动时，学校和专业教师要制定好教学目标、行动计划和实践措施，通过在教学上的调研和分析，以实训课为核心来展开课程改革。对外语、数学、化学、语文等课程进行合理地压缩和科学地安排，对学生自己感兴趣的科目选择尊重“个性差异”原则进行，对于焊接专业课程进行优化和整理，把与焊接有直接联系的知识进行整编，把专业基础课、专业理论课和实践课进行融合，把焊接课程进行课题式和模块式配置，从而使焊接课程实践得更具针对性、科学性和趣味性，从而提高教学质量。
三、进行模块化教学，把理论融入实践。要不断对焊接专业课程的改革，将新的教学理念融入到教学活动中，探索新的教学模式。对焊接课程进行焊接理论学习 ——焊接实训——体化教学模式配置，将理论知识指导实训课程，把理论和实践紧密地联系起来；根据理论为实践技能提供服务，设计以埋弧焊、二氧化碳焊、焊条电弧焊等焊接方法为主的教学模式，将焊接应力、焊接工艺、焊接设备等理论融入到这些模块里，再根据立焊、横焊、仰焊等焊接位置来设计一块块小的教学模式。同时，把焊接操作、焊接过程教学视频、焊接操作演戏等方面巧妙地融入到这些教学模块。学校和教师在科学地设计教学模式时，也要让学生对所学的知识内容有一个充分的了解，只有这样，才能激发学生的学习积极性，增强学生动手能力。
四、进行趣味性教学，激发学生的学习积极性。教师要在课前进行备课、教学设计、教学进度安排等课前准备活动。教学设计要具趣味性和生动性，讲课时要根据教学内容利用风趣、幽默的教学语言进行教学活动，对于难以记忆的理论知识，教师要利用顺口溜、口诀等便于学生记忆的教学方式帮助学生记忆重难点知识，在课堂上进行的提问、解答、反问、讲题等都可以通过幽默、趣味的教学语言来进行，同时，可以进行通过些小游戏、谜语等活动来启发学生的学习思维，让学生放飞思考的翅膀，进而活跃课堂教学氛围，激发学生的学习积极性。值得注意的是，语言教学的趣味性在教学活动中要发挥得当，切不可哗众取宠，影响了正常的教学活动的进行。
五、充分尊重学生的个体差异性，实施“因材施教”教学模式。作为学校和教师我们应当非常清楚地明白学生在学习上存在着能力和个性差异。用“因材施教”的教学方式对学生进行教学活动。针对学生的个体差异性，按照学生的知识水平和特色将教学内容分为若干层次和模块，采用不同的教学方式和教学进度实行差异化的教学。例如，对初级、中级、高级等不同层次水平的学生进行不同的考核要求，或设计针对性的课题教学模块，对于优秀的学生进行高的要求，水平较低的学生进行低标准要求，从而在整体上提高考核标准，使每个学生都得到不同的进步。只有“因材施教”才充分体现教学中“以人为本”的教学模式，让学生充分变现自己的个性和能力，有机会体验“成功”的喜悦，从而不断自信和自强，进而形成积极、主动的良好学习心态。
六、优化教学评价体系。改进教学评价体系，可以增加教师教学活动的积极性，改进教学质量。在这里我们可以采用学生对教师教学质量的评价、学生之间的评价、教师对学生的评价等模式，充分调动学生的学习性和评价活动，让学生参与到教学内容和教学过程中的评价活动；例如对教材中理论是否符合实训要求，理论知识能否指导实际操作；对学生是否已经很好地学习和掌握了焊缝知识进行评价。在进行评价过程中要注意以什么方式来评价，要想达到什么样的评价目的。在评价活动中，值得注意的是要从鼓励、激发学生的学习积极性和焊接教学质量为目的。在教学活动中教师对学生进行恰到好处的提问和鼓励，诱导学生积极地探索知识和解决问题。培养学生独立的学习能力和思考能力。
总之，作为技术学校，我们要加强自身业务水平，不断提高教学水平，探寻新的教学方式和手段，进而为学生更好地服务。技术学校的学生是社会上技术工作人员重大的后备力量，是我国社会主义建设的重要组成力量，只有加强培养他们的理论知识和操作技能，才能够让他们胜任技术型工作重担，从而把我国技术业务提高到一个层次水平上来，进而更好地为社会主义和谐社会建设作贡献。■
参考文献
关键词：节能环保；焊接；应用；
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：
近年来，很多国家都将节能、环保作为今后发展的方向，我们国家也不例外。在焊接技术的应用上，我国落后于国际先进水平，因此，在今后的发展过程中，我们应当通过技术创新，提高焊接质量，提高工作效率，坚持节能、环保的发展理念，使我国焊接技术跨上一个新的台阶，步入国际先进水平。
一、节能环保高效技术在焊接中的应用
1.逆变焊机
逆变焊机具有焊接性能好、动特性好、动态反应速度快、质量轻、体积小、焊接速度快、效率高、多功能等优点，因此易于实现焊接机械化和自动化；逆变电源功率因数达0.95以上，总体效率可以达到85%~92%，比传统焊机平均节电25%~60%，空载时电耗只有30~50W，节能效果明显。为了说明逆变焊机的节能效果和优越性，把逆变式弧焊整流器和几种传统的弧焊机主要技术性能指标列于表l，以便对比。
表1逆变式弧焊整流器与传统弧焊机主要性能比较
2.熔化极气体保护焊
熔化极气体保护焊(GMAW)具有高效、节能和便于自动化的特点，是目前用得最多的一种焊接方法也是自动线上和焊接机器人的首选熔焊方法。据不完全统计，在汽车零部件、集装箱和工程机械行业中，基本上全部采用气体保护焊；而一般机械、铁路车辆和重型机械行业的比例都超过50%；在造船、锅炉和金属结构行业由于埋弧自动焊的用量较大，CO2气体保护焊的比例相对较低。随着实践的不断深入，人们发现由不同气体组成的混合气体比用单一气体更易得到好的焊接结果。现在，采用混合气体的趋势越来越强，混合气体的种类也越来越多，探索其在GMAW中的影响规律有着极大的社会效益。
3.智能机器人焊接
近些年，随着模糊控制理论和神经网络控制技术及专家系统理论的发展，模拟焊工操作的智能控制方法已经在焊接过程中成功应用，对焊缝成形的质量取得了较好的控制结果。国内外对遥控技术的研究成果较多，遥控焊接正向着实用化的方向发展。美国发射到火星上的索杰纳机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。目前，关节式焊接机器人已在汽车制造、航空航天、工程机械、船舶等行业获得广泛应用，但对一些危险、恶劣及特殊环境下，例如航天空间、深海作业、管道内外焊接等，传统的关节式焊接机器人难以完成，为此需要研究发展新型的特种焊接机器人，我国在管道焊接机器人、水下焊接机器人、爬壁焊接机器人、球罐焊接机器人等方面进行了研究，培养了队伍，取得了一批研究成果，在某些技术方面达到了国际先进水平。
4.振动焊接技术
振动焊接技术是在金属焊接的过程中，对被焊件施加振动处理的一项焊接工艺，它起到细化晶粒的作用，在热状态下通过热塑性变形来调整应变而降低残余应力，这样可有效防止焊接裂纹的形成和工件的畸变，提高构件的疲劳寿命，增强焊缝的力学性能，达到提高焊接质量的目的。并且可以省去焊后消应力处理，缩短生产周期，降低生产成本。可以预言，振动焊接的推广和应用必将给焊接生产行业带来巨大的经济效益。大连理工大学的陈源从振动焊接减少焊接变形方面，采用先进的有限元方法进行了计算，论证了振动焊接在控制变形方面的作用;刘峰研究了振动焊接对焊接裂纹的影响，通过理论分析和数值模拟指出振动焊接在防止和减少焊接裂纹方面具有明显的效果。
国外也对振动焊接进行了研究。Tseng研究了焊弧摆动对焊接质量的影响，指出由于摆动的作用，使得焊接速度得以提高有利于焊接凝固，提高焊接区的力学性能。TewariSP详细研究了轴向振动对焊接件拉伸特性的影响，其结论是：经过振动焊接的构件的屈服强度、极限拉伸强度和破坏强度有显著提高。
二、节能环保高效技术在焊接辅助工艺中的应用
1.振动时效
振动时效(VSR)是利用一受控振动能量对金属工件进行处理，以消除工件残余应力。振动时效的显著优点是节能环保、降低成本、缩短周期。与热时效相比，节约成本90%以上，节能95%以上，节约投资90%以上。振动时效快，一般仅需30min,最长不超过1h，而且设备轻便，工艺简单，适应性强，优点很突出。VSR在我国从无到有，现已有几千台VSR设备在我国机床、模具、锻压、航空、发电等行业生产中运行[7]。节能减排效果明显的频谱谐波振动时效技术与传统的热时效相比，振动时效技术节能95%以上，完全克服了以煤为燃料的热时效炉存在的严重污染问题，实现零排放。与传统亚共振相比，频谱谐波振动时效技术的应用覆盖而从原有的23%提高到了100%，并彻底解决了传统亚共振技术噪音大、应用而窄、工艺操作复杂、长期无法纳入企业正式生产工艺问题。推广应用频谱谐波振动时效技术具有很好的经济效益和社会效益。
2.随焊锤击
随焊锤击是在焊接过程中通过实时锤击焊缝及近缝区金属材料从而消除或减小焊后金属塑性影响的一种加工工艺。利用随焊锤击技术能够有效地控制焊接横向及纵向收缩变形，实时调整焊接接头的残余应力分布状态，从而真正实现动态低应力、无热裂、小变形焊接。因此，能节约大量的能源和资金，给国家和企业将带来前景广阔的经济效益和社会效益。
对于不同的试件和焊接条件，应采用不同的焊接锤击参数，但现有的随焊锤击装置存在参数调节困难，个别参数调节不可实现等缺点，所以提出了参数可调的随焊锤击方式。可调随焊锤击方式采用锤击频率控制，保证被处理金属在每次锤击间隔中有充分的时间进行塑性反弹，使之在而内产生两维塑性伸长，释放焊接过程中的残余拉应变，大幅度提高了焊接接头的疲劳强度。锤击力、锤击距离的控制均采用按钮控制，电机调节，使其参数的调整方便可靠，从而保证焊接过程中当焊接材料和焊接条件变化时可随时调整锤击参数，进一步提高焊机的工作效率。
三、结束语
虽然我国在节能环保高效焊接技术应用方而做了大量工作，并取得了可喜的成绩，但与先进国家相比，还有相当大的差距。因此要继续大力推广节能环保高效焊接技术.加强消化吸收引进的高效节能焊接技术，并创新提高，克服总是依赖进口的思想。
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关键词：中职院校；焊接专业；一体化教学
1 一体化教学计划和教学大纲
教学计划是学校组织教学的依据，也是制定教学大纲实施教学的指导性文件。保障“一体化”教学的实施，必须制定“一体化”教学计划。一体化教学计划的特点是将传统教学计划中分科学习分科结业的模式，改为理论与实践综合一体学习，将理论知识与操作技能有机的结合，贯穿始终，在学中干，在干中学，极大的提高学生学习兴趣。教学计划首先根据国家焊接职业标准，以学生为中心，以“必须”和“够用”为度，以适应企业组织生产和技术发展需要，结合学校具体实际情况，对“中、高、技师”级焊工的技能要求，确定教学目标和职业能力要求。然后将焊接专业所涉及的制图、机械基础、电工、金工理论、专业焊接理论、操作方法等相关知识和技能进行综合分析有机结合，分成若干个单元，每个单元依据不同的知识点又分成若干个课题或模块，根据不同课题采用不同的教学和评价方法，并制定每个课题或模块具体的教学目标和技能要求。
比如，将焊接一体化教学计划按焊条电弧焊、CO2气体保护焊电、手工氩弧焊、弧焊提高训练、特种方法的焊接、典型材料的焊接、典型结构梁柱的焊接、焊接生产应用等八个单元进行划分，每单元包含了不同深度广度的相关理论知识，并根据国家焊接职业标准和企业组织生产和技术发展需要，对每单元所涉及理论知识、操作技能提出教学目标和技能要求。中级工完成前三个单元，高级工完成前六个单元，技师完成全部八个单元。
教学大纲是落实教学计划、实现教学目标的最基本的教学文件。一体化教学大纲应依据教学计划，制定每个单元必须掌握的基本理论、基本知识和基本技能。根据一体化教学计划的教学目标和技能要求，把每一单元所涉及的制图、电工、金工理论、专业焊接理论、操作方法、技能以及相关安全知识等内容进行合理组合，由浅入深，安排在若干课题或模块之中，并对所涉内容提出知道、理解、掌握具体要求。知道：即对某焊接设备、焊接方法或焊接术语的感性认识；理解：是指学生对某焊接设备、焊接方法或焊接术语的里理性认识，能完成教学目标的基本操作；掌握：是指学生能用所学知识指导实践，进行熟练操作，掌握某方面技能，具有处理一般实际问题的能力。
一体化教学大纲要贯彻教学计划所体现的教学理念，既是教学环节的教学指导性文件，也是编写教案，实施教学和评价的依据。焊接教研组应在国家职业标准的基础上，围绕社会发展需求，对企业岗位职业能力进行调查研究分析，以职业技能为主干，制定焊接专业一体化教学大纲，明确每课题教学内容及课时多少，教学目标和技能要求。大纲应确定不同资格等级人才的教学要求和技能目标。针对新技术、新工艺、新设备、新材料的运用和发展，有条件可以组织学生到企业参观学习，或开发多媒体课件，增强学生感性认识，提高学生学习理论知识兴趣，变被动学习为主动需要。
2 教材内容结构的一体化和综合化
一体化教材是完成一体化教学要求和技能目标的基础。根据一体化教学计划、教学大纲和职业标准，按科学性、合理性、实用性、针对性和有效性原则编写一体化教材，遵循“从实践到理论，再从理论到实践”的认知规律，以理论与实践一体化的教学形式，设计技能训练课题或模块，突出理论与实践相结合，充分体现“学以致用、能力为本”的职业教育思想，切实做到所教、所学、所用衔接。以学生就业为导向，以企业用人标准为依据，在专业知识的安排上，紧密联系培养目标的特征，坚持够用、实用的原则，考虑技工学校的生源状况，在结构安排和表达方式上，强调由浅入深，循序渐进，强调师生互动和学生自主学习，并通过大量生动的案例和图文并茂的表现形式，使学生能够较轻松掌握所学内容，加强技能训练的力度，特别是加强基本技能与核心技能的训练。在考虑学校办学条件的前提下，力求反映社会和企业用人的现状和趋势，尽可能地引入新技术、新知识、新工艺、新方法，使教材富有时代感。同时，采用最新的国家技术标准，使教材更加科学和规范。
这就需要设计一种新型教材， 将教学要求和技能目标与基础理论和专业技能有机的结合，不单纯追求学科的系统性和完整性，而是根据培养目标的能力因素和岗位需求，筛选出学科中与培养职业能力直接有关并且使用频率较高的基础理论、专业理论知识内容，配合实践性教育环节，整合成为一个有机整体，形成一个以综合能力培养为主体，突出技能和岗位要求为目的的综合化实践课程体系。教研组长牵头组织骨干教师编写一体化教材。编写时，应突破传统教材重视理论的全面性和系统性的课程体系，对课程内容进行创新整合，取而代之的是以操作技能为主干，理论知识服从于操作技能所需，服从于生产所要的新型教材。
在一体化课程的设计中，不考虑各学科的系统性，而注重知识的适用性，以操作实践为主干，将焊条电弧焊单元分为平焊、角焊、立焊、管焊四个课题或模块，在每一课题或模块中都以操作技能为先导，焊前准备、工艺参数、操作方法、质量检查，然后展开焊接安全常识，焊接工艺理论，金属工艺理论，以及相关铆工知识、电工知识的入门、理解、掌握；把典型钢结构的焊接单元，分成容器的焊接、梁柱的焊接等模块，而在容器的焊接模块中以容器的焊前准备和焊接装配工艺为先导，展开相关的铆工板金知识，如放样、展开、下料、变形等；焊接检验知识，如射线探伤、超声探伤等。并用这些原理、理论去解释相关问题和概念，然后通过所学到的理论去控制、指导焊接操作实践，最终实现技能目标，学生既掌握操作技能又明白相关的基础理论和焊接理论，成为知识型技能人才。
3 教师队伍的“双师型，专业化”
“双师型”教师队伍是实施一体化教学的关键。“双师型”教师是指教学人员既懂专业理论知识，取得职业教育系列专业技术任职资格，又有高超操作技能，取得与岗位能力相对应的职业资格（至少高级技工职业资格）；既能讲授专业理论知识，又能指导生产实习。这无疑是对我们职业教育教师的挑战，同时也是职业教育教师的机遇，我们应抓住这一机遇，努力学习，不断取进，成为真正的名副其实的“双师型”教师。
“专业化”是焊接专业不同于其他专业、特有的焊接方法的“专业化教师”，是学生更好掌握焊接技能的保证，在欧洲有焊条电弧焊教师、二氧化碳焊教师、氩弧焊教师等。
焊接教师的专业化和一体化并不矛盾，恰恰相反，专业化的焊接教师是在一体化综合化的基础上，对某种焊接方法有更加精湛的技术，是 “双师型专业化”教师，在教学指导和训练过程中，能对某种焊接方法，更好地更全面地指导和传授学生，使学生能更好地掌握某种焊接操作技能和专业理论知识，学校应采取措施，提供支持，积极培养造就一批即懂理论又能操作的“双师型专业化”教师，并给予奖励，促进“双师型专业化”教师队伍的建设。
4 教学过程一体化和专业化的有机统一
教学过程的一体化是保证教学要求和技能目标实现的途径，是一种教学摸式。它是以理论与实践相结合的原则为指导，以操作技能为主干，通过由学生实际操作的动手行为引发一系列相关理论知识，来激发和引导学生学习理论专研理论的积极性和主动性。而且学生先有一定的操作实践经验，有利于深刻理解技术理论知识，并能使技术理论知识真正发挥实践功能。在“实践、认识、再实践、再认识”的学习过程中，使学生“知其所以然”，从而培养学生创造性解决问题的能力。采取项目教学、模块教学、互动教学等教学方法，以小组竞赛、技能比武取代期末考试，使学生既掌握实际操作技能又学会专业理论的一种教学方式。
一体化职业教育课程并非忽视对理论知识的学习，而是强调要让学生按照一种更合理、更有效的方式来进行相关理论知识的学习。因为教学过程的一体化，学习对象不抽象，易理解，好掌握，从中可获得成就感，更加激发了学生的学习兴趣。随着学习的不断深入，实践技能的不断提高，学生不断构建自己的知识结构，同时会有进一步学习理论知识的需求和渴望。
教学过程应具有鲜明的综合化的特征，教学过程应始终围绕培养对象的职业技能这一主题，同时，应根据专业教学要求和技能目标，考虑企业生产岗位对人才多样性、复合型及特殊性的要求，因此，在教学过程中，必须坚持以技能为重点，以实用为原则。在教学过程中可以针对新技术、新工艺、新设备、新材料的运用和发展，有条件可以组织学生到企业参观学习，在教师的指导下向工人师傅请教，亲自了解焊接岗位所需技能。对于先进的焊接设备方法如带极埋弧焊、搅拌磨擦焊，我们可以利用数码相机进行录制设计多媒体课件，增强学生感性认识，提高学生学习理论知识兴趣，变被动学习为主动需要。一体化、专业化和综合化的教学过程是最合适的方法。
专业化是指某种焊接方法的专业化，或某一模块某一项目的专业化，专业教师也是综合前提下的专业，他与综合化一体化并不矛盾，相反专业化教师更有利于模块教学、单元教学。教师任教中打破传统的跟班制，探索单元制或模块制任教，因为职业技术教育是以培养岗位技能为重任，专业教师能更好地传授职业技能，这就要求教师需有职业教育特有的教学方法的能力，即综合教学的能力。无疑，“双师型专业化”教师不是一种称呼，而需要超高的技能和精湛的理论。
5 建设一体化教学场地
一体化教学场地是实施一体化课程的重要物质保障，它既能满足理论教学，又能满足实践教学。所以教学场地既是教室又是车间，同时还是实验室。是教室要有黑板、课桌、电教化、多媒体设备；是车间要有焊接设备、切割设备、通风设备、工作台以及相关的工具护具和库房等；实验室要有与实验相对应的实验仪器设备。
总之，焊接专业一体化教学是以职业岗位能力目标为依据，以技能操作为先导，通过“双师型专业化”教师的综合化的教学指导过程，培养适应社会企业岗位需要的高技能人才的系统工程。重视职业教育不是一句空话，需要国家大量的投入，也需要教师辛勤的劳动和不懈的努力。
参考文献：
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【关键词】焊接技术方法 工艺车辆制造 维修
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
[2] 王克鸿重型车辆计算机辅助焊接工艺自动设计系统 [期刊论文]《焊接学报》 2005年10期
关键词： 技工学校 焊工工艺与技能训练 一体化教学
焊工工艺与技能训练是一门理论性、实践性、操作性很强的学科。重视理论实践操作动手能力的培养已成为技工学校教学改革的重点。焊接操作实践动手能力的培养必须进行大量的实践性教学，学生在学习的过程中，必须全面掌握焊接操作动手技能知识的方法和过程。这突出了技工学校教学实践性强、动手能力强、操作能力强的特点。然而，操作动手能力的培养，是建立在焊接工艺理论教学基础上的，脱离工艺理论教学的实训教学会影响学生对生产实践操作过程的理解与掌握。这样培养出来的学生，缺少分析问题、解决问题的能力。
焊工一体化实习课不同于其他专业课和文化课，它具有项目多、相互依赖、实践与理论相结合的密切的特点。因此，学生在学习技能时会出现这样或那样的问题，这就要求我们在教学过程中注意以下几点。
一、备好课是上好课的先决条件
备课要以教育方针为指导，教学计划和教学大纲为基础，要从教学的实际出发，针对教学课题，围绕教学目标，对涉及的基本思想、相关概念、工作原理等理论知识和技能训练作系统的归纳和整理。备课不仅要备教才、备学生、备焊接安全技术生产知识、备工艺理论知识讲解和实训操作的各种方法，而且要拟定教学形式和教学方法，并在教学过程中始终贯穿安全技术生产知识的讲解。教案力求从各个方面入手，既要扣紧课题的内容，又要突出讲解重点、难点，掌握知识的逻辑，能运用自如，这样才能做到有的放矢，保证教学质量，提高教学效益。
二、注意培养学生的学习兴趣
在教学中无论什么科目的教学，如果没有把学生学习兴趣培养出来，那么教本科目的老师讲得再好，也是失败者。在焊工一体化教学中，应通过实践操作与理论工艺相互结合、相互影响、相互补充来培养学生学习兴趣。如：在焊接一体化教学中，可以通过工艺学习、看图、识图来分析焊接工艺步骤，再根据工艺步骤组装工件，进行焊接实训操作并完成，这就要求学生把抽象的制图、焊接符号、焊接工艺等理论知识应用于实际动手操作中，同时通过动手操作加深对理论的理解，并且使学生每组装好焊完一组工件就有一种成就感。这就能大大增强学生学习的自信心，激发学生对工艺理论焊工实习的兴趣，从而间接地培养了学生对工艺理论和技能训练学习的兴趣。
三、实践理论相结合，巩固理论知识
人们常说：“眼过千遍，不如手过一遍。”可见实践是巩固理论知识的重要途径，没有技术理论的指导，机械地模仿和盲目地实践必将影响学生正确的操作技能的形成。因此，必须使学生在实践的过程中联系理论知识。比如，平对接焊，在讲解焊接时焊条的角度、运条、接头、收弧及焊接过程中出现焊接缺陷的原因等，如果我们只嘴上讲，很难让学生完全接受，因为学生对这些方法没有实际动手操作过，没有感性认识。所以我们在焊工一体化教学时要注意引导学生，从实践中去体验、理解、掌握这些知识。这样面对一些具体的焊接问题时，学生就会试着去理解思考，并把课本上学到的理论知识应用在实际操作中，提高一体化教学的效益。
四、做好教材改革，注意因材施教
1.焊接技术发展的速度很快，新技术新知识不断出现，对专业教师提出了更高的要求。首先，专业教师不仅要提高专业素质水平和业务水平，而且要积极探索和发挥焊接技术在教学和教育中的作用。其次，专业教师除了自身要不断学习充实更新自己的焊接专业知识范围，还要努力学习和提高所教学科的专业知识在教学过程中的运用。这样才能在上课时做到居高临下，发挥教师的主导作用。最后，专业教师在教学的过程中，还要根据专业的特点，以实用为本，够用为度，紧跟时代的步伐及时更新补充最新的教材内容，改善教材教学中实际教学操作内容不足的问题，真正做到适应社会就业的需要。
2.要对个体差异的学生进行因材施教，要耐心针对每位学生的错误操作姿势，进行纠正。正确的焊工操作姿势可以减少学生的劳动强度，缓解身体局部疲劳，有利于学生的身体发育和健康成长。
五、加强实践教学，提高教学效益
根据焊接一体化实践性强的特点，授课应在一体化实训车间或教室进行现场教学，有目的地强化焊接操作实践环境，充分利用现代教学设备，通过大量的实际操作，来提高焊接一体化教学的效益。
1.充分利用一体化实训车间或教室教学设备，采用精讲多练、生动活泼的教法。
2.授课中合理地分配时间，讲练结合。
3.注重启发式教学，在课堂实训练习中，发现学生出现操作错误时，教师不要直接点出和纠正，而要通过提示，让学生自己找出错误，通过引导，让学生自己纠正错误。
六、诲人不倦，不厌其烦
每个学生在刚接触焊接操作时都不习惯这样那样的姿势。就像我们第一次学做事一样，都是不习惯不熟悉；教师刚刚讲演指导的动作，保持不了几分钟就走了样。在这期间，如果教师不经常指导、纠正学生的操作姿势和焊接方法，就会使许多学生都做不规范，养成很难纠正的不正确的操作姿势和焊接方法，并且在生产实习中身体疲劳得快，焊接质量下降，影响教学效果。因此，我们要不厌其烦地指导和纠正每位学生的焊接操作姿势和焊接方法，使学生长期保持规范的动作并多加练习，从而使学生完成由不熟悉到熟悉、不习惯到习惯的过程。
总之，在一体化教学过程中，我们必须有计划、有目的培养学生的学习兴趣，激发学生的学习动机。在教学中应注意理论与实际的紧密结合，特别是要联系当前和今后一段时间的发展趋势，因材施教，诲人不倦，立足当前，志在长远，注重培养学生的灵活性与创造性。只有这样，学生才能学得主动，学得轻松，才能由生到熟、由不规范到规范，熟能生巧，学生的技术水平才能得以不断更新和提高。
参考文献：
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［3］柳海民.教育学［M］.北京：中央广播大学出版社出版，1999.
关键词：焊接专业实训教学；模块化教学；校企合作
国内外专家认为：“到2020年，焊接仍将是制造业的重要加工工艺。它是一种可靠、低成本的连接金属材料的连接方法，目前还没有其他方法可以代替焊接。因此，培养大批量能适应现代焊接生产发展和技术要求的高素质焊接专业技术人才是职业教育面临的一个重要任务，也是一个很大的挑战。
焊接专业实训教学是整个教学过程中的一个关键环节。但是开设实训教学投入大，焊接设备也非常有限，跟企业的实际生产仍有一定的距离；焊接实训环境差、工种苦，学生学习容易产生消极、畏难情绪，难以激发学生学习的积极性。黄金冶炼行业是灵宝地方经济的支柱产业之一，对于焊工需求量仍然存在很大的空间。我院是灵宝地区唯一一所开设焊接专业的高级技工学校。因此，如何利用有限资源培养综合素质高、有敬业精神、技能优秀的技术工人，利用校企合作的契机，模块化教学是行之有效的解决办法。
一、焊接实训模块化教学的特点
突出技能训练的主导地位，一直以来是职业院校始终贯彻的指导思想，也是焊接专业实训教学中模块化教学的核心思想。在传统的教学模式中，文化课为专业基础课服务，专业基础课为专业课服务，专业课为技能训练服务，在具体实施过程中，由于采用的是“分科教学、单科独进，理实分家”的模式，不可避免的造成理论和实训教学之间的脱节，难以保证技能教学的主导地位。实训课程往往只是形式，是理论课的附属，达不到真正的目的和要求。模块化教学打破传统的课程体系，理论学习的目标直接是围绕技能训练的需求，遵循“实用为主，够用为度”的原则，根据培养目标的技术等级要求，以焊接技能训练为核心，确定焊接技能所需要的知识内容（包括焊接专业基础知识、焊接专业知识和相关焊接工艺知识），按照焊接技能的特点和分类，建立若干个教学功能模块，将焊接理论教学和焊接技能训练有机地结合在一起，完成教学任务。
在模块化教学过程中，理论教学与技能训练是同步进行的。理论指导实践，通过实践验证理论知识，学生手脑并用，注重知识应用能力的培养。教学中可以先讲授理论，用理论指导实践操作；也可以从实训实践操作开始，先接受感性认识，再从理论上加以分析、归纳和总结；同时还可以在实训教学中，就遇到的实际问题从理论上进行辅导，提高学生独立解决问题的能力。
在模块化教学过程中，学生学习更加有针对性。每位学生对每个模块课题的操作水平是不同的，有的学生气保焊操作水平高而焊条电弧焊差，有的学生焊条电弧焊操作水平高而气保焊差。实行模块化教学，学生可以根据自己的实际操作水平，来灵活调整模块学习的时间，集中时间和精力，强化弱项。同时开设的课题有几个，学生在工位观察学习的机会多，实训时与其他学生比较也会产生紧迫感。操作能力强、领悟快的学生可提前选修其他实训模块，对于学习散漫的同学也可起到鞭策作用，逐渐形成你追我赶的学习氛围。
二、焊接实训教学模块的建立
焊接模块化教学打破传统的课程体系，遵循“实用为主，够用为度”的原则，根据培养目标的职业标准要求，以技能训练为核心，确定该项技能所需的知识内容体系，按照技能的特点和分类，建立若干个教学模块。教学模块的建立和完善，需要不断积累，需要在实训教学中不断反馈更新，不断探索、创新。
三、焊接专业模块化教学的师资问题
模块化教学对老师提出了“教学理念更新、知识能力更新、教学方法更新”的新要求。专业课程的模块化教学需要理论精、操作熟的“双师型”教师。“双师型”教师就是具有扎实的专业理论基础，较高的操作技能水平和丰富的实际教学经验的一专多能人才。在教学过程中，既能循序渐进、深入浅出的传授理论知识，又能传授熟练的操作技能和技巧，还能及时解决现场随时出现的问题，使得学生能够在实训的过程中将理论和实践操作结合起来，既能提高自己的操作技能，又能培养自己解决实际问题的能力，真正做到“用理论指导实践，用实践证明理论”。
建设一支这样的“双师型”教师队伍，必须通过有计划、有目的、有组织的培养，逐渐形成。对于原来的专业课程理论教师，要求进入到企业进行生产实习，多深入生产第一线，加强实践，提高操作技能水平；对于原来的实训指导教师，则需要进一步提高文化和专业理论水平，钻研教材和教学理论，进一步掌握这种教学方法，最终都能成为优秀的理论-实训一体化教师。
四、模块化教学与校企合作
在就业压力非常大的今天，就业是学校的头等大事。教师调研、“老生”反馈、企业需求告诉我们：要解决好学生的就业，就必须真正培养学生的实践动手能力，培养学生具备能满足企业生产需求的实践动手能力。我焊接技术系与三门峡地区多家大中型企业都有“订单式培养”合作，应该利用这样一个契机，充分利用企业资源，将焊接专业实训模块化教学与企业需求紧密结合起来。
为了更好的实现招生与就业的良性循环，应该加强与“订单式培养”企业接触、沟通，在新生入学初，请企业派有经验的人事管理人员参与“订单式”新生的面试与考核，与基本符合用人要求的学生签订订单，组建焊接专业“订单”班。首先组织教师深入到企业生产第一线，对生产过程、经营管理认真研究，熟悉具体工作岗位对于知识的要求和技能水平的要求；同时邀请企业专家、技术管理人员共同商讨理论课程、实训教学模块设置，将实训模块同企业的需求结合起来，将企业理念、企业文化融入到实训教学过程中。根据企业生产需求变化，及时更新实训模块内容。在模块化实训结束后，组织学生参加劳动社会保障局职业技能鉴定中心的“职业资格证书”鉴定考核，获得相应技能证书。以便学生毕业后就能持证上岗，增加就业竞争力。
五、总结
焊接专业实训实行模块化教学是切实可行的，能够充分调动学生积极性，培养学生的操作技能。我们要充分利用“校企合作”的契机，使实训模块反映企业需求，使学生获得从业技能，培养符合企业生产需求的焊接专业高技能应用型人才，为灵宝市地方经济的发展做出一点贡献。
参考文献：
[1]周杏芳.职业技术教育中“模块式”教学法的探索与实践[J].襄樊职业技术学院学报.2003.（2）.
关键词： 全图形示教； 焊锡机器人； 多轴联动运动控制； 焊咀运行轨迹控制； 可程控温控
中图分类号：TP242 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2017）06-05-03
Research on the key technologies of soldering robot with full graphics teaching system
Chen Yunzhi， Ge Haijiang
（Hangzhou Vocational & Technical College， Hangzhou， Zhejiang 310018， China）
Abstract： A soldering robot with graphics teaching system is studied in this paper， the multi-axis linkage motion control technology， the soldering tip trajectory control algorithm and path optimization design， the development of integrated hardware and software platform for soldering robot control， the development of interactive programmable temperature control system and the embedded full graphics teaching system， and the other key technologies of the system are studied with a detailed and sufficient discussion. It provides the theoretical and practical basis for the successful application of soldering robot.
Key words： full graphics teaching system； soldering robot； multi-axis linkage motion control； soldering tip trajectory control； programmable temperature control
0 引言
国际劳工组织和美国电子工业健康安全小组对加尼福尼亚著名的“硅谷”的调查材料表明， 在电子工业中，有70%厂家的工人，正受到焊锡、助焊剂蒸汽以及各种化学剂的危害。焊工们每天皮肤直接接触含铅的焊锡材料，吸入大量的助焊剂蒸汽。这些蒸汽中含有锡、铅、锢、砷、银、锌等金属，吸入后会引起贫血、消化不良等症状，使心、肺及生殖器官受损；松香和焊油蒸汽会损害人的皮肤等系统；同时在生产流水线上的紧张、单调、重复动作，还会影响人的精神和心理健康。据调查，受到电子行业职业性危害因素影响的工人中，视力受损者达56%；接触化学剂的工人中也约有50%的人患有视力疲劳、头痛、头昏、皮肤过敏等症状[1]。目前国内大部分企业仍采用有铅锡丝进行焊锡，一线作业人员通过对有铅锡材的直接接触、焊锡过程中产生的烟尘等有毒有害物质，将对一线作业人员的身体健康造成很大损害。根据研究表明，在我国工业生产铅接触的行业中（铅冶炼、蓄电池、油漆、焊锡、印刷等），电子行业的手工焊锡工人手部铅污染最为严重，甚至还出现焊锡作业工人亚急性铅中毒的案例。
随着社会的发展，传统的手工焊接已无法满足现代工业对焊接质量、工作效率的要求，科学的进步为自动焊锡机的产生与应用提供了技术基础。本文研究的全图形示教系统的焊锡机器人关键技术，将为焊锡机器人的自动化设备研制提供一定的理论和实践基础。焊锡机器人的成功应用将有效避免人为因素的干扰，保证焊接产品的稳定性，提高焊接产品的质量，保证产品质量一致性；同时可以改善劳动条件，减少一线焊锡作业人员与有毒有害物质的直接接触，有效防研究、治职业病危害，降低对工人焊接技术的要求；开发的全图形操作系统，易于让一线作业人员接受，改善传统的工作方式，提高生产率。
1 全图形示教系统的整体研究设计
本文研究目的是实现焊锡机器人替代人工焊锡。研究内容主要包括多轴联动运动控制技术、焊咀运行轨迹控制算法技术与路径优化设计的焊锡机器人的控制集成一体化软硬件平台开发、交互式通讯可程控温控系统的开发和嵌入式图形示教系统的研究等。针对各个模块的研究分析，攻克技术难点，完成全图形示教系统的焊锡机器人开发，并将机器人焊接技术进行应用推广，助力企业突破瓶颈，解放一线焊锡作业人员，避免有毒有害物质对人体造成的损害。
2 焊锡机器人关键技术研究
2.1 多轴联动运动控制技术研究
将DSP应用于运动控制器中，充分利用其信息处理速度快、运算精度高和兼容性好的优势来满足控制系统的多功能性要求也成为一种必然的趋势[2]。该控制方案能够运用DSP实现复杂的算法，进行大量的数据处理，从而加快系统的响应速度，使系统具备速度快、精度高、通用性好等高性能。根据现有X、Y、Z的三个空间坐标位置外，还增加了一个可以自由旋转的运动轴，称之为R轴，能实现360?自由旋转，更进一步模仿人手的灵活性，大大提高机器人焊锡作业的灵活度，减少运动位置的局限性[3]，可以让智能焊锡机器人适应更多产品。针对多轴联动运动控制技术研究，可以实现多个焊锡工艺动作的同步完成，具体的运动控制系统如图1所示。
2.2 焊咀运行轨迹控制算法技术研究
针对不同焊接工艺要求，需要专门对机器人焊咀运行轨迹进行设计，进而将运行路径优化。一个焊接动作可以分解成赘霾煌的步骤，每个步骤可以有各自不同的位置和独特的焊锡参数，然后将几个步骤组合起来便可以完成一个焊接动作。焊锡机器人的焊接动作可以分成两大类，一类是针对一个个独立的焊接点，另一类是针对有序排列的焊盘情况相同的焊点序列。以点焊与拖焊两种焊接工艺方法为例，如图2和图3所示。
2.3 焊锡机器人的控制集成一体化软硬件平台开发
利用高速数字处理器（DSP）、智能功率驱动模块（IPM），构建整体焊锡机器人智能运动控制硬件平台[4]，指令运行速度达到10ns。在设计中充分研究数字化传感技术（速度检测、位置检测、操作指令等）、低功耗电路、人机接口通讯技术、不易挥发的存储器（EEPROM）等相关技术，保证系统的高可靠性和易用性。以示教盒为核心的上位机的主要功能为信息采集、程序控制、参数设置和交互输出等。而作为下位机的运动控制器则是控制系统的核心部分，主要功能为接收上位机发送的指令并进行分析处理，进而完成控制系统中对实时性要求较高的位置控制、插补运算和输入/输出信号控制等具体的运动控制功能和算法，并且为电机驱动器提供脉冲量和模拟量接口，同时也向上位机实时反馈系统的运行状态信息。
在嵌入式硬件平台的技术上建立软件开发平台，完成数字化高速信号采集、数字化通信、算法编程等功能的实时多任务操作的一体化软件平台[5]，系统采用模块化编程，提高系统软件的可移植性和通用性。主要的软件模块包括：①信号数字化处理，包括位置、速度、工作电流、操作指令等；②钎焊速度控制算法和参数自适应；③基于模型的位置规划和控制算法；④人机接口通信模块，根据操作操作指令实施不同模式的运动控制；⑤基于PWM组的数字化控制空间状态输出驱动算法。焊锡机机器人控制系统软件是一个复杂的多任务实时软件，为了降低软件开发的难度，应当运用正确的软件开发方法，这样才能够便捷地进行软件开发，并且使得开发出来的系统软件能够具备较高的可靠性、较好的易维护性和较强的可扩展性，提高系统的开放性。
2.4 交互式通讯可程控温控系统的开发
在焊锡作业中，焊锡温度至关重要，较小的温度波动即会影响产品的焊接效果，开发一种与运动控制平台可通讯的温度控制模块，运用创新的PID控制算法[6]，使得运动控制平台与温控模块完成交互式通讯，实时监控发热模块的状态，并能根据焊锡机器人具体工作状态进行动态的调整，从而使温度模块的功率、温度等参数得到有效调整，迅速补偿焊接过程中所掉失的温度，充分解决回温慢的难题。①在设有内部存储有每步焊接温度的预设值以及控制执行焊接操作的中央控制器；②分别与中央控制器、温度采集器和头部相连，且能将每步实际焊接温度与每步焊接温度预设值进行对比，从而实时调节每步实际焊接温度的温差调节器；③提前加热控制器，分别与中央控制器和头部相连，且当中央控制器控制头部执行焊接操作时能利用两次焊接操作之间的间歇时间预先控制，使焊接温度达到下一次焊接温度预设值，来实现焊锡机器人温度模块的智能调节。当要进行焊锡作业时，智能温控模块先通过温差调节器将温度采集器采集到的头部执行机构每步实际焊接温度与存储在中央控制器内的每步焊接温度预设值进行对应比较，进行实时调节实际焊接温度；然后当中央控制器控制头部执行焊接操作时，提前加热控制器利用两次焊接操作之间的间歇时间进行温度预先加热，使焊锡温度迅速达到下一步焊接动作的设定值。
2.5 嵌入式图形示教系统的研发
基于焊锡机器人项目的研发目的，通过分析工厂中应用需求分析，示教系统实现以下功能。①示教指令编辑功能；②示教任务管理功能，完成示教文件的新建、编辑、删除、备份等功能；③手动运动控制；④系统参数设定，机器人应用环境很复杂，需要更改参数，完成数据更改功能；⑤帮助和提示功能，应用嵌入式系统的友好界面，加入分析用户当前操作和辅助用户正确操作，表现界面友好功能；⑥用户权限设定，在用户登录过程中需要验证用户的身份，并且显示机器人使用者当前权限等信息。
嵌入式图形示教系统运用于控制器前端的示教控制盒，通过通讯模块进行指令传送，实现示教系统对机器人的控制，它是独立于机器人主操作系统的控制装置。通过自主研发，抛弃笨拙的文本和键盘的编程调试方式，采用大屏幕全触摸屏来实现全图形化编程方式[7]，不仅可以提高工作效率，也可以让更多一线作业人员快速掌握机器人的操作方法，改善工作方式。通过对全图形化的示教系统进行设计开发，从人性化的UI和符合工程心理学触控按键，易学易操作角度开发操作界面，并通过与运动控制系统、温度模块的通讯连接，呈现焊锡机器人的个性化功能及创新点。
3 结束语
通过对全图形示教系统的焊锡机器人中的关键技术的研究，运用DSP控制技术实现了四轴联动运动控制；采用了点焊与拖焊方式来实现焊咀运行轨迹控制算法技术与路径优化设计；通过“DSP+IPM”和模块化编程方式完成一体化软硬件平台开发的开发；使用PID控制算法，完成了交互式通讯可程控温控系统的开发；最后通过大屏幕全触摸屏方式完成了嵌入式图形示教系统的开发。通过这一系列的研究，为焊锡机器人的开发提供了丰富的理论和实践的基础。生产出来的焊锡机器人得到企业的认可。焊锡机器人相关技术指标如下：采用液晶屏触摸，直观、易操作，作业员一键操作，简易化；四轴联动机构X、Y、Z、R轴+焊锡头角度可调，定位精度0.01-0.02mm；焊锡丝送锡达到0.1mm精度；焊锡速度比人工焊机快2-3倍。
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