《焊接过程自动化控制》课程教学大纲

《焊接过程自动化控制》课程教学大纲
学时：48
学分：3
适用专业及学制：三年制高职焊接技术及自动化专业全日制
编制：焊接教研室
审定：焊接专业建设指导委员会
批准日期：2008年6月
一、制定依据
本课程是焊接专业的选修专业课程。

本大纲依据《焊接制造岗位职业标准》和《焊接专业人才培养质量要求》而制定。

二、课程教学目标
1．能根据项目设计任务书，设计、安装和调试专用焊接自动控制设备的机械装备系统，实现预定功能、达到预定指标、符合国家相关设计标准和工艺规范，并按国家标准提交全套技术资料；
2．能够对焊接自动控制中的传感器进行选择、安装、调试，并提交可行性报告；
3．能够选择通用、专用焊接自动控制系统中的伺服电动机，并能够安装、调试焊接自动控制伺服系统，使焊炬按照预设路径动作；
4．能够安装、调试自动焊接设备控制系统，并填写焊接控制过程报告；
5．能够对焊接机器人进行示教编程、能够对焊接机器人工作站的系统的焊接设备及机械设备的进行安装调试及协调动作。

三、课程教学单元及学时安排
序号课程教学单元学时
教学形式与课时分配
理实一体理论实践习题讨论
1 学习情境1：焊接自动化生产与手工生产类比操作 6 6
2 学习情境2：焊接产品自动化生产的伺服系统规划12 10 2
3 学习情境3：焊接产品自动化生产的传感器安装12 10 2
4 学习情境4：焊接产品自动化生产变位控制集成 6 6
5 学习情境5：焊接机器人及焊接机器人工作站12 10 2
合计48 42 6
四、课程教学设计
1.整体教学设计
本课程遵循学生职业能力培养的基本规律，以真实工作任务及其工作过程维依据整合、序化教学内容，设计了5个由浅入深的学习主情境，分别以焊接自动化生产与手工生产类比操作、焊接产品自动化生产的伺服系统制作、焊接产品自动化生产的传感器制作、焊接产品自动化生产变位控制制作、焊接机器人及焊接机器人工作站制作为载体。

5个学习情景包含6个学习性工作任务，前5个工作任务在实训室以课堂方式组织教学，后1个工作任务在实习车间以集中实习方式进行，教、学、做有机融合，把理论学习和实践训练贯穿其中。

2.单元教学设计
学习情境1：焊接自动化生产与手工生产类比操作 6学时
通过焊接自动化生产与手工生产类比操作，让学生进一步领会焊接过程手工完成和自动完成的相同点及其不同点，能够掌握自动化焊接过程中焊炬动作的实现和控制过程，明确自动焊接与手工焊接过程中不同的焊接参数的选择、理解焊接自动化焊接设备的构成和各组成部分的功能、够掌握分析焊接自动化生产过程的特点和要求；该单元在焊接自动化实训室现场及多媒体教学区教学。

学习情境2：焊接产品自动化生产的伺服系统制作 12学时
通过焊接产品自动化生产的伺服系统制作，让学生进一步掌握焊接伺服电动机的功能、掌握伺服电动机的类型几个中电动机的结构及特点、能够明确焊接自动控制系统中伺服电动机的应用与选择、而且会选择伺服电动机的结构及型号、能按照焊接工作的要求用选择的伺服电动机联动来完成焊缝的轨迹路径、能对伺服电动机的选择的合理性进行评估；该单元在焊接自动化实训室现场及多媒体教学区教学。

学习情境3：焊接产品自动化生产的传感器制作 12学时
通过焊接产品自动化生产的传感器制作，让学生进一步掌握自动焊接技术中传感器技术要求及参数、熟悉常用传感器的相关使用环境及跟踪精度，会制定自动焊接过程中传感器的选择、安装，会调整传感器参数、能够对跟踪过程进行调整，能按焊接要求使用传感器对焊接接头进行跟踪焊接、能对传感器进行检测、保养、拆装、调换；该单元在焊接自动化实训室现场及多媒体教学区教学。

学习情境4：焊接产品自动化生产变位控制制作 6学时
通过焊接产品自动化生产变位控制制作，让学生进一步掌握复杂焊接过程中焊缝的技术要求及过程控制，熟悉常用自动控制变位系统的相关使用环境及控制精度，会制定自动焊接过程中变位系统的选择、安装，会调整变位自动控制系统，能够对变位过程精度进行调整，能按焊接要求使用自动控制变位及对焊接接头进行最优焊接位置控制；该单元在焊接自动化实训室现场及多媒体教学区教学。

学习情境5：焊接产品自动化生产的传感器制作 12学时
通过焊接机器人及焊接机器人工作站制作，让学生进一步掌握复杂焊接过程中焊缝的技术要求及参数，熟悉常用焊接件在机器人焊接系统的相关使用环境及控制精度，会制定机器人焊接过程中焊接过程的参数选择，能够用示教盒进行机器人示教的过程，能够编写机器人焊接程序，能按焊接要求对使用工件进行最优焊接，能离线编程，能对焊接机器人系统及水、电、气路进行检查与检测、能够定期进行维护；该单元在焊接自动化实训室现场及多媒体教学区教学。

3.教学方案设计
序号教学单元学时教学内容及要求教学程序授课要点教学实施说明
教学方法
与教学手段建议
1 焊接自动化生
产与手工生产
类比操作
6
18.明确手工焊与自动焊的目标；
19.领会手工焊接焊缝及自动焊
缝要求
20.检查相同焊缝自动焊与手工
焊缝的相同及不同
21.分析两者技术要求
22.领会用自动化方法实现焊缝
的过程
23.明确焊缝自动焊过程中焊枪
实现动作过程的是方法。

1．信息搜集
（1学时）
◆明确课程任务及目标
◆分析焊接施工图及技术要
求
◆领会焊接自动焊接的要求
◆相关焊接标准查阅
◆明确自动化焊接特点及工
作要领
教师：
◆下达项目任务书
◆讲授完成项目的流程
◆演示任务分析
◆指导学生搜集资料
◆提供技术文档范本
学生：
◆在教师指导下分析任务并搜集资料
◆学习搜集到的相关资料
教学方法：
演示教学
互动教学
教学手段：
现场多媒体
教学
2．方案设计
（1学时）
◆选择装配、操作方法及工
具
◆确定自动焊接方案
◆确定焊接控制措施及检测
指标
◆制定焊接件实施方案（人
员、场地、组织）
教师：
◆讲授自动焊接的基本知识
◆演示通过两种方法实现同一种焊缝
◆演示制订项目进程表
学生：
◆学习焊接自动控制基本知识
◆学习最优方案设计
◆学习制订项目进程表
教学方法：
演示教学
互动教学
教学手段：
现场多媒体教学
3．组织与实施
（2学时）
2.选择焊机
3.确定焊接工装及工具
4.选择焊丝类型及规格
5.选择焊接工艺参数
6.确定焊道完成过程、焊接
轨迹规范
7.讨论焊件自动化完成实施
方案
教师：
◆教师示范焊接自动化操作
◆教师示范自动化设备操作方法
◆焊接轨迹的手动模拟
焊接轨迹的自动完成模拟
◆焊件实际轨迹与设计轨迹比较
学生：
◆通过两种方法完成同种焊缝
◆比较不同焊接过程的焊接速度与效果
◆分析焊接自动过程实现的方式
教学方法：
演示教学
互动教学
教学手段：
现场多媒体教学
4．检查（1学时）◆检查设计任务的完成情
况
◆自动焊接轨迹方案合理
性检查
◆自动操作过程正确性的
检查
◆焊接轨迹质量检查
教师：
◆组织学生交叉检查、点评
学生：
◆演示、讲解
◆互相检查和评价
◆分析讨论自动焊接及其特点
教学方法：
演示教学
互动教学
教学手段：
现场多媒体教学
5．总结与评估（1学时）◆总结整个工作过程
◆提出改进意见
◆对整个项目给出一个
评价成绩
教师：
◆组织学生进行讨论、分析、总结，提
出改进意见、促进学生加深优点及不
足的更改意见
学生：
◆讨论、分析、总结
教学方法：
演示教学
互动教学
教学手段：
现场多媒体教学
2 焊接产品自动
化生产的伺服
系统规划制作
12
1.了解以下国家/行业相关规范
与标准
◆直流伺服电动机通用技术
条件GB/T14818-2008
◆交流伺服电动机通用技术
条件GB/T 7344-1997
2.掌握焊接伺服电动机的功能
1．焊接伺服电动机的功能
2．焊接伺服电动机的种类
3.掌握伺服电动机的类型几个中
电动机的结构及特点
◆直流伺服电动机
◆力矩伺服电动机
◆步进伺服电动机
◆永磁式步伺服电动机
4.掌握焊接自动控制系统中伺服
1．信息搜集
（3学时）
◆对焊接焊缝轨迹动作
的实现方式
◆明确焊接任务自动实
现的方法
◆对接焊自动控制中焊
炬动作的实现过程作分
析
◆领会伺服电动机在焊
接焊炬移动过程中的作
用
◆相关焊接伺服电动机
标准查阅
◆相关伺服电动机精度的
查询
教师：
◆下达项目任务书
◆讲授完成项目的流程
◆演示任务分析
◆指导学生搜集资料
◆提供技术文档范本
学生：
◆在教师指导下分析任务并搜集资料
◆学习搜集到的相关资料
教学方法：
演示教学
互动教学
教学手段：
现场多媒体教学
2．方案设计
（1学时）
◆选择伺服电动机型号
◆选择焊接伺服电动机
教师：
（二）教师演示伺服电动机的电路连
教学方法：
演示教学
电动机的应用选择
◆直流电动机的特点
◆力矩电动机的选用
◆步进电动机的步距与使用◆永磁式交流电动机的选择条件
5.会选择伺服电动机的类型
6.能按照焊接工作的要求用选择的伺服电动机联动来完成焊缝的轨迹路径。

◆电动机的数量及维数
◆电动机的数量及空间路径
7.能对伺服电动机的选择的合理性进行评估
的装配、测量方法及工
具
◆确定伺服电动机的动
作方案
◆确定伺服电动机联动
方案
◆根据焊据的运动确定
联动伺服电动机的安
装位置
接
（三）教师演示伺服电动机动作的操作
方法
（四）对焊接轨迹线的模拟操作
（五）控制伺服电动机控制系统的设置
（六）伺服电动机联动
（七）焊接伺服电动机运动及参数调节
（八）焊炬轨迹检测及记录
学生：
◆学习焊接伺服电动机
◆基本知识
◆学习驱动方案设计
◆学习制订项目进程表
互动教学
教学手段：
现场多媒体教学
3．组织与实施
（6学时）
◆选择驱动焊炬重量
◆确定焊炬移动过程的
实现
◆选择伺服电动机连接
类型及规格
◆确定伺服电动机的安
装方式
◆复杂接轨迹实现实施
方案
◆安装调试安装好的驱
动系统
◆按照焊接要求驱动焊
炬动作
教师：
◆教师示范焊接伺服电动机的动作实现
方法
◆焊接轨迹动作完成过程
◆焊接轨迹联动与控制
◆示范进程表的制作
学生：
◆焊接自动控制伺服电动机的安装
◆焊接伺服电动机的选用
◆焊接伺服电动机的动作
◆焊接伺服电动机的控制
◆焊接伺服电动机的联动
◆进程表的制作
教学方法：
演示教学
互动教学
教学手段：
现场多媒体教学。