焊接机器人设计

摘要

随着科技的发展和工业需求的增加，焊接技术在工业生产中所占据的分量越来越大，而且焊接技术的优良程度直接影响着零件或产品的质量。国内焊接机器人应用虽已具有一定规模，但与我国焊接生产总体需求相差甚远。因此，大力研究并推广焊接机器人技术势在必行。

本设计的重点是运用机械原理和机械制造装备设计方法设计焊接机器人的实践和方法。本次设计，是在了解焊接机器人在国内外现状的基础上，进而掌握焊接机器人内部结构和工作原理，并对手臂和腕部进行结构设计。合理布置了各个组件。同时了解机器人机械系统运动学及运动控制学。为工业上焊接机器人的设计提供理论参考、设计参考和数据参考，为工业设计者提供设计理论和设计实践的参考。该机器人具有刚性好，位置精度高、运行平稳的特点。

关键字：焊接机器人传动系统机械机构设计

Abstract

With the development of technology and the increase in industrial demand, welding in industrial production occupied more and more weight, and excellent welding technology directly affects the degree of the quality of parts or products.Although the domestic application of welding robot with a certain scale, but falls far short of the overall demand for welding.Therefore, great efforts to study and promote the welding robot technology is imperative.

The focus of this design is the use of mechanical theory and design of machinery and equipment design and methods of practice welding robot.The design of the welding robot in understanding the basis of the status quo at home and abroad, and then grasp the welding robot and working principle of the internal structure, and structural design of the arm and wrist.Rational arrangement of the hydraulic cylinder.At the same time understand the robot mechanical system kinematics and motion control study.For the design of industrial welding robots to provide a theoretical reference, reference and data reference design for industrial designers and design practice, design theory reference.The robot has a good rigidity, high precision location, stable characteristics.

Keyword：Welding robot：；Transmission system；Mechanical structure design；

目录

绪论 (1)

第1章焊接机械手的总体方案设计 (1)

1.1 概述 (2)

1.2 基本技术参数设计 (2)

1.3 焊接机器人的主要组成.......................... 错误！未定义书签。第2章焊接机器人底座的设计 . (5)

2.1 底座的工作方式 (5)

2.2 底座的结构设计 (6)

2.2.1 底座总体设计 (6)

2.2.2底座电机的选择 .......................... 错误！未定义书签。

2.2.3 底座上谐波齿轮传动的设计................ 错误！未定义书签。

2.3 底座轴的设计 (8)

2.4 底座传动齿轮的设计............................ 错误！未定义书签。

2.4.1齿轮齿数的计算 .......................... 错误！未定义书签。

2.4.2齿轮接触疲劳强度计算 .................... 错误！未定义书签。

2.4.3设计计算 (9)

2.5 底座轴承的选择................................ 错误！未定义书签。第3章焊接机器人腰部的设计 (13)

3.1 腰部的工作方式 (13)

3.2 腰部的结构设计................................ 错误！未定义书签。第4章焊接机器人大臂的设计 .............................. 错误！未定义书签。

4.1 焊接机器人大臂设计总体方案 (14)

4.2 焊接机器人大臂丝杠的支承机构选择 (14)

4.3 焊接机器人滚珠丝杠设计选型与计算 (16)

4.3.1滚珠丝杠导程的确定 (16)

4.3.2滚珠丝杠最大载荷 ........................ 错误！未定义书签。

4.3.3滚珠丝杠螺母副的选型 .................... 错误！未定义书签。第5章焊接机器人手腕的设计 .. (17)

5.1 机器人手腕的设计要求 (17)

5.2 手腕工作方式.................................. 错误！未定义书签。

5.3 手腕电动机的选择.............................. 错误！未定义书签。

5.4 手腕轴承的选择................................ 错误！未定义书签。第6章联轴器的选择 ...................................... 错误！未定义书签。结论.. (22)

谢辞 (23)

参考文献与附录 (23)

绪论

QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文翻译可获取~

。

第1章焊接机械手的总体方案设计

1.1 概述

焊接是制造工业中最重要的工艺技术之一.它在机械制造,核工业,航空航天\能源交通,石油化工及建筑和电子等行业中的应用越来越广.随着科学技术的发展,焊接已从简单的构件连接方法和毛坯制造手段发展成为制造行业中一项基础工艺和生产尺寸精确的制成品的生产手段.传统的手工焊接已不能满足现代高技术产品制造的质量,数量要求.因此保证焊接产品质量的稳定性,提高生产率和改善劳动条件已成为现代焊接制造工艺发展亟待解决的问题.从21世纪先进制造技术的发展要求看,焊接自动化生产已是必然趋势.

焊接机器人主要优点如下:

1)稳定和提高焊接质量,保证其均匀性;

2)提高劳动生产率,一天可24小时连续生产

3)改善工人劳动条件,可在有害环境下工作;

4)降低对工人操作技术的要求;

5)缩短产品改形换代的准备周期,减少相应的设备投资;

6)可实现小批量产品的焊接自动化;

7)能在空间站建设,核能设备维修,深水焊接等极限条件下完成人工难以进行的焊接作业.

8)为焊接柔性生产线提供技术基础.

焊接作为机械制造业中仅次与装备加工和切削加工的第三大加工作业,对其进行机器人柔性加工技术及其相关的控制器PC化,网络化和智能化的应用研究已成为焊接自动化发展的必然趋势.

实现焊接自动化生产的意义和必要性:

随着我国一步一步地走向国际市场大舞台和加入国际贸易组织,国内竞争和国际竞争的界限将越来越模糊,我国的经济发展和国际接轨是大势所趋,改变过去的生产方式和管理模式已迫在眉睫.这种改变不仅仅对大小型企业而言,对中型企业也将更加重要.

1.2 基本技术参数设计

根据任务的来源不同，按制造厂的产品规划或用户订货要求来确定。在总体方案设计阶段先要确定的主要参数有如下几种：

（1）额定负载。

额定负载是指在机器人规定的性能范围内，机械接口处所能承受负载的允许值。它主要根据作用于机械接口处的力和力矩，包括机器人末端执行器的质量、抓取工件的质量及惯性力（矩），外界的作用力（矩）（如切削机器人的切削力）来确定。本次课题

设计要求的额定负载

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（5）机器人的手部装置又称末端执行器。根据作业性质不同，机械臂末端的执行器有不同形式。

1）焊接机器人和喷涂机器人的末端分别为固定焊枪和喷枪的夹具。

2）搬运大件光整平板的机器人一般采用真空吸附式末端执行器，利用吸盘内压力与大气压力之间的差值产生吸附作用力。

3）对于一般的物料搬运和装配机器人，末端执行器为种类繁多的机械夹持器，用机械手指的闭合和张开来夹紧和释放工件。

4）运送铁磁物质的机器人还可以将电磁吸盘作为末端执行器。

第2章焊接机器人底座的设计

2.1 底座的工作方式

机器人底座的结构设计要求：

1)要有足够大的安装基面，以保证机器人工作时的稳定性。

2)机座承受机器人全部重量和工作载荷，应保证足够的强度、刚度和承载能力。

3)机座轴系及传动链的精度和刚度对末端执行器的运动精度影响最大。因此机座与手臂的联接要有可靠的定位基准面，要有调整轴承间隙和传动间隙的调整机构。

机器人的底座是由两部分组成的，分为上下两部分，下部分的作用是固定和支撑，属于不动体，用螺丝固于与地上；上部分是一个转台作用是支撑和旋转，带动大臂以上部分做旋转运动。

上部分也称做腰部，腰部回转由一级齿轮传动组成，如图2-1所示底座部件装配图，在结构布置上电机、减速器和小齿轮均在腰上随腰座一起回转；而大齿轮固定在机座上。这样布局对装饰、润滑方便，但增大了腰部回转的转动惯量。

图2-1 底座部件简图

2.2 底座的结构设计

2.2.1 底座总体设计

焊接机器人底座由下底座和上底座组成，如图2-2所示，底座上使用的是阶梯轴，作用是传动转矩，把减速器传出的转矩传动到小齿轮上，轴的上端和减速器的柔轮相连，下端由键和小齿轮联结，减速器的和外壳联结，外壳又和机器人的大臂用螺栓连接；当底座的电机工作时，减速器的刚轮不动，柔轮动，柔轮又通过阶梯轴和小齿轮由键

连接，所以带动小齿轮动，小齿轮

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下两种情况：

1）、波发生器主动，刚轮固定，柔轮从动时，波发生器与柔轮的减速传动比为

i G

HR =

H n n R

G R

Z Z Z =-

- 式中 G Z ,R Z ——分别为刚轮与柔轮的齿数；H n ，R n ——分别为波发生器和柔轮的转速。

2)波发生器主动，柔轮固定，刚轮从动时，波发生器和刚轮的减速传动比为

R G H

HG G G R

Z N i N Z Z =

=

- 式中G n ——刚轮的转速。

波发生器固定时，若刚轮主动而柔轮从动，其传动比略大于１，反之，柔轮主动而刚轮从动，其传动比略小于１。

根据底座的这种运动要求，以及底座运动的转动惯量，我们选用标准的谐波减速器，其性能参数如下表所示：

其外形及安装尺寸如下表：

2.3 底座轴的设计

底座上使用的是阶梯轴，作用是传动转矩，把谐波减速器传出的转矩传动到小齿轮上，轴的上端和谐波减速器的柔轮相连，下端由键和小齿轮联结， 按弯扭合成强度校核轴的强度 1、绘制轴受力简图(图a) 2、绘制垂直面弯矩图(图b)

轴承支承反力

RAV F =

L

L

F d F r

a

22

Ⅱ

-=

147

.02147

.098223.0653?-?

=160.3N RBV F =r F +RAV F =982+160.3=1142.3N

计算弯矩

截面c 右侧弯矩 cv M =RBV

F 2L

=1142.32

147.0?=80.06N.m 截面c 左侧弯矩 '

cv M =RAV F 2L =160.32

147.0?=11.88N.m

3、绘制水平弯矩图(图c) 轴支承反力RAH F =RBH F =

2

t F =22618=1309N 截面c 处弯矩CH M =RAH

F 2L

=13092

147.0?=96.2N.m 4、绘制合成

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取失效概率为1%，接触疲劳强度最小安全系数H s =1

1][H σ=lim11h N H z S σ=59011?=590mpa

2][H σ =lim22H H H

z s σ=48011?=480mpa 2.4.3设计计算

1、计算小齿轮分度圆直径d t 1

d t 1≥5

2

2

2 1.

3 1.27910(1.251)(2.5189.8)0.8 1.25480

X X X X X X X +mm=90mm 2、圆周速度

v t =

11601000t d n ?π=3.1490560

601000

???=2.6376m/s

3、确定载荷系数

A k =1

H k α=F k α=1

s k β=1.14,m k β =0.17 (t b =46.06

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）=1.53

k=A k H k βV k H k α=1?1.53?1.31?1=2.0043 4、按实际载荷系数校正小齿轮分度圆直径计算值

1d =t

d

1

?2.1.2 确定主要几何参数和尺寸 (1)模数 m=

11

d z =133.9739=3.67 取整标准值为m=4

(2)分度圆直径1d =1z =4?33=132

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P=xFr+yFa

查机械设计手册6012形轴承Cr=31500N C0r=24200N 深沟球轴承 X0=0.6 Y0=0.5

P1= xFr1+yFa1=376N

轴承的寿命由公式计算得

16667/n(ftC/fpP)3=16667/1460(1x31500/1.2x376)3

寿命足够。

第3章焊接机器人腰部的设计

3.1 腰部的工作方式

腰部结构设计要求

1) 腰部的结构和尺寸应满足机器人完成作业任务提出的工作空间要求。工作空间的

形状和大小与腰部的长度、腰部关节的

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的回转基座、大臂、小臂进行详细设计计算。

4.1 焊接机器人大臂设计总体方案

大臂与腰部是用螺栓连接起来的；柔轮通过支撑法兰固定在选择底座上，大臂的运动需要良好的精度，且受力比较简单，除了自身的重量以外，能承受100N外力即可，采用步进电机控制，并且把轴设计成阶梯轴，由深沟球轴承支撑，同时用丝杠实现小臂的往复运动。步进电机具有运动精度高、性能可靠、操作简便等优点,故而具有非常广泛的应用。尤其随着步进电机的不断跟新与发展,在售价逐渐下降的情况下，其输出功率和力矩却大大增加,这为步进电机的使用情景奠定了坚实的基础。

小臂运动采用步进电机驱动、滚珠丝杆传动的总体机构方案。设计以大臂实现小臂水平方向运动位移为主要目标，而设计内容主要包括滚珠丝杆及步进电机的选用，同时考虑运动相关精度问题。如图4-1所示大臂设计结构图

图4-1所示大臂设计结构图

4.2 焊接机器人大臂丝杠的支承机构选择

要保证丝杠的传动精度，应该采用适当的支承结构并保证安装方法的正确。丝杠主要承受轴向载荷，由于所受径向载荷并不是很大，所以在设计中主要考虑丝杠的轴向精度和刚度。丝杠的支承结构有以下几种：

（1）F—0支承结构：一端固定（F），一端自由（0），如图4-2a所示：F—0结构较为简单，承载能力不大，并且轴向刚度较低。除此之外，由于压杆的稳定性不高并且最大转速较低，在设计中要保证让丝杠受到拉伸力。这种结构主要应用在短丝杠、垂直丝杠上。

（2）F—S支承结构：一端固定（F），一端浮动（S），如图4-2b所示，F—S结构的轴向刚度和第一种结构相同，但压杆的稳定性及最大转速却大于相同的的F—0结构。

F—S结构可以丝杠额的热膨胀提供空余

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4-3所示，

图4-3 丝杠支撑结构位置图

其左端支撑详细结构如图4-4所示。

图4-4 支撑详细结构图

确定滚珠丝杠支承机构确定后，就可以选择滚珠丝杠所用轴承，表4-1是不同丝杠支承滚动轴承的比较：

根据表4-1所示，综上所述，由于滚珠丝杠为竖直方向工作，为保证轴向刚度并且减小摩擦力矩，选用深沟球轴承较为合适。

4.3 焊接机器人滚珠丝杠设计选型与计算

4.3.1滚珠丝杠导程的确定

根据电机额定转速和垂直方向小臂的最大速度，确定丝杠导程。小臂的受力比较简单，除了自身的重量以外，能承受100N外力即可，故而初选28BYGH56095型步进电机，

其最高转速为4500rad/min。步进电机

焊接机器人毕业设计

ＶＩ１．１论文的选题意义 第１章绪论 自动化的焊接机器人能提供稳定地焊接质量，减轻人的劳动强度，提高工作 效率，降低生产成本，在工业领域得到了广泛的应用。但应用于工业生产中的焊 接机器人大多是固定的，主要通过机械臂的活动来工作，又由于空间的限制使得 机器人的工作范围、工作对象大大受到限制。在大型工件，如：石化工业中的大型 储油罐、球罐、管道的焊接，多在现场作业，焊接位置手工作业难以达到，恶劣 的工作环境不仅增大了工人的劳动强度，而且影响焊接质量。工程应用中亟待开 发出能够取代工人手工操作的低成本自动化的焊接设备，以减少生产过程中人为 因素的影响，提高焊接质量，这些情况都对移动焊接机器人的研究和应用提出了 迫切的要求。 现在，国外在这方面的技术基本成熟，但国内各单位对这些技术的了解有相 当部分还停留在文献上或局部上。所以应该从基本做起，开展一些基础技术研究 作为机器人课题的主要研究与开发内容之一。 １．２焊接机器人的发展历程 自从世界上第一台工业机器人ＵＭＭＡＴＥ于１９５９年在美国诞生以来，机器人的 应用和技术发展经历了三个阶段：第一代是示教再现型机器人。这类机器人操作 简单，不具备外界信息的反馈能力，难以适应工作环境的变化，在现代化工业生 产中的应用受到很大限制。第二代是具有感知能力的机器人。这类机器人对外界 环境有一定的感知能力，具备如听觉、视觉、触觉等功能，工作时借助传感器获 得的信息，灵活调整工作状态，保证在适应环境的情况下完成工作。第三代是智 能型机器人。这类机器人不但具有感觉能力，而且具有独立判断、行动、记忆、 推理和决策的能力，能适应外部对象、环境协调地工作，能完成更加复杂的动作， 还具备故障自我诊断及修复能力。焊接机器人就是在焊接生产领域代替焊工从事 焊接任务的工业机器人。早期的焊接机器人缺乏“柔性＂，焊接路径和焊接参数 须根据实际作业条件预先设置，工作时存在明显的缺点。随着计算机控制技术、 人工智能技术以及网络控制技术的发展，焊接机器人也由单一的单机示教再现型 向以智能化为核心的多传感、智能化的柔性加工单元（系统）方向发展¨。６３。 换页 移动焊接机器人系统研究 １．３焊接机器人国内外应用现状 焊接机器人具有焊接质量稳定、改善工人劳动条件、提高劳动生产率等特点， 广泛应用于汽车、工程机械、通用机械、金属结构和兵器工业等行业。据不完全 统计，全世界在役的工业机器人中大约有一半用于各种形式的焊接加工领域。截 止２００５年，全世界在役工业机器人约为９１．４万台，其中日本装备的工业机器人总量达到了５０万台以上，成为“机器人王国”，其次是美国和德国：在亚洲，日本、 韩国和新加坡的制造业中每万名雇员占有的工业机器人数量居世界前三位。近几 年，全球机器人的数量在迅速增加，仅２００５年就达１２．１万台。我国自上世纪７０年代末开始进行工业机器人的研究，经过二十多年的发展，在技术和应用方面均取 得了长足的发展，对国民经济尤其是制造业的发展起到了重要的推动作用。据不 完全统计，近几年我国工业机器人呈现出快速增长势头，平均年增长率都超过 ４０％，焊接机器人的增长率超过了６０％；２００４年国产工业机器人数量突破ｌ４００台，

焊接机器人毕业论文

第1章绪论 1.1课题研究的目的及意义 焊接是制造业中最重要的工艺技术之一。它在机械制造、核工业、航空航天、能源交通、石油化工及建筑和电子等行业中的应用越来越广泛。随着科学技术的发展，焊接已从简单的构件连接方法和毛坯制造手段，发展成为制造业中一项基础工艺，一种生产尺寸精确的产品的生产手段。传统的手工焊接已不能满足现代高技术产品制造的质量、数量要求。因此，保证焊接产品质量的稳定性、提高生产率和改善劳动条件已成为现代焊接制造工艺发展亟待解决的问题。电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展为焊接过程自动化提供了十分有利的技术基础，并已渗透到焊接各领域中。近20年来，在半自动焊、专机设备以及自动焊接技术方面已取得了许多研究和应用成果，表明焊接过程自动化已成为焊接技术新的生长点之一。从21世纪先进制造技术的发展要求看，焊接自动化生产已是必然趋势。焊接机器人的诞生是焊接自动化革命性的进步，它突破了焊接刚性自动化的传统方式，开拓了一种柔性自动化的生产方式，从而使中小批量的产品自动化焊接成为可[1]。 焊接机器人已经广泛应用于汽车、工程机械、摩托车等行业，极大地提高了焊接生产的自动化水平，使焊接生产效率和生产质量产生了质的飞跃。同时改善了工人的劳动环境[2]。但是，现在焊接领域中自动化程度最高的手臂式机器人在使用时有两个局限性：一个是它的活动范围较小，因为它像一个手臂，手臂长1.5~2米，也就是其活动半径，所以焊接的工件不能太长，最大范围也不能超过2米。二是它必须用编程或示教进行工作，对不规则的焊缝，特别是在焊接过程中焊缝发生形变时，则很难适应。然而，许多大型工件体积非常庞大，而且必须在工地和现场进行焊接。例如：石化工业中的大型储油罐、球罐，造船业中的各种轮船，对这类产品的焊接，就很难实现自动化，许多建设工作仍然采用人工焊接[3]。因此，给焊接机器人加装各种传感器，使它们具有焊接路径自主获取、焊缝跟踪以及焊接参数在线调整等能力，具有很高的实用价值。机器人焊接过程的自主化和智能化已经成为科研工作者的一个研究重点。移动焊接机器人由于其良好的移动性、强的磁吸附力以及较高的智能，成为解决大型焊接结构件自动化焊接的有效方法[4]。尽管自主移动机器人的实用化研究还不够完善，但移动机器人是解决无轨道，无导向，无范围限制焊接的良好方案。 1.2国内外研究现状 自1962年美国推出世界上第一台Unimate型和Versatra型工业机器人以来，越来越多的工业机器人投入生产使用中。这其中大约有半数是焊接机器人。焊接机器人是在工业机器人上装备焊接系统，如送丝机、软管、焊枪、焊炬或焊钳，并配备相

焊接机械手毕业设计

焊接机械手毕业设计 【篇一：自动焊接机械手设计(毕业设计)】 自动焊接机械手设计 1 绪论 1.1 技术概述 工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测 传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三 维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多 品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。 机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、 人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动 化水平的重要标志。 机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长 和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速 反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗 恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它 是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术 领域不可缺少的自动化设备。 1.2 现状及国内外发展趋势 国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势： (1)工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操 作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10．3 万美元降至97年的6．5万美元。 (2）机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组 方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。 (3)工业机器人控制系统向基于pc机的开放型控制器方向发展，便 于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模 块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。 (4)机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加 速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、

机器人焊接论文

摘要 随着科技的发展和工业需求的增加，焊接技术在工业生产中所占据的分量越来越大，而且焊接技术的优良程度直接影响着零件或产品的质量。国焊接机器人应用虽已具有一定规模，但与我国焊接生产总体需求相差甚远。因此，大力研究并推广焊接机器人技术势在必行。 本设计的重点是运用机械原理和机械制造装备设计方法设计焊接机器人的 实践和方法。本次设计，是在了解焊接机器人在国外现状的基础上，进而掌握焊接机器人部结构和工作原理，并对手臂和腕部进行结构设计。合理布置了液压缸。同时了解机器人机械系统运动学及运动控制学。为工业上焊接机器人的设计提供理论参考、设计参考和数据参考，为工业设计者提供设计理论和设计实践的参考。该机器人具有刚性好，位置精度高、运行平稳的特点。 关键字：焊接机器人液压系统机械机构设计

Abstract With the development of technology and the increase in industrial demand, welding in industrial production occupied more and more weight, and excellent welding technology directly affects the degree of the quality of parts or products.Although the domestic application of welding robot with a certain scale, but falls far short of the overall demand for welding.Therefore, great efforts to study and promote the welding robot technology is imperative. The focus of this design is the use of mechanical theory and design of machinery and equipment design and methods of practice welding robot.The design of the welding robot in understanding the basis of the status quo at home and abroad, and then grasp the welding robot and working principle of the internal structure, and structural design of the arm and wrist.Rational arrangement of the hydraulic cylinder.At the same time understand the robot mechanical system kinematics and motion control study.For the design of industrial welding robots to provide a theoretical reference, reference and data reference design for industrial designers and design practice, design theory reference.The robot has a good rigidity, high precision location, stable characteristics. Keyword:Welding robot；hydraulic system；mechanical structure design

激光跟踪焊接机器人系统技术方案讲解学习

顺开机械手弧焊工作站 技术方案 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 2009年7月

第一章方案概述 1.方案设计依据 甲方所提出的要求以及图片； 2.项目条件和要求 ?焊接工件名称：箱体总成最大 1000mm*1000mm*1800mm（W*L*H）（长度、宽度和 高度均有变化）。 ?材料：不锈钢；厚度：δ＝3 mm； ?焊接方法：机器人MAG焊接方式； ?设备规划： 配置1套机器人及MAG焊接系统、1套机器人滑台、1台单轴变位机，1套机器人焊接夹具，激光检测和跟踪系统等。具体见设备布局参考图。 第二章焊接工艺分析 1.箱体工序划分： 工序1、人工点固工件（组焊夹具甲方设计制造，甲方自备焊接设备，箱体共4个部件）； 示图：

工序2、人工将工件装在变位机夹具上，机器人焊接。焊接完成后人工卸件。 示图：机器人焊接如图所示的焊缝 2.焊接工艺（MAG）： 1)焊丝直径选用Φ0.8-Φ1.0mm； 2)机器人MIG焊接的平均焊接速度取：6-8 mm/秒； 3)每条焊缝的机器人焊接辅助时间，即机器人平均移动时间取：3秒（包括机器 人变换姿态、加减速、空程运动时间，及焊接起弧、收弧时间）； 第三章系统总体方案 1.方案总体介绍 本方案采用KUKA KR16L/6机器人和弗尼斯的TPS4000焊接系统，通过sevorobot 的DIGI-I激光传感器检测焊缝的位置进行焊接，并增加激光跟踪系统随时对焊接进行修正。 机器人夹具放在单轴变位机上，机器人安装在外部轴滑台上，保证焊接的姿态。 经过仿真：目前需用的机器人基本上可以满足最长1800的焊接。 关于夹具能适应多品种的问题：目前认为一套夹具可以通用，由于工件宽度及高度变动范围太大，为了适应有些型号的工件焊接，需要手工更换夹具上的部分底座。

五自由度焊接机器人的设计

开题报告 （20**届） 5自由度焊接机器人总体及大臂与腰部 设计 学生姓名 学号 院系 专业 指导教师 填写日期

一、本课题国内外状况，说明选题依据和意义 焊接机器人是目前最大的工业机器人应用领域。由于汽车制造业对许多构件的焊接精度和速度等指标提出越来越高的要求，一般工人已难以胜任这一工作；此外，焊接时的火花及烟雾等，对人体造成危害，因此，焊接过程的完全自动化已成为重要的研究课题，其中，最为重要的就是要应用焊接机器人。随着近代模糊数学和神经网络的出现，以及PC机与焊接机器人的结合应用，有效解决了专用控制器计算负担重、实时性差等问题.还能够将具他领域如图像处理、声音识别、最优控制、人工智能等先进的研究成果应用到该系统的实时操作中。焊接过程中存在很多不确定的因素，是一个典型的时变非线性系统，难以建立精确的数学模型。因此，采用与模型无关的人工神经网络或模糊控制技术更为合适。 我国焊接机器人的应用主要集中在汽车、摩托车、工程机械、铁路机车等几个主要行业。汽车是焊接机器人的最大用户，也是最早用户。早在70年代末，上海电焊机厂与上海电动工具研究所，合作研制的直角坐标机械手，成功地应用于上海牌轿车底盘的焊接。“一汽”是我国最早引进焊接机器人的企业，1984起先后从KUKA公司引进了3台点焊机器人，用于当时“红旗牌”轿车的车身焊接和“解放牌”车身顶盖的焊接。1986年成功将焊接机器人应用于前围总成的焊接，并于1988年开发了机器人车身总焊线。 80年代末和90年代初，德国大众公司分别与上海和一汽成立合资汽车厂生产轿车，虽然是国外的二手设备，但其焊接自动化程度与装备水平，让我们认识到了与国外的巨大差距。随后二汽在货车及轻型车项目中都引进了焊接机器人。可以说90年代以来的技术引进和生产设备、工艺装备的引进使我国的汽车制造水平由原来的作坊式生产提高到规模化生产，同时使国外焊接机器人大量进入中国。由于我国基础设施建设的高速发展带动了工程机械行业的繁荣，工程机械行业也成为较早引用焊接机器人的行业之一。近年来由于我国经济的高速发展，能源的大量需求，与能源相关的制造行业也都开始寻求自动化焊接技术，焊接机器人逐渐崭露头角。铁路机车行业由于我国货运、客运、城市地铁等需求量的不断增加，以及列车提速的需求，机器人的需求一直处于稳步增长态势。据2001年统计，

管板自动焊接机器人设计

摘要 在化工、轻工、核能等设备中，管与管板的焊接接头不仅数量多，操作难度大，而且焊接质量要求高。目前上海某工厂管板焊接是手工操作的，生产效率低、工人劳动强度大、焊接质量不稳定。所以本文针对上述情况，设计出管板自动焊接机器人系统。本文所设计的管板自动焊接机器人，包括机械系统、视觉自动定位系统、PLC控制系统和基于触摸屏的人机交互界面。根据工件及焊接工艺要求，焊接基本参数通过触摸屏设定，采用触摸屏实现初始定位精度调试,确定视觉传感识别管孔中心并将位置信息传递给以PLC为控制核心的控制系统，引导焊接初始位置自动识别、焊接。实现了对管板焊接机器进行自动化改造，使原来人工定位，人工控制焊接进程的机械手变为由步进电机驱动，视觉定位和焊接过程自动化控制的一整套焊接设备。 关键词：管板焊接，视觉定位，触摸屏，PLC

Abstract In chemical,light industry,nuclear industry and other equipment,as for the tube-plate welding,despite the large number of welding joints and the complicated operation process, high welding quality are required.There exsits tube-plate welding based on mannual work at a factory in Shanghai,of which the production efficiency is low,the worker labor intensity is heavy,the welding quality is unstable.This paper about design of tube-plate automatic robots, includes mechanical system,visual automatic positioning system,PLC,man-machine interface system based on the touch screen.According to Requirements of the workpiece and the welding technology,welding basic parametersare is set by the touch screen,which was adopted to realize the initial positioning adjustment,determine center of the visual sensing identify pipe hole and transfer the location information to control system of PLC as the control core;guiding automatic identifications of the initial position and welding.By the implement of automation renovation for the tube-plate welding,transform the original artificial positioning,artificial control of welding process into automatic drive by step motor, visual positioning and welding equipments on the basis of a complete automatic control pocesss. Keyword:tube-plate welding,visual positioning,touch screen,PLC

五自由度焊接机器人的设计

摘要 据不完全统计，全世界在役的工业机器人中大约有将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域，焊接机器人应用中最普遍的主要有两种方式，即点焊和电弧焊。我们所说的焊接机器人其实就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人。这些焊接机器人中有的是为某种焊接方式专门设计的，而大多数的焊接机器人其实就是通用的工业机器人装上某种焊接工具而构成的。在多任务环境中，一台机器人甚至可以完成包括焊接在内的抓物、搬运、安装、焊接、卸料等多种任务，因此，从某种意义上来说，工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。 众所周知，焊接加工一方面要求焊工要有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平；另一方面，焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。工业机器人的出现使人们自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，减轻焊工的劳动强度，同时也可以保证焊接质量和提高焊接效率。 本次我所设计的机器人为五自由度弧焊机器人。本说明书对本次设计的主要考虑内容进行了叙述和讲解，包括机器人的总体设计以及传动系统的构成与设计，电动机的选择，圆锥齿轮的设计与校核，谐波减速器的原理以及选择，腕部转动轴的校核，齿形带规格的选择以及滚动轴承的选择与校核等。 由于设计经验不足以及理论知识的匮乏，本次设计肯定存在许多不足之处，望答辩老师谅解并不吝赐教。 关键词焊接机器人；齿形带传动；谐波减速器；五自由度

ABSTRCT According to incomplete statistics, nearly half of the world's industrial robots in service are used for welding. The most common application of welding robot are in two main ways, spot welding and arc welding. The welding robot we are talking about is actually industrial robots which are doing the work in the welding tasks instead of welding production welder. Some of this welding robot is specially designed for welding while most of them are actually a common industrial robot fitted with a welding tool. In multi-task environment, a robot can even complete many kinds of work including the grasp of welding, handling, installation, welding, unloading and other tasks,. Therefore, in a sense, the history of the development of industrial robots is the history of the development of welding robot. It is well known that the welding processing on one hand requires on skilled operational skills, rich practical experience and stable level of welding; on the other hand, welding is a work with poor working conditions, dust, and heat radiation and high-risk. The emergence of industrial robots first makes people naturally think of using it to replace the manual welding to reduce labor intensity. But also it ensures the welding quality and enhances the efficiency of welding. The robot I designed is a DOF arc welding robot. The design statement mainly include design of robot's drive system and the its composition, the choice of motor, design of bevel gear and verification, the principle of harmonic reducer and its choice, wrist Check the Department of rotational axis, the choice of rolling bearings and its checking and so on. KEY WORDS welding robot; profile belt transmission; harmonic reducer; 5-DOF

激光焊接机器人焊缝跟踪方法

激光焊接机器人焊缝跟踪方法

激光焊接机器人焊缝跟踪控制方法 陈智龙 120160033 摘要：当前激光焊接机器人在实际的工业生产中应用的越来越广泛，在汽车制造业以及其他机器制造业激光焊接机器人在生产中的作用也越来越大。如何提高焊接机器人的焊缝精度问题以及控制焊缝轨迹已成为激光焊接机器人发展的首要难题。 关键词：激光焊接机器人；焊缝轨迹；控制 0引言 激光作为焊接和切割的新手段应用于工业制造，具有很大发展潜力。在国际汽车工业领域，激光加工技术已广泛得到了应用，激光切割与焊接逐渐成为标准的汽车车身生产工艺．国内也已积极推广应用，但目前主要还是以引进成套激光加工设备为主，用于激光钎焊、激光渗透焊、激光对接焊、白车身激光三维切割和激光金属零件表面热处理[1]. 由于成本考虑，有些汽车厂家则直接进口国外激光加工的零部件．为提升我国汽车制造的技术能力，我们应依靠国内技术能力，自主创新，在更广范围和更深层次上，加快激光加工在制造业的应用发展．车身在整车制造中占有重要地位，不仅车身成本占整车的40％～50﹪，而且对汽车安全、节能、环保和快速换型有重要影响。 人口老龄化不断逼近，各制造业工厂着手进行技术改造工程设计，采用了许多工业机器人，以提高生产线的柔性程度为基础，为制造厂家提供了生产产品多样化，更新转型的可能性．以上汽大众汽车车 身生产车间为例，机器人能独立完成工件的移动搬运、输送、组装夹紧定位，可完成工件的点焊、弧焊、激光焊、打磨、滚边、涂胶等工作．有的工位上把上件、夹具、工具以机器人为中心布置，以便机器人能完成多个工序，实现多品种、不同批量的生产自动化．采用机器人使焊接生产线更具柔性化、自动化，使多种车身成品可在一条车身装焊生产线上制造，实现多车型混线生产．因此，焊接生产线必须很容易地因产品结构、外形的改变而改变，具有较高的柔性程度[2] 。 由于柔性车身焊接生产线可以适应汽车多品种生产及换型的需要，是汽车车身制造自动化的必然趋势，特别是进入上世纪90年代以后，各大汽车厂家都

自动焊接机械手设计说明

自动焊接机械手设计 1 绪论 1.1 技术概述 工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。 机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。 机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。 1.2 现状及国外发展趋势 国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势： (1)工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10．3万美元降至97年的6．5万美元。 (2）机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。 (3)工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。

焊接机器人生产制造项目策划方案

焊接机器人生产制造项目 策划方案 规划设计/投资分析/产业运营

报告说明— 焊接自动化装备广泛采用数字化、图形化的人机操作界面，设备拥有 专家数据库、控制参数实时显示、人机交互等功能，使设备操作更加容易、更加方便。随着技术的不断完善，数字显示技术在人机交互、控制参数实 时监测中将得到普遍运用。 该焊接机器人项目计划总投资13488.83万元，其中：固定资产投资10266.58万元，占项目总投资的76.11%；流动资金3222.25万元，占项目 总投资的23.89%。 达产年营业收入21857.00万元，总成本费用17284.25万元，税金及 附加230.43万元，利润总额4572.75万元，利税总额5433.90万元，税后 净利润3429.56万元，达产年纳税总额2004.34万元；达产年投资利润率33.90%，投资利税率40.28%，投资回报率25.43%，全部投资回收期5.43年，提供就业职位307个。 这两年国内焊接机器人市场规模在持续扩大，市场增速在高速增长， 截至2018年销售额已经突破100亿元，年均复合增长达到15%以上。

第一章项目基本信息 一、项目概况 （一）项目名称及背景 焊接机器人生产制造项目 焊接机器人广泛用于汽车行业，以较低的复杂性焊接汽车内部和外部零件。焊接机器人具有特定的接近度，可以帮助它们正常运行。此外，焊接机器人配备了传感器和控制器，可以均匀地进行焊接。 近年来，随着经济的持续增长，产业结构的不断变化，人工成本开始成为制约工业制造业升级的重要因素，招工难、用工难、留工难等问题，日益困扰着企业的有效发展。在此背景下，当前工业焊接领域正在迎来生产模式的全面升级，以焊接机器人为代表的新型焊接模式，正在打破传统人工作业所带来的成本、环境、工作强度和专业要求等多重限制，凭借着各种新型科技的融合，推动着工业焊接走向智能化、精准化、高效化的发展之路。 （二）项目选址 xxx出口加工区

机械毕业设计1105自由度焊接机器人设计说明书

毕业设计说明书 5自由度焊接机器人总体及大臂与腰部 设计 学生姓名 学号 院系工学院机电系 专业机械设计制造及其自动化 指导教师

5自由度焊接机器人总体及大臂与腰部 设计 摘要 据不完全统计，全世界在役的工业机器人中大约有将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域，焊接机器人应用中最普遍的主要有两种方式，即点焊和电弧焊。我们所说的焊接机器人其实就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人。这些焊接机器人中有的是为某种焊接方式专门设计的，而大多数的焊接机器人其实就是通用的工业机器人装上某种焊接工具而构成的。在多任务环境中，一台机器人甚至可以完成包括焊接在内的抓物、搬运、安装、焊接、卸料等多种任务，因此，从某种意义上来说，工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。 众所周知，焊接加工一方面要求焊工要有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平；另一方面，焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。工业机器人的出现使人们自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，减轻焊工的劳动强度，同时也可以保证焊接质量和提高焊接效率。 本次我所设计的机器人为五自由度弧焊机器人。本说明书对本次设计的主要考虑内容进行了叙述和讲解，包括机器人的总体设计以及传动系统的构成与设计，电动机的选择，圆锥齿轮的设计与校核，谐波减速器的原理以及选择，腕部转动轴的校核，齿形带规格的选择以及滚动轴承的选择与校核等。 由于设计经验不足以及理论知识的匮乏，本次设计肯定存在许多不足之处，望答辩老师谅解并不吝赐教。 关键词焊接机器人；齿形带传动；谐波减速器；五自由度 II

design 5 degree-of-freedom welding robot overall and big arm and waist ABSTRCT According to incomplete statistics, nearly half of the world's industrial robots in service are used for welding. The most common application of welding robot are in two main ways, spot welding and arc welding. The welding robot we are talking about is actually industrial robots which are doing the work in the welding tasks instead of welding production welder. Some of this welding robot is specially designed for welding while most of them are actually a common industrial robot fitted with a welding tool. In multi-task environment, a robot can even complete many kinds of work including the grasp of welding, handling, installation, welding, unloading and other tasks,. Therefore, in a sense, the history of the development of industrial robots is the history of the development of welding robot. It is well known that the welding processing on one hand requires on skilled operational skills, rich practical experience and stable level of welding; on the other hand, welding is a work with poor working conditions, dust, and heat radiation and high-risk. The emergence of industrial robots first makes people naturally think of using it to replace the manual welding to reduce labor intensity. But also it ensures the welding quality and enhances the efficiency of welding. The robot I designed is a DOF arc welding robot. The design statement mainly include design of robot's drive system and the its composition, the choice of motor, design of bevel gear and verification, the principle of harmonic reducer and its choice, wrist Check the Department of rotational axis, the choice of rolling bearings and its checking and so on. KEY WORDS welding robot; profile belt transmission; harmonic reducer; 5-DOF

焊接变位机设计准则

珠海固得焊接自动化设备有限公司陈裕川江维何奕波摘要：在现代焊接机器人工作站中，变位机是实现高效、优质焊接生产的重要组成珠海固得焊接自动化设备有限公司陈裕川江维何奕波 摘要：在现代焊接机器人工作站中，变位机是实现高效、优质焊接生产的重要组成部件。本文概述了机器人焊接变位机的种类和结构形式，列举了焊接变位机在机器人工作站中典型的应用实例，详细地论述了机器人焊接变位机的技术要求、设计准则和计算方法，介绍了标准型机器人变位机的主要技术特性参数。 关键词：机器人工作站；变位机；设计准则 1 前言 在现代工业生产中，机器人的应用越来越普遍。为充分发挥机器人的功效，其通常与各种焊接变位机组合使用，从而实现高效、优质的焊接生产。目前，焊接变位机已成为焊接机器人工作站不可缺少的组成部分。一台较复杂的多轴焊接变位机的价格往往超过标准机器人本身的价格，可见焊接变位机的重要性。因此，必须重视焊接变位机的设计与制造。迄今，我国尚未制定焊接变位机设计规程，本文根据相关的技术文献，概括地讨论了机器人焊接变位机的设计准则。 2 焊接变位机的种类 目前，与机器人配套使用的焊接变位机有多种结构形式。现将最常用的焊接变位机分述如下： 2.1 固定式回转平台。这是一种最简单的单轴变位机，其结构形式见图1。工作平台可采用电机或风动马达驱动。通常工作平台的回转速度是固定不变的，其功能是配合机器人按预编程序将工件旋转一定的角度。 2.2 头架变位机。头架变位机也是一种单轴变位机，其结构形式如图2所示, 卡盘通常由电机驱动。与回转平台不同，其旋转轴是水平的，适用于装卡短小型工件，可配合机器人将工件接缝转到适于焊接的位置。 2.3 头尾架变位机。头尾架变位机由头架和尾架组成，其结构形式见图3，是机器人工作站最常用的变位机。在一般情况下，头架装有驱动机构，带动卡盘绕水平轴旋转。尾架则是被动的。如工件长度较大或刚度较小，亦可将尾架装上驱动机构，并与头架同步起动。严格地说，头尾架变位机仍属于单轴变位机。尾架在机座轨道上的水平移动在装卡工件时起作用，不与机器人协调动作。

焊接机械手的结构设计开题报告

本科毕业设计（论文）通过答辩 毕业设计(论文)开题报告题目：焊接机械手的结构设计 系别机电信息系 专业机械设计制造及其自动化 班级 姓名 学号 导师

毕业设计（论文）综述 背景和研究意义: 机器人的机械设计与一般的机械设计相比，既具有类似性，又有其独特性。从机构学的角度来看，机器人的机械结构可看作是一系列连杆通过旋转关节、移动关节连接起来的开式运动链。与一般机构相比，机器人的开链结构型式具有灵巧性和空间可达性等，但由于开链式结构实际上是一系列悬臂杆件串联而成的，机械误差和弹性变形的累计，影响机器人的刚度和精度。因此，机器人的机械设计既要满足强度要求，又要考虑刚度和精度。另一方面，机器人的机械结构，特别是关节传动系统，是整个机器人伺服系统中的一个组成部分，无论是结构的紧凑性、灵巧性，还是在运动时的稳定性、快速性等伺服性能，都比一般机构有更高的要求。 对焊接机械手的结构设计进行研究，目的是寻找在不同要求下最优的机械结构，以最大效益的满足生产需要。 国内外相关研究情况: 点焊机器人虽然有多种结构形式，但大体上都可以分为3大组成部分，即机器人本体、点焊焊接系统及控制系统。目前应用较广的点焊机器人，其本体形式为直角坐标简易型及全关节型。前者可具有1～3个自由度，焊件及焊点位置受到限制；后者具有5～6个自由度，能在可到达的工作区间内任意调整焊钳姿态，以适应多种形式结构的焊接。 焊接机器人基本上都属于电动机驱动的工业机器人、液压驱动的工业机器人这两类工业机器人，弧焊机器人大多采用电动机驱动机器人，因为焊枪重量一般都在10kg 以内。点焊机器人由于焊钳重量都超过35kg。也有采用液压驱动方式的，因为液压驱动机器人抓重能力大，但大多数点焊机器人仍是采用大功率伺服电动机驱动，因它成本较低，系统紧凑。工业机器人是由机械手、控制器、驱动器和示教盒 4 个基本部分构成。对于电动机驱动机器人，控制器和驱动器一般装在一个控制箱内，而液压驱动机器人，液压驱动源单独成一个部件，现分别简述如下： 机械手机器人机械手又称操作机，是机器人的操作部分，由它直接带动末端操作器。实现各种运动和操作，它的结构形式多种多样，完全根据任务需要而定，其追求的目标是高精度、高速度、高灵活性、大工作空间和模块化。现在工业机器人机械手的主要结构形式有如下 3 种： 1、机床式这种机械手结构类似机床。其达到空间位置的3个运动。是由直线运动构成，其末端操作器的姿态由旋转运动构成，这种形式的机械手优点是运动学模型

焊接机器人中英文对照外文翻译文献

(文档含英文原文和中文翻译) 中英文资料外文翻译 Weld robot application present condition According to incompletely statistics, the whole world about has in the industrial robot of service nearly half of industrial robots is used for multiform weld to process realm, weld robot of application in mainly have two kinds of methods most widespreadly, then order Han and electricity Hu Han.What we say's welding robot is in fact welding to produce realm to replace a welder to be engaged in the industrial robot of welding the task.These weld to have plenty of to design for being a certain to weld a way exclusively in the robot of, but majority ofly weld robot in fact is an in general use industrial robot to pack up a certain weld tool but constitute.In many task environments, a set robot even can complete include weld at inside of grasp a thing, porterage, install, weld, unload to anticipate etc. various tasks, robot can request according to the procedure with task property and automatically replace the tool on the robot