WJ037-02-四轴联动焊接机器人-YZ轴机械结构设计【原创设计】
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广西科技大学士学位论文专用纸 广西科技大学 毕业设计专题综述 题 目 四轴联动焊接机器人 机械结构设计 系 别 职业技术教育学院 专 业 机械工程及自动化 (数控） 班 级 机 自 学 号 201102201008 姓 名 徐 康 华 指导教师 唐 清 春 2015 年 5 月 21 日 广西科技大学士学位论文专用纸 一、引言 点焊机的发展极其迅速，它是通过电阻值的不同，通过电流之间的效果产生高温效果来进行电焊设备工件，故又被称为电阻焊机。工件在熔接后达到所需产品，故电焊机有着较为广泛的使用。在我国，电焊技术的发展涉及广泛，在交通汽车行业，航天航空行业，家庭家具行业，农业等都使用的极其广泛，并且我国在这项技术中不断改善，电阻焊质量不断成熟，经过长期以来的努力，已经开始接近国际先进水平行列。 本次设计主要设计的是四轴联动焊接机器人，这种机器人在各大车间都常见，对工件进行电阻焊接完成各个零件之间的固定，这种操作方便，容易上手，大大提高了机械制造行业中零件加工的生产效率，并减少了很多不必要的时间。 本课题主要要求设计一种四轴联动点焊机。此种点焊机主要用在机加车间，对焊接件进行点焊， 以完成零件的焊接固定。此种设备可以完全取代原有的手工操作， 很多程度上改善了 零件加工的生产效率。 二丶电焊机发展历程 改革开放以后，计划经济体制在电焊机行业里开始瓦解。私营企业、中外合资企业相应建立，特别是还有一批生产电子仪器的企业转产投入到电焊机行业里。由于建立了新的管理体制，这些新企业能够紧跟市场需求，紧跟科学技术，使电焊机老产品更新换代的速度加快，新产品、新规格不断涌现，如逆变焊机、 气等离子切割机等，甚至焊接机器人和自动焊接生产线设备都能生产，电焊机行业出现了一个 百花争艳的欣欣向荣的大好局面 三、电焊机的介绍 作原理 点焊机 是运 用 两 面双点 来进行 过流焊接的 基本理念 ， 运行 时 双方 电极 放入 工件 体让双 层 的 金属 体 在两 个 电极的压力下 生成部分 的接触 的电阻 ， 但是 电流 在一方 电极 传入第二方 电极时 ， 在 双方愈合 电阻点 生 成瞬间的热熔接， 并让 焊接 的 电流 立刻在第二方 电极在双方 工件 互传 电极形成回路， 未损伤工件本身 的 一种 内部 的 结构。 点焊 机 的 使用方式过程是先打开已经 冷却 的 水 ;把工件外表整理洁净，相应流程 准确后， 装在 上、下 两个 电极 中 间， 施入一定量的 压力， 从何让工件接触 ;打开电源 让接触 工件 开始 受热 ， 并且融 化， 从而产生 熔核 ;关闭电源后加上 压力， 让工件能冷却并凝固起来。 接着产生工件 焊点 ;减少工件的 压力， 最后取出 。焊接 工件的质量问题跟 焊接的 I、 V、 工件焊接的流程有以下几点 广西科技大学士学位论文专用纸 (1)施 压阶段 电极 在改变电流的同时 ， 要保证工件被夹紧 ， 并且用一定压力固定好 (2)点焊阶段 焊接 是工件 接入 I ， 来凝成 熔核 效果 。 (3)持续阶段 断开 焊接 I ， 在电压 V 的作用下使 熔核 达到一定的 强度。 (4)停 止 阶段 电极 从运行 到 结束一个回合 ， 来进行 焊接 工件的 循环。 我们 为提高 焊接接头 的使用 ， 需要将下面的多加几个回合 ： (1)增加施 压力 度来减少工件之间的空 隙， 是接触面紧密相联 。 (2)我们可以通过 提 升工件间 的塑性， 让工件之间间隙减少 、 确保安全 ;这样 可以是焊接过程平稳进行 ， 并且使加热均匀 。 焊机使用方法 （ 1） 电焊时应该把工件摆好，位置放平 ， 电极棒平稳进行 （ 2）工件的材料还有焊件的厚度可以影响焊接程度。通过对电压的变化来施压并且改变相应的压缩程度，从而开改变通电电源指示灯的亮度。 （ 3）在准备好这些流程后，将焊接工件放入冷却水中，接通 电源，将焊件摆在电极两侧，电极与焊件施压接触，压下踏板，打开电源，变压器是焊件加热。当工作完成后松开踏板，恢复电源，焊接流程完成。 （ 4） 焊件 工具类型和安装 ：钢焊件焊 应该提前清理，不能让相应的 脏 的 物 品 、油污、氧化 物等 ， 先用酸清洗焊接头 、 或者用 砂轮 去除外层 氧化皮。 如果不提前清理这些工具会对焊接器有一定的损伤，长期下来严重影响生产效率还有产品质量。 除此之外，还可以参照以下信息 ： 焊接 时间 ： 电焊时，运用规范化焊接法，可以很好的提高产品质量和效率，减少成本并且防止工件变形； 焊接电流： 工件的接 触表面光滑度，厚度都跟焊接 I 有关，一般情况下导电率低，产品的电极所受压力大，焊接 t 也长，使工作电流的密度减少；电极压力： 同过对工件加强压力来降低金属间 的 R ，使产品焊点达到相应要求的压力。 四、 课题的目的与意义 本次设计内容研究的是四轴联动电焊机器人。这种电焊机器人在车间的使用可以对一些零件进行焊接固定，可以很好的代替人工操作，在效率和工作方面都有很大一部分提高，对于工业生产有很大的改善。 四轴联动点焊机器人的研发，可以有效解决相应零件在所需位置的电焊固定，并且能很大程度上提高生产工作效率和进 度，并且降低成本和人工劳务费。电焊机器人的构成是由主焊头和，底座，旋转机构，平行移动机构等组成，焊接工件与旋转机构固定， 焊接形式操作简单，安全性高，这种技术在焊接生产中也可以有效的保障焊接工件的质量，降低成本，提高高效率，可以广泛应用。 广西科技大学士学位论文专用纸 这次毕业设计，让我加强了我很多的理论知识，还有相应的操作技能和专业知识，提高了自己的动手能力。在工厂实习中也增强了我实际工程解决能力，综合素质和应用能力也增强，能够很好的运用理论知识和实际操作能力来研发产品，并很好的提高自己。 参考文献 1、许成 林、彭国勋等编 M南大学出版社， 1998: 1032、贾安东焊接结构与生产 M北京：机械工业出版社 3、成大先主编 三版 卷） M学工业出版社， 1994. 4、蔡春源主编 M5、王润孝，秦现生主编 M6、成大先主编 单行本），减速器、电机与电器） M学工业出版社， 2004. 7、 任工昌 主编 理课程 学习 指南 M西北大学出版社 ， 2002. 8、龚桂义、潘沛霖 M等教育出版社， 2004. 9 、濮良贵、纪名刚主编 M等教育出版社， 2004. 10、 周开勤主编 M等教育出版社， 2004. 11、吴宗泽主编 M学工业出版社， 1988： 2512、姜培刚，盖玉先主编 M械工业出版社， 13、文怀兴，夏田 M ：化学工业出版社， 4、江耕华、胡来榕、陈启松等编 M1983. 15、郑文纬、吴克坚主编 M等教育出版社， 2003. 16 、成大先主编 单行本）机械传动） M学工业出版社，2004. 17 、刘超儒，彭福荫，高政一主编 M等教育出版社， 2001. 18 、机械设计实用手册委员会编 . 机械设计实用手册 M械工业出版社， 19 、哈尔滨工业大学理论力学教研室 编 M等教育出版社， 20 、单辉祖主编 M等教育出版社， 2006. 21、王永华 用技术 M 京航空航天大学出版社 广西科技大学本科毕业设计（论文）中期检查表 （指导教师用） 填表日期： 年 月 日 指导教师 姓 名 唐清春 职 称 副教授 指导人数 8人 学生专业 班 级 机自 学生姓名 徐康华 每周指导 次 数 每周指导 时 间 考勤方式 课题名称 四轴联动焊接机器人 学生出勤和纪律情况 学生毕业 设计（论文）工作态度 学生毕 业 设计（论文）工作进度 主要内容 已完成（打） 待完成的主要内容 1、 部分毕业设计论文的编写 2、 毕业设计综述未完成 文） 70 % 存在问题及问题的解决情 况 评价（打） 满意 基本满意 不满意 教研室主任（指导小组组长）签字： 年 月 日 学生申请答辩表 课题名称 四轴联动焊接机器人 向机械结构设计 指导教师（职称） 唐清春 设计（论文）是否完成 是 材料是否完整规范 是 译文是否完成 是 设计（论文）手册是否填写完毕 是 学院 职业技术教育学院 专业 机械工程及自动化 学号 201102201008 学生签名： 日期： 本科毕业设计（论文）评审表（指导教师用） 序号 评审项目 指 标 满分 评分 理 文 1 工作量、工 作态度 按期圆满完成规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实；善于与他人合作。 20 20 2 调查论证 能独立查阅文献和调研；能较好地做出开题报告；有综合、收集和正确利用各种信息及获取新知识的能力。 10 20 3 译 文 翻译准确、通顺，文笔流畅，译文数量符合要求。 5 10 4 设计、实验方案，分析与技能 设计、实验方案科学合理；数据采集、计算、处理正确；论据可靠，分析、论证充分；结构设计合理、工艺可行、推导正确或程序运行可靠；绘图符合国家标准。 40 0 5 设计说明书论文质量 综述简练完整，有见解；观点正确，论据充分，结论严谨合理；文理通顺，技术用语准确，符合规范；图表完备、正确。 20 40 6 创 新 工作中有创新意识；对前人工作有改进、突破，或有独特见解，有一定应用价值。 5 10 是否同意参加答辩： 总分 评语： 指导教师签名： 日期： 广西科技大学本科毕业论文评审表 (评阅人用 ) 课题名称 四轴联动焊接机器人 向机械结构设计 学生姓名 徐康华 学号 201102201008 指导教师姓 名 唐清春 职称 序号 评审项目 指 标 满分 评分 1 课题完成量 课题内容完成量、难易程度和工作量符合教学基本要求。 20 2 调查与综合 根据课题任务，能独立查阅文献资料和从事其它有关调研。有收集、综合和利用各种信息的能力。 20 3 译 文 翻译准确、通顺、文字流畅，译文数量符合要求。 10 4 论文质量 文章切合选题，材料丰富、内容充实，观点明确、论据充分、论证严格，构思完整，层次分明，段落、论题间的衔接自然、舒展。文笔流畅，语言通顺，专业术语使用准确，图表清楚、符合要求。 40 5 创 新 有独特见解或有一定应用价值。 10 总分 评语： 评阅人： 日期： 广西科技大学本科毕业设计（论文）答辩评审表 课题名称 四轴联动焊接机器人 机械结构设计 学生姓名 徐康华 学号 201102201008 指导教师姓 名 唐清春 职称 序号 评审项目 指 标 满分 评分 1 报告内容 思路清晰；语言表达准确，概念清楚，论点正确；实验方法科学，分析归纳合理；结论有应用价值。 40 2 报告过程 准备工作充分，时间符合要求。 10 3 创 新 对前人工作有改进或突破、或有独特见解。 10 4 答 辩 回答问题有理论依据，基本概念清楚。主要问题回 答准确，深入。 40 总分 评语： 答辩委员会（小组）负责人： 年 月 日 本科毕业设计（论文）评价 指导教师评分： 评阅人评分： 答辩评分： 综合评定成绩（按结构分 4： 3： 3）： 答辩委员会负责人： 年 月 日 附件 1： 广西科技大学普通本科毕业设计 (论文 )课题申报表 课题名称 四轴联动焊接机器人 方向机械结构设计 课题类型 题来源 企事业单位项目 毕业设计地点 广西科技大学 5 南 203 导师姓名 唐清春 性 别 男 年 龄 39 职 称 副教授 所在单位 广西科技大学 所学专业 动力工程 联系电话 13737236981 课题简介：（主要内容、现有条件、时间安排、预期成果及表现形式。） 主要内容： 1、 四轴联动焊接机器人设计，成型工艺过程研究及相关参数的计算。 2、 材料的选择，毛坯尺寸的选择与计算等。 3、 机械手尺寸计算与设计。 4、 需要对设计的传动结构和零件进行校核 ; 5、 完成焊接部分的结构设计，使机器人实现焊接 ; 6、 运用 焊接击穿的三维为转为 维图。 7、在 维视图上对焊接机床的一些线条修改，完成结构设计。 8、绘出相关 纸。 现有条件：汽车工厂提供参观实习生产车间，观看焊接机器人的运作，提供产品零件与以观察。 设计软件 ， 以及相关的技术资料和设计手册。专门的毕业设计教室。 时间安排： 1、第一至二周：接受任务书，查阅 四轴焊接 机器人 设计的相关资料，学习 软件的相关功能，为设计作准备； 2、第三至四周：翻译一篇与设计相关的英文论文，完成开题报告，确定设计方案。 3、第五至六周： 剖析焊接 机器人 的的各轴工作情况及机床设计计算 ； 4、第七至第十周：完成相关工程图纸绘制。 5、第十一至十二周：整理编写设计说明书，完成所有设计内容， 答辩准备。 6、 第十三周：答辩，修改毕业设计，归档 。 预期成果及表现形式 ： 在本次毕业设计的整个过程中，按照任务书所给予的进度要求，逐步完成了本课题的开题报告，相关英语论文翻译 ，整体的 机器人 设计，这其中包括了焊钳、运动轴、工作台。之后完成二维 纸，图纸包括焊钳，机床总的装配图，运动轴的相关图纸，工作台的三视图 和总装图的剖视图与工件的工艺图等二维图纸。 最后是编写 设计说明书，说明书包括整个设计过程的一些思路以及步骤，并且说明书中还应该包含有应该具备的计算公式以及计算过程等，同时还要附上一定的三维或者实物图片进行说明。 申报人姓名： 日期： 填表说明 : 1、每项内容教师都必须认真填写。 2、课题来源要填写确切基金项目、企事业单位项目，不能写横向、纵向课题等。 3、课题类型：（ 1） A 工程设计； B 技术开发； C 软件工程； D 理论研究； （ 2） X 真实课题； Y 模拟课题； Z 虚拟课题； （ 1）、（ 2）均要填，如 广西科技大学 普通本科毕业设计 任务书 系 别 职业技术教育学院 专 业 机械工程及自动化 (数控） 班 级 机 自 学 号 201102201008 姓 名 徐 康 华 指导教师 唐 清 春 2015 年 3 月 8 日 一、 课题的主要内容和基本要求 1、专题综述和读书报告（ 2000 汉字以上） 2、专业英文译文（ 3000 汉字以上） 3、毕业设计调研开题报告（ 2000 汉字以上） 4、绘制 4 张 纸， 1 张 纸 5、编写说明书不少于 50 页 6、按要求填写毕业设计手册 二、 进度计划与应完成的工作 1、前两周：分析课题、查找文献、完成专业文 献翻译、撰写综述或读书报告、论证设计方案、写出楷体报告 2、第 3：绘制三维工件图，分析其结构，并导出 情分析 3、进行设计、绘图和技术分析，进行传动结构，电机、导轨等设计考虑，并完成全套图纸，进行流程分析 4、第 12 周：编写设计说明书 5、第 13 周：教师评阅及答辩 三、 主要参考文献、资料 1、许成林、彭国勋等编 M南大学出版社， 1998: 1032、贾安东焊接结构与生产 M北京：机械工业出版社 3、成大先主编 三版 卷 ） M学工业出版社， 1994. 4、蔡春源主编 M5、王润孝，秦现生主编 M6、成大先主编 单行本），减速器、电机与电器） M学工业出版社， 2004. 7、 任工昌 主编 习 指南 M西北大学出版社 ， 2002. 8、龚桂义、潘沛霖 M等教育出版社， 2004. 9 、濮良贵、纪名刚主编 M：高等教育出版社， 2004. 10、 周开勤主编 M等教育出版社， 2004. 11、吴宗泽主编 M学工业出版社， 1988： 2512、姜培刚，盖玉先主编 M械工业出版社， 13、文怀兴，夏田 M 学工业出版社， 4、江耕华、胡来榕、陈启松等编 M1983. 15、郑文纬、吴克坚主编 M等教育出版社， 2003. 16 、成大先主编 单行本）机械传动） M学工业出版社， 2004. 17 、刘超儒，彭福荫，高政一主编 M等教育出版社， 2001. 18 、机械设计实用手册委员会编 . 机械设计实用手册 M械工业出版社，19 、哈尔滨工业大学理论力学教研室编 M等教育出版社，20 、单辉祖主编 M等教育出版社， 2006. 21、王永华 用技术 M 京航空航天大学出版社 22、丁学文电气控制与工程实习指南 M 北京：机械工业出版社 23、齐乐华工程材料及成型工艺基础 . M陕西：西北大学工业出版社 24、贾安东焊接结构与生产 M北京：机械工业出版社 25、中国焊接协会焊接手册：第三卷 M 2 版北京：机械出版社 26、陈祝年焊接工程手册 M北京：机械工业出版社 指导教师签字： 年 月 日 广西科技大学学士学位论文专用纸 1 广西科技大学 毕业设计开题报告 题 目 四轴联动焊接机器人 机械结构设计 系 别 职业技术教育学院 专 业 机械工程及自动化 (数控） 班 级 机 自 学 号 201102201008 姓 名 徐 康 华 指导教师 唐 清 春 2015 年 3 月 10 日 广西科技大学学士学位论文专用纸 2 1 选题的背景和意义 在科技日益发达的今天，机器人已逐步进入人类的生产生活当中。当初只能在电视电影上看到的机器人，那些能够举起千斤重物的机器人，能够在墙上飞檐走壁的机器人。在我们这个时代已 经不是梦想，在大街上我们可以看到爬壁机器人的高空作业，在深海机器人又可以代替人类考察，甚至上月球进行研究考察数据。这些机器人将在我们的生活中越来越平凡。 在工业生产中机器人更有人类难以取代的位置。机器人可以在恶劣的环境下代替人类工作，机器人不会觉得累。在焊接方面机器人更是做的比较出色。对于线条、点面进行的焊接精确度是相当的高。焊接机器人的质量直接就决定了生产制造出的产品的质量，所以制造一个精度高，机构精巧的焊接机器人是必不可少的。 机器人在现代化生产生活中具有广泛的应用，尤其是工业机器人的应 用。工业机器人是一种多用途的机器人。在恶劣的环境中机器人可以代替人类完成绝大部分的工作，因此工业机器人在高温、低温、缺氧、等环境中应用较多。焊接机器人的应用在半自动化生产中比较广泛，如汽车外壳、底盘的生产等。 从大角度来看国内焊接机器人的应用不少，但是国人自主研发的焊接机器人还是比较薄弱的，在生产中大多用的是德系，日系等国外技术生产的机器人。就国内国人自足研发焊接机器人，其重要部件如电机等还是需要向外国订购。从这方面可以看出，虽然中国是一个大国，但工业发展还是落后与其他小国家的。 不管国内还是国外对 于焊接机器人的需求都是很大的，拥有一款好的焊接机器人将在焊接行业占领主导地位。从 20 世纪 90 年代以来，计算机的迅速发展，人工智能、传感器技术等大部分新型技术都应用到了焊接机器人当中。使焊接机器人越来越接近人工智能，焊接技术也越来越高。 焊接机器人（ 据国际标准化组织（ 业机器人术语标准焊接机器人的定义，工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机（ ，具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。为了适应不同的用途，机器人最后一个轴的 机械接口，通常是一个连接法兰，可接装不同工具或称 末端执行器。焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊（割）枪的，使 之能进行焊接，切割或热喷涂。随着电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展，焊接机器人工作站，从 60 年代开始用于生产以来，其技术已日益成熟，主要有以下优广西科技大学学士学位论文专用纸 3 点： （ 1） 稳定和提高焊接质量； （ 2）提高劳动生产率； （ 3）改善工人劳动强度，可在有害环境工作； （ 4）降低了对工人操作技术要求； （ 5）缩短了产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资； 2 研究内容与拟解决的主要问题 究内容 了解焊接机器人实际应用中的意义和该类机器人的发展现状，对焊机机器人的原理、构造、运动轨迹有全面的认识，以及对机器人的机械结构、电机分配有全面的把握。对该课题进行深入的分析，选择实现方便、稳定、安全、高效的方案，完成小型焊接机器人的结构设计。 解决主要问题 1) 需要对小型焊接机器人的整个结构的构思； 2) 通过结构的设计选择合适的电机； 3) 根据机械结构设计合理的传动结构； 4) 需要对设计的传动机构及零件进行 校核； 5) 完成焊接部分的结构设计，使机器人能够实现焊接； 6) 学习绘图 制部分装配图 和总装图。 施方案 通过对国内外相关资料文献的学习，使我对焊接机器人的结构、性能等有了一定的了解。拟采用以下的实施方案： 第一步 , 构思焊接机器人的结构，例如：机器人的运动结构等。 第二步，利用 计算机辅助软件实现装置的初步设计，图 1为本设计的初步设计方案。 第三步，通过查阅相关资料完成必要零件的选型与设计，例 如：电机、齿轮等。 第四步，完成机械图的绘制。 参考文献 广西科技大学学士学位论文专用纸 4 1、许成林、彭国勋等编 M南大学出版社， 1998: 1032、贾安东焊接结构与生产 M北京：机械工业出版社 3、成大先主编 三版 卷） M学工业出版社， 1994. 4、蔡春源主编 M5、王润孝，秦现生主编 M6、成大先主编 单行本），减速器、电 机与电器） M学工业出版社， 2004. 7、任工昌主编 习 指南 M北大学出版社， 2002. 8、龚桂义、潘沛霖 M等教育出版社， 2004. 9 、濮良贵、纪名刚主编 M等教育出版社， 2004. 10、 周开勤主编 M等教育出版社， 2004. 11、吴宗泽主编 M学工业出版社， 1988： 2512、姜培刚，盖玉先主编 M械工业 出版社， 13、文怀兴，夏田 M 学工业出版社， 4、江耕华、胡来榕、陈启松等编 M1983. 15、郑文纬、吴克坚主编 M等教育出版社， 2003. 16 、成大先主编 单行本）机械传动） M学工业出版社，2004. 17 、刘超儒，彭福荫，高政一主编 M等教育出版社， 2001. 18 、机械设计实用手册委员会编 . 机械设计实用手册 M：机械工业出版社，19 、哈尔滨工业大学理论力学教研室编 M等教育出版社， 20 、单辉祖主编 M等教育出版社， 2006. 21、王永华 用技术 M 京航空航天大学出版社 22、丁学文电气控制与工程实习指南 M 北京：机械工业出版社 23、齐乐华工程材料及成型工艺基础 . M陕西：西北大学工业出版社 24、贾安东焊接结构与生产 M北京：机械工业出版社 25、中国焊接协会 焊接手册：第三卷 M 2 版北京：机械出版社 26、陈祝年焊接工程手册 M北京：机械工业出版社 广西科技大学学士学位论文专用纸 5 指导老师审查意见： 指导老师签字： 年 月 日 毕业设计（论文）说明书 课题名称 四轴联动 焊接机器人 机械结构设计 系 别 职业技术教育学院 专 业 机械工程及自动化 (数控） 班 级 机 自 学 号 姓 名 指导教师 2015年 5 月 21 日 摘 要 点焊机的发展极其迅速，它是通过电阻值的不同，通过电流之间的效果产生高温效果来进行电焊设备工件，故又被称为电阻焊机。工件在熔接后达到所需产品，故电焊机有着较为广泛的使用。在我国，电焊技术的发展涉及广泛，在交通汽车行业，航天航空行业，家庭家具行业，农业等都使用的极其广泛，并且我国在这项技术中不断改善，电阻焊质量不断成熟，经过长期以来的努力，已经开始接近国际先进水平行列。 本次设计主要设计的是四轴联动焊接机器人，这种机器人在各大车间都常见，对工件进行电阻焊接完成各个零件之间的固定，这种操作方便，容易上手，大大提高了机械制造行业中零件加工的生产效率，并减少了很多不必要的时间。 本课题主要要求设计一种四轴联动点焊机。此种点焊机主要用在机加车间，对焊接件进行点焊，以完成零件的焊接固定。此种设备可以完全取代原有的手工操作， 很多程度上改善了 零 件加工的生产效率。 关键词：点焊机， 电阻焊 ，焊接，结构设计 I as of in of up As a of so a of to DC of of a a in on to of 目 录 第一章 绪论 . 错误 !未定义书签。 第一节 点焊机概述 . 错误 !未定义书签。 一、工作原理 . 1 二、电焊机使用方法 . 2 三、安全操作 . 3 四、安装维护 . 4 第二节 国外点焊机科技水平的现状和发展 . 4 第三节 国内点焊机行业的发展动向 . 4 第四节 课题的目的与意义 . 5 第二章 . 6 第一节 总体设计方案 . 6 一、初步确定负载重量 . 6 二、传动系统设计 . 6 三、导轨类型设计 . 7 四、电机的选择 . 8 五、联轴器和轴承的选择 . 8 第二节 滚珠丝杠传动的计算与选型 . 8 一、求出螺旋传动的计算载荷 . 9 二、额定动载荷的寿命计算 . 9 三、滚动丝杆螺母副规格代号 . 10 四、确定滚珠丝杆副预紧力 . 10 五、行程补偿值和预拉伸力 . 10 六、确定滚珠丝杆副支承用轴承的型号规格 . 11 七、滚珠丝杆副工作图设计 . 13 八、传动系统刚度 . 13 第三节 滚动导轨参数计算与选型 . 15 I 一、计算导轨的工作寿命 . 15 二、计算导轨行程长度寿命 . 15 三、计算导轨的额定动载荷 . 16 四、确定滚动导轨的型号及结构尺寸 . 16 第四节 步进电机的参数计算及选型 . 17 一、丝杆的传动惯量 . 17 二、焊头支承座等折算到电机上的转动惯量 . 17 三、电机轴转矩的计算 . 18 四、电机轴上的当量摩擦转矩 . 18 五、步进电机的选择 . 18 第五节 联轴联轴器的选择与校核 . 20 第六节 支承座的参数设计 . 21 第七节 螺母支座选择 . 23 第八节 机架及其他零件结构设计 . 23 一、机械结构 设计 . 23 二、滑块连接件的设计 . 23 三、导管护套的选择 . 23 第三章 . 25 第一节 设计参数 . 25 第二节 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 . 错误 !未定义书签。 一、计算进给牵引力 . 25 二、滚珠丝杠螺母副的选型 . 25 三、滚动丝杆螺母副规格代号 . 26 四、传动效率计算 . 26 五、刚度的验 算 . 26 六、滚珠丝杠副的几何参数 . 28 第三节 滚动导轨参数计算与选型 . 28 一、导轨的结构及其特点 . 28 、滚动导轨副的额定寿命 . 29 第四节 步进电机的参数计算及选型 . 32 一、丝杠的转动惯量 . 32 二、负载等折算到电机轴上的转动惯量 . 32 三、电机轴转矩的计算 . 33 四、步进电机的选择 . 33 第五节 支承座的参数设计 . 34 一、轴承的选择 . 34 二、支承座的设计 . 35 第六节 螺母支座选择 . 37 第七节 联轴联轴器的选择与校核 . 错误 !未定义书签。 第八节 机架及其他零件结构设 计 . 39 一、机架结构设计 . 39 二、连接件设计 . 40 三、导管护套的选择 . 40 四、悬臂横梁的设计 . 40 五、整体外形尺寸设计 . 40 总结与展望 . 41 致 谢 . 42 参考文献 . 43 第一章 绪论 第一节 点焊机概述 点焊机的发展极其迅速，它是通过电阻值的不同，通过电流之间的效果产生高温效果来进行电焊设备工件，故又被称为电阻焊机。 点焊机 是运 用 两 面双点 来进行 过流焊接的 基本理念 ， 运行 时 双方 电极 放入 工件 体让双 层 的 金属 体 在两 个 电极的压力下 生成部分 的接触 的电阻 ， 但是 电流 在一方 电极 传入第二 方 电极时 ， 在 双方愈合 电阻点 生 成瞬间的热熔接， 并让 焊接 的 电流 立刻在第二方 电极在双方 工件 互传 电极形成回路， 未损伤工件本身 。 点焊机 在使用方面也有不同方向 ， 比如那 万能式、专用式 ;在 焊点数目 方向也有不同 ， 比如像 单点式 啊 、双点式 啊 、多点式 等 ;因为导电情况的不同 ， 比如 单 一方向 的、两个方向 的 ;在传动类的不同方向也可以区分为 ，脚踏 类 、气压 类 、电动机 运转不同也有区别 ， 如 非自动化 的 、自动化 的 ;使用方式不同有 ，固定，移动 、 轻便悬挂 等 ;在移动的电流方向可以区分 有垂直、圆弧 两种的电流 行程 ;在由于供给方向不同 ， 可以区 分有 脉冲 类的点 焊机、工频 类的点 焊机 、 变频 类的点 焊机。 在电源电压 V 与产品工件确定不变情况下 ， 电阻率 是影响工件与 R 的重要条件。所以 ，电阻率 在被焊接的产品中有着极其重要的性能作用。产品的导电性能跟电阻率也是有非常重要的联系的。在 不锈钢 工件焊接 时 比较快生热，并且散热难 ， 在 铝合金 工件焊接 时 ，比较慢热，但是很快冷却。工作中 ， 金属可以在小电流的条件下进行，但是铝合金的焊接工作确实要在很大的电流下进行了 。 除此之外， 电阻率 的大小还跟金属处理状态，温度，加工方式，还有金属种类这些有关。 焊接产品的时间 和 电流可以保证 类 焊点强度 还有 熔核尺寸 的定值，他们存在于一定范围内并且可以相互填补。 在短时间和大电流还有短时间的条件下，可以得到一定的金属焊点。 取金属的性能 和 厚度 ，还有 所 采用不同的 功率 来焊接， 不 一样的 性能 还有 厚度 ， 所 提供 的 时间长度和电压电流也是不同 ， 并都有相应不同的标准 。 两个电级之间的 工件的 工件的 但是 焊接 的 I 变化却不大 ， 所以产热比较慢 。 所以 ，焊点 点的降低是因为电压的影响 。 可以用增大工件 I 来增 大焊接工件 P 。 工件之间的电流密度可以是工件之间 的接触面来改变的 ， 工件 热量的 变坏是随着 电极 的 材料的电阻率 与 导热性 有很大的联系 ， 所以 ，电极的 大小与原料严重影响着 熔核 的大小 。 一、工作原理 点焊机 是运 用 两 面双点 来进行 过流焊接的 基本理念 ， 运行 时 双方 电极 放入 工件 体让双 层 的 金属 体 在两 个 电极的压力下 生成部分 的接触 的电阻 ， 但是 电流 在一方 电极 传入第二方 电极时 ， 在 双方愈合 电阻点 生 成瞬间的热熔接， 并让 焊接 的 电流 立刻在第二方 电极在双方 工件 互传 电极形成回路， 未损伤工件本身 的 一种 内部 的 结构。 点焊 机 的 使用方式过程是先打开已经 冷却 的 水 ;把工件外表整理洁净，相应流程 准确后， 装在 上、下 两个 电极 中 间， 施入一定量的 压力， 从何让工件接触 ;打开电源 让接触 工件 开始受热 ， 并且融 化， 从而产生 熔核 ;关闭电源后加上 压力， 让工件能冷却并凝固起来。 接着产生工件 焊点 ;减少工件的 压力， 最后取出 。焊接 工件的质量问题跟 焊接的 I、 V、 点焊机 可以通过电流的短路来生热，从而用来熔化焊条上的焊料和工件。 来 并且行成所需要的产品方向 。 电焊机不太复杂 ， 其实就是变压器电压大的那种 ， 交流电和直流电之间的交换 ， 电流的大小可以是直流的同时也可以是变流的 。 但是 V 的快速减少是 电焊变压器 独有的特性 。 焊条 在点火 后 使 V 变小 ， 220/380两种的交流变换 ， 接着还有 二次线圈 电压的和变化 ， 除此之外，也可以用 铁芯来 进行调试 ， 我们可以用 铁芯 来进行 。电焊机 的使用时，功率一般都是比较强的 ， 是有相应不同的电感量来调节 。 通过对电压的改变，采取正负极的短路来熔化焊条上的焊料是通过电感的开关来达到他们的目的。 点焊 的可以是装备之间的对接，作用于不同的金属中，在电极不同的条件下形成金属共建的电阻焊点。 焊点的作用有很多地方，比如在现实生活的汽车，火车，地跌，或者是薄板之间的连接，航空的发动机，驾驶室外壳等方面都很多。 点焊机 的 使用通过相应变压器进行 ， 并且变压器圈数不多 。 两个 电极 和 电极臂 可以在很多地方使用，比如说电极 的区分，或者是动力的传递 。 我们要准备好相应的 冷却水 ，并且 变压器、电极等部分 的调解下 ， 为了预防过热 ， 这个流程是在先倒入 冷却 的 水， 接着打开电源 。 焊接过程的效率与电极的质量有很大的联系 ， 并且影响工件的 质量 与 生产率。电极 使用的 材 料 和原料一般有 镉青铜、青铜等 来造成 ;在不同的电极下 ， 可以产生不同的所需焊接形状大小 。 在使用的过程中 ， 要时刻保持工件表面的平整 ;电 并且要先清理，一般采用的是 锉刀 或者是纱布来清理 。 工件焊接的流程 有以下几点 (1)施 压阶段 电极 在改变电流的同时 ， 要保证工件被夹紧 ， 并且用一定压力固定好 (2)点焊阶段 焊接 是工件 接入 I ， 来凝成 熔核 效果 。 (3)持续阶段 断开 焊接 I ， 在电压 V 的作用下使 熔核 达到一定的 强度。 (4)停 止 阶段 电极 从运行 到 结束一个回合 ， 来进行 焊接 工件的 循环。 我们为提高 焊接接头 的使用 ， 需要将下面的多加几个回合 ： (1)增加施 压力 度来减少工件之间的空 隙， 是接触面紧密相联 。 (2)我们可以通过 提 升工件间 的塑性， 让工件之间间隙减少 、 确保安全 ;这样 可以是焊接过程平稳进行 ， 并且使 加热均匀 。 二、点焊机使用方法 1、 电焊时应该把工件摆好，位置放平 ， 电极棒平稳进行 2、 工件的材料还有焊件的厚度可以影响焊接程度。通过对电压的变化来施压并且改变相应的压缩程度，从而开改变通电电源指示灯的亮度。 3、 在准备好这些流程后，将焊接工件放入冷却水中，接通电源，将焊件摆在电极两侧，电极与焊件施压接触，压下踏板，打开电源，变压器是焊件加热。当工作完成后松开踏板，恢复电源，焊接流程完成。 4、焊件 工具类型和安装 ：钢焊件焊 应该提前清理，不能让相应的 脏 的 物 品 、油污、氧化 物等 ， 先用酸清洗焊接头 、 或者用 砂轮 去除 外层 氧化皮。 如果不提前清理这些工具会对焊接器有一定的损伤，长期下来严重影响生产效率还有产品质量。 除此之外，还可以参照一些数据 ： 1、 焊接 时间 ： 电焊时，运用规范化焊接法，可以很好的提高产品质量和效率，减少成本并且防止工件变形。 2、 焊接电流： 工件的接触表面光滑度，厚度都跟焊接 I 有关，一般情况下导电率低，产品的电极所受压力大，焊接 t 也长，使工作电流的密度减少。 3、 电极压力： 同过对工件加强压力来降低金属间 的 R ，使产品焊点达到相应要求的压力。 三、安全操 作 潮、防晒 装置，并且消防 器械也要准备完善。 该要远离， 油类、 木质产品，纸屑 等易燃、易爆物品。 防中毒，火灾，触电，等安全事故的放生。 要先检查装置接线，电压等装置是否准确，并且先了解焊接器械的相应注意事项，电压电流的种类和额度范围，通电后，一定要注意防止触电安全，并且相应焊接工具要配备有防护工具。 5、应该在断电情况下搬电焊机器，不能直接拉线防止触电，当发生紧急情况下应该第一时间关闭电源，保证安全。 6. 如果是一些有色金属焊接时，应该保证室内通风情况下， 工作人员在佩戴好相应防毒工具条件下进行操作，预防中毒。 7 用三相电源代替以往的 220V 电源，是负载平稳， 并且要有相应的接地安全措施，防止触电。 离易燃易爆物品，并且远离密封工件，确保安全性。 四、安装维护 焊接机应该在平日里多加维护才能使用更加久远，每周进行一阶段的检测，焊机要小心保管，检修时候要注意断电情况下操作，电焊过程中要加水才能进行，不能在干水情况下，并且要有一定的水压下进行，冬天电焊机械在完成工作后将水清理干净，防止天气太冷将水管冻 得爆裂。 焊接机的刚开始的 作过程中要做好防护措施，手套，防护眼睛，外套，安全帽等，滑动机床要做好润滑的整理，使用后要清理，并且要多检查螺丝的牢固，特别是电焊头那边，并不断清楚电极杆的和间隙间的氧化物，做好防护措施，焊接机的线路要短点，电压要稳定，螺丝拧好。 焊接主机的保养和长期的维护是必不可少的，时刻检查电路电压问题，一定要保证 机器在稳定正常的 情况下进行，在发现零件固件等有问题的时候要及时处理不能托，电源保护是重点，发生故障及时阶段电源，如果遇到大的问题要及时通知厂方进行保修维修，做到 对机器时刻的关心和监管。 焊接工件的表面经常附着其他杂物，油脂，氧化物等，这些会影响工件的电阻，导致电焊中的偏差还有质量，效率等问题，工件接触面的电流还有密度等都跟电阻有关，所以工件或者电焊机的保养是极其重要的，对这些零件的清晰和维护，保证密度的情况下，还有表层内部等进行保管，保护机器的同时也可以保证机器的工作效率，让焊接的产品质量更高。 第二节 国外点焊机科技水平的现状和发展 (1)逆变焊机 一些国外的电焊机工厂对机器的不断改善，是机器的安全性能提高，鼓掌减少，利用逆变焊机的一些特性可以是电焊紧张的更快 。 (2)一些例外的焊接技术的使用和发展，有更多新的不同的焊接技术，并且每年在不断的增加。 (3)微处理器 在慢慢开发出来，并且使用人数越来越多 ， 但是跟理想状态的情况还需努力。 (4)电焊技术的产生生产了很多机器人，并且被广泛使用。 (5)生活中越来越多的焊接小物品在广泛使用。 第三节 电国内点焊机行业的发展动向 在中国，电焊的发展也在不断进行，工频交流，直流型的脉冲，三项类低频，次级的整流，并且在相应的监管制度也增强。现在电焊机，缝焊机等技术的发展已逐步成熟，并且在各个工厂被广泛使用 ，相应的理论教学知识也在学校内推广，相应的技术研究也 比较广泛，这几年来的发展已经接近国际先进水平行列。 在国内，电焊机的各项技术发展，包括电焊设备，电焊机器等技术的研究和发展，远远赶不上国外，更新换代的速度也是远远不及国外先进水平，在脉冲调制和弧焊接设备的发展方面需要提高。 但是在国外的工业发达国家，对电焊技术的研究已经颇为深入，在很多的厂家已广泛应用了这项技术，我国在各大学校也有专门开设逆变电阻的课程，在很多厂家企业也有使用，却由于技术问题仍然停止在小功率产品，不能大量生产。 至今为止，很多高精密仪 器和需要技术含量高的机器都需要国外进口供应，包括工作中使用的零件部件，配件，加压系统之类的也需要进口。因此，逆变交流电焊机的发展还还有很大一段路，需要花更大的努力去研究和改善。 第四节 课题的目的与意义 本次设计内容研究的是四轴联动电焊机器人。这种电焊机器人在车间的使用可以对一些零件进行焊接固定，可以很好的代替人工操作，在效率和工作方面都有很大一部分提高，对于工业生产有很大的改善。 四轴联动点焊机器人的研发，可以有效解决相应零件在所需位置的电焊固定，并且能很大程度上提高生产工作效率和进度，并且降低成本和人工 劳务费。电焊机器人的构成是由主焊头和，底座，旋转机构，平行移动机构等组成，焊接工件与旋转机构固定，焊接形式操作简单，安全性高，这种技术在焊接生产中也可以有效的保障焊接工件的质量，降低成本，提高高效率，可以广泛应用。 这次毕业设计，让我加强了我很多的理论知识，还有相应的操作技能和专业知识，提高了自己的动手能力。在工厂实习中也增强了我实际工程解决能力，综合素质和应用能力也增强，能够很好的运用理论知识和实际操作能力来研发产品，并很好的提高自己。 第二章 Y 轴 平行移动机构设计 第一节 总体设计方案 这个设计的四轴联动焊接机器人是由 焊钳和底座 、 旋转机构、平行移动机构、焊 钳悬浮机构 。 其机械结构示意图如下： 2轴联动点焊机床结构图 其中 轴器、导轨设计、轴承的选择和 直流电机的选择以及支撑件支架的设计。 一、 初步确定负载重量 主焊头部件，保守估计它总的重量为 2500N，即 500总 ， 00总 。工作台最大行程 L=600二、 传动系统设计 现在，一些小、中型机械工件产品一般使用滚珠丝杆副来进行传动，由联轴器连接，齿轮连接，皮带连接这些方式来连接滚动丝杆和伺服电机。 这次设计采用的滚珠丝杆连接伺服电机轴端的联轴器是横向进给机构所提供的。 滚 珠 类型的 丝杠螺 是运用比较通用的 内循环浮动式 的 法兰，直 桶 单母 来 垫片。 联轴器将丝杠与电机伺服之间用联轴器来连接， 为了防各种因为不同轴的影响， 让丝杠和电机正常使用，用锥形来进行连接 电机 的运用 与 焊机 联轴器。 脉冲 的值前进的位移变化在收到指令后 ， 不能超过 工作台 所示 的位置精度， 经了解，精细度的范围是在 此取 取联轴器传动，因此它的传动比为 =1,取丝杆的 导程为 P=5 三、导轨类型设计 导轨的结构特点 导轨一半使用油脂来增加润滑程度，而且不会出现滑行情况，摩擦程度也很小，动摩擦系数和静摩擦系数相差不大。通常导轨类型有：直线导轨（一般是滚动的物体使用）、滚动导轨（用滚子来协助作滚动体），此设计中的导轨是直线导轨。 导轨的结构组成 一般 2根 导轨条与滑块组成了直线滚动导轨副。一般两个导轨同时装在支撑杆上，导轨上附有 2个小滑动块来固定，必要时候也可以装上 3个滑块，这种情况是在导轨体过长或者过宽 的情况下，本次设计采用的是 2 个导轨的设计，并且滑动块是 2个 。 导轨的工作原理 当我们了解滚动导轨的时候，我们可以看到四个滚珠在滑块中滚动，经过滑块端点并且通过滑块的回珠和挡板，不断得进入循环中。四个回珠孔分别由四组滚珠进行，并且触球连轴承相互连接，四个方向相互承载。接触面积和载荷数值 的变化通常随接触面影响，而一般的载荷面是椭圆，滚珠半径都是小雨曲率半径的。滚珠的运行是衔接整个导轨的焦点。 导轨的设计过程 根据导轨不同的工件运行条件来设计相应的导轨，并且根据实际情况来选用直线导轨和滚动导轨的型号。不同方向区分下，横向与纵向是有区分的，不过都采用直线导轨副，他 们相同的是共同有两个滑块且有两个导轨。导轨的设计还根据直线导轨的相应作用力，同时还要看工作环境和工作类型，计算载荷，还有是通过工作条件类型，最后还 有看导轨寿命是否合格，来最后计算是否合理的导轨结构设计。 导轨的润滑 通常是通过 自动 型的 点滴式润滑 方式、 集中 型的 供油 方式、还有事 国 内 润滑设备油礼稀油 ， 集中润滑装置。 在导轨上利用固体润滑脂铺盖，来润滑表面导轨，减少摩擦和损伤，这个就是固体 润滑。并且固体润滑的种类也很多，由金属类型，无机物类型，金属化合物类型，有机物类型组成。同时，固态润滑剂的 粉末也是可以有一定作用来进行改善润滑油脂的，它在性能上也有一定程度上的提高。 导轨的防护 我们通常为了减少导轨的摩擦损伤，使导轨更加耐用，对导轨的防护是必不可少的，通常我们可以购买或者生产一些专门进行保护导轨的装置。 通常对导轨的保护有很多方法，比如有刮板式，伸缩式，卷帘式等等，对于很多机床机器都用多层的防护罩保护，并且用各种速度下进行保护导轨。 四、电机的选择 我们可以使用普哦他能够普通的直流电机来处理零部件重量比较小和负载轻的状况，相对电机的功率也是较小的，采用结合丝杆的转矩情况所选需要的电机。 五、 联轴 器和轴承的选择 选择联轴器时，我们可以根据不同尺寸的减速器和涡轮杆的不同，还有电机的的转轴尺寸不同来选择相应类型。工件在运行时所受的力度比较小工件主要承受径向力的作用，我们可以选择相应的接触轴承来。 2物图 a 2构件图 0 第二节 滚珠丝杠传动的计算与选型 这个 钻床 所 产生的轴向焊接力很小 ，这个的 工作台 由 点位系统 构成 ，滚珠丝杆 在 运动 或是 静止 的情况下 都不受 来自 点焊 来 引起的轴向阻力， 所以它 切削力 可以忽略掉的 。 滚动丝杆在运行滑动中会因为自身重量情况下产生相应的接触摩擦阻力。 一、求出螺旋传动的计算载荷 其中 冲击平稳运转： 般冲击： 冲击和振动： K 道硬度 58： 道硬度 55:道硬度50:道硬度 45:道硬度 40: K 度等级 C,D: 精度等级 E,F: 精度等级 G: 精度等级 H: 取 1.0 1 4 为导轨的摩擦系数，取 1 总m 为最下面的丝杆以上的所有质量。因此 = = ( 因此 = ( 二、额定动载荷及寿命计算 初步确定滚珠丝杠的规格型号。设计寿命八年。选择的滚珠丝杆副的额定动载荷必需大于等于其计算值： 4 0 (N）； 90h）； N） 其中的 100r/题目中所给的快进速度为 此 根据 336083658 ( 61060 10 23 36010 060 6 (所以 4 0 = 40100603 4 83 N (三、滚珠丝杠螺母副规格代号的选择 根据额定动载荷和公称导程的核对，最后选取的丝杠型号为 公称直径为 32，公称导程为 5，动载荷为 3N，静载荷为 2 2 规格代号 公称直径 公称导程 滚珠直径 丝杆底径 额定动载荷 额定静载荷 刚性 213选内循环浮动式法兰，直筒单螺母垫片预紧形式，型号为 通过 计算出的 P, 从 样本 内 取相应规格的滚珠丝杠副 型号为 、 确定滚珠丝杠副预紧力 p 80023203131 m
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