自动点焊机的设计[机械专业毕业论文-答辩优秀]

优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，咨询QQ414951605或1304139763宁XX大学毕业设计论文自动点焊机的设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日II摘要随着工业水平的发展,重要的大型焊接结构件的应用越来越多,其中大量的焊接工作必须在现场作业,如自动点焊机、大型舰船舱体、甲板的焊接、大型球罐储罐的焊接等。而这些焊接场合下，自动点焊机要适应焊缝的变化，才能做到提高焊接自动化的水平。无疑,将自动点焊机技术和焊缝跟踪技术结合将有效地解决大型结构件野外作业的自动化焊接难题。因此自动点焊机的设计对于解决这一难题至关重要。关键词焊接技术机构设计强度校核优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，咨询QQ414951605或1304139763ABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFINDUSTRIALLEVEL,ITISIMPORTANTTOLARGESCALESTRUCTUREOFTHEAPPLICATIONOFWELDINGMOREANDMORE,INCLUDINGALARGENUMBEROFWELDINGOPERATIONSMUSTBEATTHESCENE,SUCHASROBOTWELDINGCORRUGATEDCONTAINERS,LARGESHIPCABIN,THEDECKOFTHEWELDING,ALARGESPHERICALTANKTANK,SUCHASWELDINGTHESEWELDINGOCCASION,THEWELDINGROBOTTOADAPTTOCHANGESINWELD,WELDINGCANBEDONETOIMPROVETHELEVELOFAUTOMATIONTHEREISNODOUBTTHATTECHNOLOGYANDROBOTSEAMTRACKINGTECHNOLOGYTOEFFECTIVELYSOLVELARGESCALESTRUCTUREOFTHEAUTOMATIONFIELDWELDINGPROBLEMSKEYWORDSROBOTTECHNOLOGYINTENSITYISPROOFREADEDIV目录摘要IIABSTRACTIII目录IV第1章绪论711选题的依据及意义7111选题的依据7112选题的意义712研究现状及发展趋势7121自动点焊机研究现状8122自动点焊机机构设计的发展趋势913本课题的研究设计内容及方法9第2章自动点焊机构总体设计1021设计原理1022导向杆机构的选用要点1123方案讨论1224本章小结12第3章自动点焊机Y向结构设计1331丝杠螺母导程的确定1332确定丝杠的等效转速1333丝杠的等效负载1334确定丝杠所受的最大动载荷AC1335计算轴承动载荷1436丝杠拉压振动和扭转振动的固有频率验算1437丝杠的扭转刚度1538传动精度计算1539电动机的计算选择16第4章自动点焊机X向结构设计17需要CAD图纸，咨询QQ414951605或130413976341滚珠丝杠螺母副的计算和选型1742精度的选择1743丝杠导程的确定1744最大工作载荷的计算1745最大动载荷的计算1846滚珠丝杠螺母副的选型1847滚珠丝杠副的支承方式1948传动效率的计算1949刚度的验算19410稳定性校核20411临界转速的验证21412步进电机的选择22413滚动直线导轨副25第5章自动点焊机Z向结构设计2751Z向精度设计2752滚珠丝杠疲劳强度2753选用滚珠丝杠2854滚珠丝杠稳定性验算2855滚珠丝杠刚度验算2956滚珠丝杠效率验算3057Z向电机选型30第6章焊头设计3261焊头设计3262自动点焊设计33第7章成本设计34总结与展望35致谢37参考文献386第1章绪论11选题的依据及意义111选题的依据随着社会和科学技术的发展，工业生产的操作方式也发生着革命性的变化，从手工作坊式的劳动，逐渐演变成自动化、智能化的生产方式，人类也逐渐无法完成某些生产过程，所以为了适应生产的需要出现了特殊的生产工具点焊机。与此同时也出现了一些新的生产活动，在这些生产活动中，有些是属于高危险的，对人体伤害较大，有些领域不适宜人类工作长时间的工作，点焊机则正好适应这类工作。防止了一些化学物品对人类的伤害5。在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业焊接机主要承担着焊接、喷涂、搬运等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。点焊机是按照给定程序、轨迹和要求实现自动移动、焊接的操作的自动机械装置6。实现了自动化的工作并减少了很多不必要的人工劳动。本文对多工位点焊机利用PLC的控制进行了详细的研究。点焊机的工作原理是利用正负两极在瞬间短路时产生的高温电弧来熔化电焊条上的焊料和被焊材料，来达到使它们结合的目的7。点焊机是由焊头、点焊枪等组成。点焊枪是四工位点焊机电气控制系统的核心。利用电磁阀控制点焊枪的伸缩及温度112选题的意义通过完成该课题，即设计出自动点焊机及对其进行运动学分析，能够解决在焊接过程中焊枪不能随波形的变化调整与焊枪速度的夹角这个问题，使得在直线段与在波内斜边段焊接时，焊枪与焊缝都保持垂直，相对于焊缝的焊接速度都恒为同一速度，进而能够提高在直线段与在波内斜边段的焊缝成形的一致性，提高的生产质量。12研究现状及发展趋势这里的研究现状及发展趋势包括三个方面前面也提到这里的三自由度自动点焊需要CAD图纸，咨询QQ414951605或1304139763机（为自动点焊机）是为提高焊接自动化水平的，故这里为自动点焊机的研究现状及发展趋势；关于结构设计方面的研究现状及发展趋势；关于运动学分析的常用方法5。121自动点焊机的研究现状及发展趋势这里所设计的自动点焊机为有轨自动点焊机，只是现有的自动点焊机技术在焊接中的应用，是该领域的焊接自动化水平低的缘故，而当前的自动点焊机技术有相当的发展。随着工业水平的发展,重要的大型焊接结构件的应用越来越多,其中大量的焊接工作必须在现场作业,如大型舰船舱体、甲板的焊接、大型球罐储罐的焊接等。而这些焊接场合下，自动点焊机要适应焊缝的变化，才能做到提高焊接自动化的水平。无疑,将自动点焊机技术和焊缝跟踪技术结合将有效地解决大型结构件野外作业的自动化焊接难题。当前国内外在自动点焊机方向研制的几个典型自动点焊机如下1韩国PUKYONG国立大学的KAMBO等研制的舱体格子形构件焊接自动点焊机这种自动点焊机能够在人比较难以达到的狭窄空间自主地实现焊接过程,能够自动寻找焊缝的起始点。在遇到格子框架的拐角焊缝时,在保证焊接速度不变且焊炬准确对准焊缝的情况下,能够自动调整自动点焊机本体和十字滑块的位置4。2日本庆应大学学者SUGA等为平面薄板焊接研制的自主性自动点焊机该自动点焊机能够直线前进,还可以利用两个轮的差速控制小车的转弯,它装焊枪的臂可以伸缩，可以检测焊缝的位置并精确的识别焊缝的形状,如是直线焊缝、曲线焊缝、还是折线焊缝等5。3日本庆应大学学者SUGA等研制了管道焊接自主自动点焊机该自动点焊机可以沿着管道,根据CCD摄取的图象信息,在焊前可以自动寻找并识别焊缝,然后使自动点焊机本体沿管道方向达到正确的焊接位置5。4清华大学机械工程系与北京石油化工学院装备技术研究所联合研制的球罐磁吸附轮式自动点焊机该自动点焊机的焊炬跟踪精度可达05MM,能够满足实际工程应用3。5上海交通大学研制的具有自寻迹功能的焊接自动点焊机该自动点焊机在焊前,小车能够自动寻找焊缝并经过轨迹推算后自动调整小车本体和焊炬的位姿到待焊状态；在焊接过程中能够进行横向大范围的实时焊缝跟踪8。8当前绝大多数自动点焊机还能焊缝跟踪,焊前必须通过人为的方式,把自动点焊机放到坡口附近合适的位置,并且通过手动将自动点焊机本体、十字滑块等调整到合适的待焊状态,也就是说自动点焊机的自主性还很低,基本上还不具有自主的运动规划能力。未来的发展趋势为三个方面选择视觉传感器来进行传感跟踪，因为与图象处理方面相关的技术得到发展；采用多传感信息融合技术以面对更为复杂的焊接任务；由于控制技术由经典控制到向智能控制技术的发展，这也将是自动点焊机的控制所采用。122自动点焊机机构设计的研究现状及发展趋势在当前，自动点焊机的机构设计绝大部分还是采用依据具体的情况来设计专用自动点焊机，称之为固定结构的传统自动点焊机，其运动特性使特定自动点焊机仅能适应一定的范围,不利于自动点焊机的发展。解决这一问题的方法就是利用关节模块和连杆模块,根据具体的要求开发可重构自动点焊机系统。下面为当前一些人所做的研究1BENHABIB等人建立的自动点焊机库,将模块分成模块单元连接器、连杆模块、主关节模块和末端关节模块四类13；21999年DANIELARUS等提出了一种由晶体结构“分子”组成的可自重构自动点焊机系统13；3上海交通大学的费燕琼和沈阳航空工业学院的张艳丽等对模块化自动点焊机的构形设计进行了研究13。13本课题的研究设计内容及方法下面的丝杆为X轴上面横着的为Y轴上面竖着的为Z轴都用点动机带动。XY实现定位Z实现点焊将上图Z轴上的物体（画红圈的）换成焊头。焊头是装上弹簧有缓冲等。防止撞坏工作台就行。滚珠丝杆螺母副跟总体尺寸都由你们确定。总装配图要有总体尺寸装配尺寸还要有技术要求等。设计说明说主要包括丝杆螺母副的选择电动机的选择还有焊头的设计如何实现自动点焊等成本设计等。大概10000字左右。需要CAD图纸，咨询QQ414951605或1304139763第2章自动点焊机构总体设计21设计原理Y轴和Z轴采用丝杠传动X轴采用丝杠加导轨形式10电焊头缓冲装置结构示意图需要CAD图纸，咨询QQ414951605或130413976322导向杆机构的选用要点由于工业生产中导向杆机械臂的应用较为广泛，因此本设计着重对导向杆机械臂机构进行研究。1应具有足够的推拉力焊接机的机构靠执行机构的液压力实现手部结构的伸缩和升降，便把工件从一个位置到另一个位置，由于工件本身的重量以及过程中产生的惯性力和振动等，执行机构必须具有足够大的液压力，才能防止工件在过程中摆动。一般要求液压力N为工件以及重量的23倍。2应具有足够的俯仰角为了实现升降以及伸缩，必须具有足够大的俯仰角度来适应较大的范围，对于式手部要有足够大的范围。3应能保证工件的可靠定位为了使工件、工具与目的地保持准确的相对位置，必须根据要求的目的地，选用相对应的执行机构来定位。4应具有足够的强度和刚度除了受到工件、工具的重量，还要受到本身的重量，还受到焊接机手不在运动过程中产生的惯性力和振动的影响，没有足够的强度和刚度会发生折断或弯曲变形，因此对于受力较大的应进行必要的强度、刚度计算。5应适应对象的要求为了适应工件的载荷，可以选用V型、燕尾型、园柱导向杆型的导轨。6尽可能具有一定的通用性一般专用性较强，在可能的情况下，应考虑到产品零件的变换。为适应不同形状和尺寸的要求，可将制成组合式结构，迅速更换不同的部件及附件来扩大机构的使用范围。也可在设计时适当选取其结构尺寸和参数以扩大其使用范围。23方案讨论导向杆制造工艺性、导向性好，可以承受较大的轴向力，且其适用场合是轻型机械；燕尾槽导向的导轨尺寸紧凑，用镶条调整见习，比较方便，但是制造比较复杂，磨损不能自动补偿，且一般用于高度小的部件中；V型导轨有利于排屑，但不易保存润滑油，而且一般用于低速。综合以上情况，该设计选用导向杆导向。24本章小结本章主要介绍自动点焊机机械结构方案的设计及方案的选择和确定。12第3章自动点焊机Y向结构设计31丝杠螺母导程的确定本设计中，电机与丝杠直接相连，传动比I1，选择电机Y系列异步电动机的最高转速，则丝杠的导程为CMKGFMRN2MIN,/150MAXMAX最大转矩MNVPH8150/AX32确定丝杠的等效转速最大进给时，丝杠的转速为IN/2/MAXARH最慢进给时，丝杠的转速为1508INIPV则得到丝杠的等效转速（估计21TMI/0/22MIN1AXRTTTM33丝杠的等效负载工作负载是指机床工作时，实际作用在丝杠上的轴向压力，它的数值可用进给牵引力的实验公式计算。选用导轨为滚动导轨，而一般情况下，滚动导轨的摩擦系数为000250005，取摩擦系数F为0005，则丝杠所受的最大牵引力为MAXGFFKFZYXN1274605IN故其等效负载可按下式计算（估算T1T2N22N1）3/1212MIN313MAX/TNTFTF由以上确定进给运动的总阻力F12N34确定丝杠所受的最大动载荷AC查表，取丝杠的工作寿命TH为15000H，同时取精度系数FA1，负荷性质系数FW105，温度系数FT095，硬度系数FH1，可靠性系数FK053；平均转速为1000R/MIN。N12/3/112IN需要CAD图纸，咨询QQ414951605或1304139763选用滑动丝杠螺母传动，丝杠公称直径为，基本导程，丝杠螺母M45MPH8的接触刚度为1692N/，螺旋升角丝杠的底径26MM，螺母长度为210MM，取M183丝杠的精度等级为1级。35计算轴承动载荷寿命系数为71250/13350/1HHLF式中寿命系数可靠性为90的额定寿命，取为10000H；H10转速系数；NF28045/13/0JNF计算转速取最高转速，取；JMI15RJNC828/7故能满足要求。36丝杠拉压振动和扭转振动的固有频率验算已知轴承的接触刚度，丝杠螺母的接触刚，丝MNKB/108MKC/1692杠的最小拉压刚度当导轨运动到两极位置时，有最大和最小拉压刚度，其中，L植分别为750MM和100MM。螺母座刚度。轴向拉压总刚度为MNKH/10丝杠拉压振动的固有频率由计算可知，丝杠拉压振动的固有频率远远大于1500R/MIN，所以能满足要求。NNTFFFCRNTHKAHTWMH345019/020/6/191506033/6NLAES/16520/253/4875MAXINKESCBE/28418/692/1082/1/INMIN/7165/501362/910/6RSRADMKEBNTHFFC/1437丝杠的扭转刚度丝杠的扭转刚度由机械设计手册得平移物体的转动惯量为丝杠的转动惯量为丝杠扭转振动的固有频率为显然，丝杠的扭转振动的固有频率远远大于1500R/MIN，所以，能满足要求。38传动精度计算丝杠的拉压刚度由以上的各条件可知最小机械传动刚度为最大机械传动刚度RNMLDKMT/42071487423210580819362KGJ23045MKGJSSRADJKSZWTT/478103560582733LEDKS42MNKKBCS/1208/1692/48/1/1MININ0需要CAD图纸，咨询QQ414951605或1304139763因此得到由于机械传动装置所引起的定位误差为其中，F0为空载时导轨的静摩擦力39电动机的计算选择下面的计算结果F所以选用反应式步进电动机，输出功率02KW，同步转速1500R/MIN，电动机的参数如下表一所示表31电动机的各种参数电动机型号步距角最大静转矩（NM）运行频率最高空载启动频率轴径长度55BF003075M70MMMNKKBCSMANAN/45108/692/15/1/0KFQK12045_120_1MAX0IN0KWVPE05612/MAX16第4章自动点焊机X向结构设计41滚珠丝杠螺母副的计算和选型滚珠丝杠副的作用是将旋转运动转变为直线运动，其螺旋传动是在丝杠和螺母滚道之间放人适量的滚珠，使螺纹间产生滚动摩擦。丝杠转动时，带动滚珠沿螺纹滚道滚动。螺母上设有返向器，与螺纹滚道构成滚珠的循环通道。为了在滚珠与滚道之间形成无间隙甚至有过盈配合，可设置预紧装置。为延长工作寿命，可设置润滑件和密封件。42精度的选择滚珠丝杠副的精度直接影响电气机床的定位精度，在滚珠丝杠精度参数中，其导程误差对机床定位精度最明显。一般在初步设计时设定丝杠的任意300行程变动量M应小于目标设定定位精度值的1/31/2,在最后精度验算中确定。对于车床，选用30V滚珠丝杠的精度等级X轴为13级（1级精度最高），Z轴为25级，考虑到本设计的定位精度要求和改造的经济性，选择X轴精度等级为3级，Z轴为4级。43丝杠导程的确定选择导程跟所需要的运动速度、系统等有关，通常在4、5、6、8、10、12、20中选择，规格较大，导程一般也可选择较大（主要考虑承载牙厚）。在速度满足的情况下，一般选择较小导程（利于提高控制精度），本设计中初选纵向丝杠导程为10。M44最大工作载荷的计算最大工作载荷是指滚珠丝杠螺母副在驱动工作台时所承受的最大轴向力，也叫MF进给牵引力,其实验计算公式如表41所示。表41实验计算公式及参考系数MF导轨类型实验公式K矩形导轨GKYZX11015燕尾导轨2M1402综合或三角导轨FZX115015018表中为考虑颠覆力矩影响时的实验系数；为滑动导轨摩擦系数；为移动KG需要CAD图纸，咨询QQ414951605或1304139763部件总重量。G200N查表31选择综合导轨，取115,取018,为200；KGN算得1151197018（3420200）GFZXM13715545最大动载荷的计算载荷随时间急剧变化且使构件的速度有显著变化（系统产生惯性力），此类载荷为动载荷。比如起重机以等速度吊起重物，重物对吊索的作用为静载，起重机以加速度吊起重物，重物对吊索的作用为动载。对于滚珠丝杠螺母副的最大动载荷计算公式如下QFMHWQFL3式中滚珠丝杠副的寿命系数，单位为R，（T为使用寿命，普通L610610/NL机床T取500010000H，电气机床T取15000H；N为丝杠每分钟转速）；载荷系数，一般取1215，本设计取12；WF硬度系数（HRC58时取10；等于55时取111；等于525时取135；H等于50时取156；等于45时取240）；滚珠丝杠副的最大工作载荷，单位为N。MF本设计中车床纵向承受最大切削力条件下最快的进给速度,初选丝杠基MIN/61AXVJ本导程，则丝杠转速。取滚珠丝杠MPH100/10MAXRPNHJ使用寿命，带入得90；取，代入T56/TLL2WF1HF，求得17390N。MHWQFFL3Q46滚珠丝杠螺母副的选型初选滚珠丝杆副时应使其额定动载荷,当滚珠丝杠副在静态或低速状态下QAFC长时间承受工作载荷时，还应使额定静载荷。IN/10RMOAF32根据计算出的最大动载荷,选择江苏启东润泽机床附件有限公司生产CDM4006253QF型内循环式滚珠丝杠副，采用双螺母螺纹式预紧，精度等级为4级，其参数如表3218所示。表42滚珠丝杠相关参数则选择丝杠,CDM4006253为外循环插管式，双螺母垫片预紧，导珠管埋入式的滚珠丝杠副，尺寸如下公称直径D040MM外径D395MM导程PH6MM螺旋角421436SIN0DR钢球直径动载荷静载荷MDW963NCA158NCOA785注释滚珠丝杠的结构形式47滚珠丝杠副的支承方式滚珠丝杠副的支承主要用来约束丝杠的轴向窜动，为了提高轴向刚度，丝杠支承常用推力轴承为主的轴承组合。考虑到纵向丝杠长度较大，本设计纵向丝杠采用双推简支支承方式，该方式临界转速、压杆稳定性高，有热膨胀的余地。48传动效率的计算滚珠丝杠的传动效率一般在0809之间，其计算公式如下TAN式中螺距升角，根据,可得291；0H143PD摩擦角，一般取10。算得96670192TAN49刚度的验算滚珠丝杠副工作时受轴向力和转矩的作用，引起导程的变化，从而影响定位精度和运动的平稳性。轴向变形主要包括丝杠的拉伸或压缩变形、丝杠与螺母间滚道的1需要CAD图纸，咨询QQ414951605或1304139763接触变形、支承滚珠丝杆的轴承的轴向接触变形。23因转矩和丝杠螺母滚道接触对丝杠产生的导程变化很小，所以、可以忽略不23计，所以丝杠的拉伸或压缩变形量为（“”号代表拉伸，“”代表压缩）1ESLFUM式中丝杠的最大工作载荷，单位为；MFN丝杠纵向最大有效行程，单位为；UL丝杠材料的弹性模量，钢；EMPAE5102丝杠的横截面面积，单位按丝杠螺纹的底径确定。SM2D根据前面的设计，为323436，取1665，为4424，算得MFNUL2M001597149712545132067查表33可知，,所以刚度足够。1S，丝杠是安全的，不会失稳。高速丝杠工作时有可能发生共振，因此需验算其不发生共振的最高转速临街转速。要求丝杠的最大转速。CRNCRNMAX临街转速按下式计算2190LDFCCR式中为临界转速系数，见表210，本题取，CF9273CF3250398791CRNMIN/5234I/6103AXRN即，所以丝杠工作时不会发生共振。MAXCR此外滚珠丝杠副还受值的限制，通常要求ND0MIN/10740RNDMI/17I/140430RRND55滚珠丝杠刚度验算滚珠丝杠在工作负载FN和转矩T共同作用下引起每个导程的变形量NM为0LCGJTPEAF2式中A丝杠截面积,；为丝杠的极惯性矩，；G为丝杠切214DCJ4132DJC需要CAD图纸，咨询QQ414951605或1304139763变模量，对钢；T为转矩。GPA38TN20DFTM式中为摩擦角，其正切函数值为摩擦系数；卫平均工作载荷MFN542034TAN1024763按最不利的情况取（其中）MF4121206GDTPEJTPEAFLC4922329308183508261437M079则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为MPLL85410795320通常要求丝杠的导程误差小于其传动精度的1/2，即LL21该丝杠的满足上式，所以其刚度可以满足要求。56滚珠丝杠效率验算滚珠丝杠副的传动效率为9470234TANTAN要求在9095之间，所以该丝杠副合格。经上述计算验算，FC1401025各项性能均符合题目要求，所以合格。57Z向电机选型最大静转矩选择依据文献实用机床设计手册上，有（1）对于在最大工作条件下工作时所需要电机最大静转矩为305031MAX切MJ1853076NCM（2）对于空载起动时所需要的电机最大静转矩为95102MAX起MJ36NCM由（1）和（2）可知，以计算得恒大于所以就以作为选取AX1JM2MAXJ1MAXJM步进电机最大静转矩的依据。而初选的步进电机为110BF003，它的最大静转矩为MAX1689JNCM所以初选的步进电机型号符合要求。7步进电机动载荷矩频特性和运行矩频特性由数控技术得动矩频特性PVF601MAXAX25014167HZ运行矩频特性PSEVF6其中最大工作条件下的进给速度，可取最高进给速度EMIN的，现取中间值，即。MAX25INV312AX7146I2SV所以2431EF1046HZ由步进电机110BF004的矩频特性和运行矩频特性参数可以看出所选步进电机在起动时力矩是满足要求的。所以最终就确定步进电机的型号为110BF004反应式步进电动机。需要CAD图纸，咨询QQ414951605或1304139763第6章焊头设计61焊头设计机械中提供驱动的装置和方式很多，如电机驱动、液压驱动、气压驱动等，各种驱动方式有其自身的特点，在工业焊接机中液压和气压驱动应用很广泛，有些焊接机则同时采用多种驱动方式，这都视不同焊接机的特点和要求所定。比较这些驱动方式的特点，丛中选择适合移动丝杠的驱动方式。电机驱动丝杠可以避免电能变为压力能的中间环节，效率比液压和气压驱动要高。电机系统将电动机、测速机、编码器以及制动器组装在依次加工的课题里，使得整个电机系统体积小，可靠性和通用性也得到很大的提高。另外，电动机根据运行距离及电机的脉冲当量算出脉冲数，将数据输入计算机，可以达到非常高的位姿准确度。而液压和气压驱动系统组成机构烦琐，维护不方便，液压源和气压源装置体积大，对于移动焊接机来说也是个无法实现的问题，对于移动焊接机操作机械手臂所要求的位置精度，液压和气压驱动也很难满足。综上所述，本文选择电机驱动丝杠传动进给的驱动方式。焊头的缓冲装置如下图弹簧有缓冲等3262自动点焊设计焊接操作机中，烙铁的上下移动由丝杠控制，平面运动由X/Y轴两路步进电机控制，焊接速度采用单片机脉宽控制，位置显示采用位移传感器控制。其中，单片机控制焊接过程，键盘控制输入参数，LCD动态显示操作当前状态。平面运动控制系统由三部分构成单片机、驱动器、步进电机。单片机用于将运动指令下达给驱动器，同时检测和显示运动状态，运动控制器根据主机的运动命令对各轴电机驱动系统发出脉冲/方向命令，并对I/O口和其他信号进行管理。驱动器的作用是根据控制器发来的脉冲/方向指令控制电机线圈的电流以及相应的电磁场和电磁力矩，从而使得电机转轴执行与脉冲/方向指令相对应的转动，步进电机配步进驱动器。执行电机在驱动器的推动下，通过转轴的旋转来控制机械装置（运动轴）的位置和速度。结构框图硬件系统主要由中央处理单元、反馈单元、焊接单元、按键控制单元、LCD显示单元五个部分组成。如下面模拟框图所示需要CAD图纸，咨询QQ414951605或1304139763第7章成本设计滚珠丝杠副速选的基本原则种类的选择目前滚珠丝杠副的性价比已经相当高，无特别大的载荷要求时，都选择滚珠丝杠副，它具有价格相对便宜，效率高，精度可选范围广、尺寸标准化安装方便等优点。在精度要求不是太高时，通常选择冷轧滚珠丝杠副，以便降低成本；在精度要求高或载荷超过冷轧丝杠最大规格额定载荷时需选择磨制或旋铣滚珠丝杠副。不管何类滚珠丝杠副，螺母的尺寸尽量在系列规格中选择，以降低成本缩短货期。精度级别的选择滚珠丝杠副在用于纯传动时，通常选用“T”类（即机械手册中提到的传动类），其精度级别一般可选“T5”级（周期偏差在1丝以下），“T7”级或“T10”级，其总长范围内偏差一般无要求（可不考虑加工时温差等对行程精度的影响，便于加工）。因而，价格较低（建议选“T7”，且上述3种级别的价格差不大）；在用于精密定位传动（有行程上的定位要求）时，则要选择“P”类（即机械手册中提到的定位类），精度级别要在“P1”、“P2”、“P3”、“P4”、“P5”级（精度依次降低），其中“P1”、“P2”级价格很贵，一般用于非常精密的工作母机或要求很高的场合，多数情况下开环使用（非母机），而“P3”、“P4”级在高精度机床中用得最多、最广，需要很高精度时一般加装光栅，需要较高精度时开环使用也很好，“P5”则使用大多数数控机床及其改造，如数控车，数控铣、镗，数控磨以及各种配合数控装置的传动机构，需要时也可加装光栅（因“5”级的“任意300MM行程的偏差为0023”，且曲线平滑，在很多实际案例中，配合光栅效果非常好）。规格的选择首先当然是要选有足够载荷（动载和静载）的规格。根据使用状态，选择符合条件的规格。同时（重点），如果选用的是磨制或旋铣滚珠丝杠副（冷轧的不需要考虑长径比），要估算长径比（丝杠总长除以螺纹公称直径的比值），但因长度在设计时已确定，在规格的确定上需要调整，原则上使其长径比小于50，（理论上长径比越小越好，对“P”类丝杠而言，长径比越小越利于加工和保证各项形位公差，故单位价格越便宜）。所以“规格越小不等于越便宜”。预紧方式的选择对于纯传动的情况，一般要求传动灵活，允许有一定返向间隙（不大，一般为几丝），多选用单螺母，它价格相对便宜、传动更灵活；对于不允许有返向间隙的精密传动的情况，则需选择双螺母预紧，它能调整预紧力的大小，保持性34好，并能够重复调整；另外，在行程空间受限制的情况下，也可选用变位导程预紧（俗称错距预紧），该方式预紧力较小，且难以重复调整，一般不选。导程的选择选择导程跟所需要的运动速度、系统等有关，通常在4、5、6、8、10、12、20中选择，规格较大，导程一般也可选择较大（主要考虑承载牙厚）。在速度满足的情况下，一般选择较小导程（利于提高控制精度）；对于要求高速度的场合，导程可以超过20，对磨制丝杠而言导程一般可做到约等于公称直径（受磨削螺旋升角限制），如32（3232）、40（4040）等，当然也可以更大（非磨削，但极少考虑）。导程越大，同条件下旋转分力越大，周期误差被放大，速度越快。故一般速度很高的场合要求的是灵活，而放弃部分精度诉求，对间隙要求意义变小（导程精度偏差增大），因此，大导程丝杠一般都是单螺母。完整的滚珠丝杠副设计选型，除了要考虑传动行程（间接影响其他性能参数）、导程（结合设计速度和马达转速选取）、使用状态（影响受力情况），额定载荷（尤其是动载荷将影响寿命）、部件刚度（影响定位精度和重复定位精度）、安装形式（力系组成和力学模型）、载荷脉动情况（与静载荷一同考虑决定安全性），形状特性（影响工艺性和安装）等因素外，还需要对所选的规格的重复定位精度、定位精度、压杆稳定性、极限转速、峰值静载荷以及循环系统极限速率（DN值）等进行校核，进行修正选择后才能得到完全适用的规格，进而确定马达、