變位器工裝設(shè)計(jì)版

1、變位器工裝設(shè)計(jì)doc版變位器工裝設(shè)計(jì)doc版西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）第I頁(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）0.1t普通座式焊接變 位機(jī)年級(jí):2002級(jí)學(xué)號(hào)：姓名專業(yè):材料加工工程 指 導(dǎo)老師：2006年6月院系材料科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)材料加工工程 年級(jí)2002級(jí)姓名賀有旭題目0.1t普 通座式焊接變位機(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)指導(dǎo)教師（簽章）評(píng)閱人評(píng)語(yǔ)評(píng)閱人（簽章）成績(jī)答辯委員會(huì)主任（簽 章）年 月 日西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）第62頁(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)班級(jí)材料025班學(xué)生姓名賀 有 旭學(xué)號(hào)20023237發(fā)題日期：2006年3月10日完成日期：6月15日題目0.1t普通座式焊接變位機(jī)1、本論

2、文的目的、意義 焊接變位機(jī)是將工件回轉(zhuǎn)、傾斜，以便使工件 上的焊縫至于水平和船形位置的機(jī)械裝置，主要用于機(jī)架、 機(jī)座、機(jī)殼等非長(zhǎng)形工件的焊接。座式焊接變位機(jī)是應(yīng)用最廣的一種焊接變位機(jī)，載重量 一般為150噸，本設(shè)計(jì)主要進(jìn)行 0.1t的普通座式焊接變位 機(jī)的設(shè)計(jì)，該裝備是以電動(dòng)機(jī) 一減速機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)并傾 斜的焊接變位機(jī)械，是適應(yīng)相關(guān)工件焊接需要而由現(xiàn)的焊接 設(shè)備。2、學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù):（1）設(shè)計(jì)圖紙A0當(dāng)量大于3張；（2）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一 份；（3）英文翻譯一份； （4）設(shè)計(jì)日志一份 3、論文 各部分內(nèi)容及時(shí)間分配：（共15周）第一部分 查閱文獻(xiàn)及調(diào)研 （1周）第二部分總 體設(shè)計(jì)方案的比較論證及

3、擬定（2周）第三部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算校核、修改（3周）第四部分繪制設(shè)備機(jī)構(gòu)及零部 件圖（8周）第五部分畢業(yè)論文的撰寫(xiě)（2周）評(píng)閱及答辯（周）備注指導(dǎo)教師：年 月 日審批人：年 月 日摘要焊接變位機(jī)是一種焊接輔助設(shè)備，它與焊 接操作機(jī)、焊接滾輪架并稱為焊接輔助設(shè)備中三大機(jī)。焊接變位機(jī)是應(yīng)焊接行業(yè)的機(jī)械化、自動(dòng)化發(fā)展需要而產(chǎn) 生的。焊接變位機(jī)作為一種焊接配套設(shè)備，用于管子橫向?qū)雍?接，管子與法蘭內(nèi)外環(huán)縫焊接，管子對(duì)管子全位置焊接。焊接變位機(jī)可水平翻轉(zhuǎn)角度，通過(guò)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)及翻轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)使工件上焊縫處于最理想的位置進(jìn)行焊接，從而大大提高 焊縫質(zhì)量，減輕焊工勞動(dòng)強(qiáng)度，尤其是適合焊接各種軸類、 盤(pán)類

4、、筒體等回轉(zhuǎn)工件的理想設(shè)備。本設(shè)計(jì)分析了解國(guó)內(nèi)外焊接變位機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r、以及焊 接變位機(jī)在焊接機(jī)器人中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了一種0.1噸小型座式焊接變位機(jī)。該變位機(jī)具有兩個(gè)自由度，有兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)裝 置?？梢苑奖銓?shí)現(xiàn)工件的旋轉(zhuǎn)和傾斜翻轉(zhuǎn)，從而能使焊縫變化 到平焊位置或 船形”位置。文中對(duì)驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算、機(jī)架的設(shè)計(jì)進(jìn)行了說(shuō)明，尤其是對(duì) 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行了重點(diǎn)說(shuō)明。本焊接變位機(jī)采用直流電機(jī)一減速機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)并傾斜，具有運(yùn)動(dòng)精度高、慣量小、制動(dòng)性和穩(wěn)定性好，可實(shí) 現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，方便實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。批量生產(chǎn)可獲得比較高的經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞：焊接變位機(jī)；變位自由度； 焊接輔機(jī)；焊接自動(dòng)化設(shè)備；Abstra

5、ct Welding positioner is a kind of welding auxiliary equipment, it was known as the three planes in welding auxiliary equipment with welding manipulator, welding roller bed. Welding positioner was designed with the development of welding industry mechanization, and automation. As a welding auxiliary

6、 machine, welding positioner was used in pipe ' s landscape orientation welding, pipe and flange inside and outside central linking welding, pipe welding in all location. Though the gyration and retroflexion of the workbench, the welding positioner can make the welding line to an idealposition,

7、which can improve the quality of the welded joint, reduce welder' s workload. It is ideal equipment especially fit to weld the kinds of workpiece, just like the shaft, tray, canister, and so on. By understanding the welding positioner s development in domestic and overseas, and the positioner us

8、ed in welding robot is described in the paper. A small block 0.1 ton s of welding positioner is designed. The positioner has two freedoms of motions and two unattached formula driving device and gearing. It can easily achieve the gyration and theinclination of the workpiece, thereby changing welding

9、 seam todownhand position or“ ship formposition. the count of drivingpower is calculated, the framework of the welding positioner isdesigned, especially the gearing. This welding positioner usedDC motor and slowdownplane to drive the workbench togyration or inclination. Ithas some advantages, such a

10、s ahigh-precision movement,inertia small, good braking andstability. It also can easilyachieve stepless speed regulation,positive or negative turns.Because of its notables economicbenefit, if it would been produced largely. Key words: weldingpositioner, freedom of deflection , welding auxiliary mach

11、ine , welding automatic equipment.目錄 第一章 緒論 1 1.1 設(shè)計(jì)焊接變位機(jī)的意義1 1.2國(guó)內(nèi)外焊接變位機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)介1 1.3我國(guó)焊接輔助設(shè)備簡(jiǎn)介3 1.3.1我國(guó)焊接輔助設(shè)備的發(fā)展歷程3 1.3.2焊接輔助設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì) 4 1.4關(guān)于焊接機(jī)器人5 1.4.1國(guó)內(nèi)焊接機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展5 1.4.2我國(guó)焊接機(jī)器人的應(yīng)用狀況5 1.4.3應(yīng)用焊接機(jī)器人的意義6 1.4.4我國(guó)焊接機(jī)器人應(yīng)用工程7 1.4.5焊接機(jī)器人的最新應(yīng)用技術(shù)8 1.5關(guān)于焊接變位機(jī)的幾個(gè)基本定義9 1.5.1焊接變位機(jī)的定義91.5.2主自由度及全功能焊接變位機(jī)9 1.5.3焊接變位機(jī)

12、的變位自由度10 1.5.4變位機(jī)的第一主參數(shù) -額定負(fù)荷10 1.6 焊接變位機(jī)的分類11 1.6.1焊件變位機(jī)的類型11 1.6.2焊機(jī)變位機(jī)械的類型13 1.6.3焊工變位機(jī)的類型14 1.7幾種常見(jiàn)的焊件變位機(jī)的類型及特點(diǎn) 14 1.8設(shè)計(jì)本焊接變位機(jī)的 目的和意義16第2章 總體設(shè)計(jì)17 2.1本焊接變位機(jī)總體 設(shè)計(jì)及適用范圍17 2.2設(shè)計(jì)方案的確定17第3章 傳動(dòng)部 分設(shè)計(jì)21 3.1傳動(dòng)部分的總體設(shè)計(jì)要求 21 3.2傳動(dòng)系統(tǒng)的 分析和擬定21 3.3本焊接變位機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定23 3.3.1工作臺(tái)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)23 3.3.2工作臺(tái)傾斜系統(tǒng) 23 3.4電動(dòng)機(jī)的選 擇24 3.4.

13、1電動(dòng)機(jī)類型的選擇 24 3.4.2電動(dòng)機(jī)功率的確定 27 3.4.3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的驗(yàn)證 33 3.5傳動(dòng)比的擬定及確定34 3.5.1總傳動(dòng)比的確定34 3.5.2各級(jí)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比的分配343.5.3.計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)36 3.6蝸輪、蝸桿的選擇及校核38 3.6.1蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)38 3.6.2蝸桿頭數(shù)和蝸 輪齒數(shù)的選擇39 3.6.3蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 40 3.7齒輪的設(shè)計(jì)與校核42 3.7.1工作臺(tái)傾斜機(jī)構(gòu)中的齒輪的設(shè)計(jì)與校核42 3.8諧波齒輪減速器的選擇44 3.9軸的設(shè)計(jì)與校核 473.9.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 47 3.9.2軸的初估47 3.9.3軸的強(qiáng)度 校核

14、48 3.10軸承的選擇與校核52 3.10.1軸承的選擇 523.10.2軸承的校核52第4章 機(jī)架的設(shè)計(jì)55 4.1機(jī)架的設(shè) 計(jì)55 4.2機(jī)架焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 56 4.2.1機(jī)架應(yīng)用焊接結(jié)構(gòu)存 在的問(wèn)題56 4.2.2焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)措施 57結(jié)論58致 明f 59 參考文獻(xiàn)60第一章緒論1.1設(shè)計(jì)焊接變位機(jī)的意義焊接技術(shù)自發(fā)明至今已有百余年的歷史，工業(yè)生產(chǎn)中的一切重要 產(chǎn)品，如航空、航天及核能工業(yè)中產(chǎn)品的生產(chǎn)制造都離不開(kāi) 焊接技術(shù)。其焊接質(zhì)量的好壞直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，直接影響整 機(jī)性能。所以改進(jìn)焊接技術(shù)，提高焊接質(zhì)量對(duì)工業(yè)現(xiàn)代化起著重要 的作用，其中提高焊接機(jī)械化、自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)焊接

15、工藝 及裝備的現(xiàn)代化是改進(jìn)焊接質(zhì)量的一個(gè)重要方面，一般來(lái)說(shuō) 焊件的質(zhì)量比較重，靠人工改變焊縫位置很不容易，且效率 十分低下。這樣在焊接生產(chǎn)中，就會(huì)遇到焊接變位及選擇合適的焊接 位置的情況，針對(duì)這一實(shí)際需要，人們就設(shè)計(jì)研制了焊接變 位機(jī)，選擇合適的變位機(jī)能將被焊工件的各類焊縫轉(zhuǎn)動(dòng)到最 佳位置，從而避免立焊、仰焊，提高焊接質(zhì)量及生產(chǎn)效率。變位機(jī)可以使工件上的接縫處于理想的船形位置或平焊 位置進(jìn)行焊接，是提高焊接效率和質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度的有 效廉價(jià)工具。另外，選擇合適的變位機(jī)能降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度及生產(chǎn)成 本，加強(qiáng)安全文明生產(chǎn)，有利于現(xiàn)場(chǎng)管理。在我國(guó)，焊接變位機(jī)也已悄然成為制造業(yè)的一種不可缺 少的設(shè)備

16、，在焊接領(lǐng)域把它劃為焊接輔機(jī)，它與焊接操作機(jī)、滾輪架并稱為焊接輔機(jī)中三大機(jī)。近十年來(lái)，這一產(chǎn)品在我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)，有了較大的 發(fā)展，獲得了廣泛的應(yīng)用。就型式系列和品種規(guī)格而言，已問(wèn)世的，約有十余個(gè)系列，百余品種規(guī)格，正在形成一個(gè)小行業(yè)。1.2 國(guó)內(nèi)外焊接變位機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)介一般說(shuō)來(lái)，生產(chǎn)焊接操作機(jī)、滾輪架、焊接系統(tǒng)及其他焊接設(shè)備的廠家，大都生產(chǎn) 焊接變位機(jī)，生產(chǎn)焊接機(jī)器人的廠家，大都生產(chǎn)機(jī)器人配套 的焊接變位機(jī)。但是，以焊接變位機(jī)為主導(dǎo)產(chǎn)品的企業(yè)，非常少見(jiàn)。德國(guó)Severt公司，美國(guó) Aroson公司，我國(guó)天津鼎盛工程 機(jī)械有限公司等，算是比較典型的生產(chǎn)焊接變位機(jī)的企業(yè)。德國(guó)的CLOOS、奧地利Ig

17、m、日本松下機(jī)器人公司等， 都 生產(chǎn)與機(jī)器人配套伺服控制的焊接變位機(jī)。美國(guó)Aroson公司生產(chǎn)的焊接設(shè)備有焊接變位機(jī)、操作機(jī)、 滾輪架等，可稱世界之最。這個(gè)公司生產(chǎn)的焊接變位機(jī)，主要類型為傾翻一回轉(zhuǎn)式、傾翻一回轉(zhuǎn)升降式、雙座雙回轉(zhuǎn)式，雙座單回轉(zhuǎn)式和雙座單 回轉(zhuǎn)升降式。其承載能力范圍為11 kg1810噸。德國(guó)LCOOS公司是國(guó)際上生產(chǎn)焊接設(shè)備的大型公司之" O生產(chǎn)焊接機(jī)器人、焊機(jī)等產(chǎn)品。也生產(chǎn)作為焊接機(jī)器人外部軸的焊接變位機(jī)。在我國(guó)，除可見(jiàn)到與焊接機(jī)器人系統(tǒng)配套進(jìn)口的L型雙回轉(zhuǎn)式、傾翻-回轉(zhuǎn)式和單回轉(zhuǎn)式變位機(jī)外， 還生產(chǎn)臥式單坐單 回轉(zhuǎn)WPV、立式單回轉(zhuǎn) RR502以及各種多軸焊接機(jī)

18、器人配 套的變位機(jī)，如立式多工位 2XE卜式單回轉(zhuǎn) R-WPV 2型（3 軸）、立式多工位2XC型雙回轉(zhuǎn)式 R- WPV2-CD （5自由度）、 立式多工位2X傾翻-回轉(zhuǎn)GR-WPK 2 （5軸）、立式多工位 2X 傾翻-回轉(zhuǎn) 釁回移動(dòng)轉(zhuǎn)式 GR-WPK 2-CD （ 9軸）等。日本松下公司也是機(jī)器人制造公司。這個(gè)公司生產(chǎn)的機(jī)器人外部設(shè)備 一焊接變位機(jī)有12個(gè)系 列。他們把傳動(dòng)裝置、機(jī)座、夾具體等作成了標(biāo)準(zhǔn)模塊，集合 而成產(chǎn)品系列。80年代初期我國(guó)生產(chǎn)的焊接裝備大多是較簡(jiǎn)單的焊接操 作機(jī)、滾輪架、變位機(jī)、翻轉(zhuǎn)機(jī)和回轉(zhuǎn)平臺(tái)等， 成套性較差、 自動(dòng)化程度低，只能算作機(jī)械化的焊接設(shè)備。目前焊接變位機(jī)

19、已系列化生產(chǎn)，最大承載能力達(dá)100t,每年都有各種汽車(chē)、機(jī)車(chē)、工程機(jī)械部件焊接用大、中型單面回轉(zhuǎn)和雙面回轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)機(jī)投運(yùn)?，F(xiàn)在我國(guó)生產(chǎn)焊接變位機(jī)的廠家已經(jīng)不少，但大都不成規(guī)模。以變位機(jī)為主導(dǎo)產(chǎn)品發(fā)展起來(lái)的企業(yè)，尚未形成，企業(yè)應(yīng) 用焊接變位機(jī)也較少。天津鼎盛工程機(jī)械有限公司、無(wú)錫市陽(yáng)通機(jī)械設(shè)備有限公 司、長(zhǎng)沙海普公司、威達(dá)自動(dòng)化焊接設(shè)備公司等單位生產(chǎn)的 變位機(jī)在國(guó)內(nèi)占有較大市場(chǎng)。到2000年，國(guó)內(nèi)已開(kāi)發(fā)的變位機(jī)產(chǎn)品約70余品種規(guī)格?？梢?jiàn)，國(guó)內(nèi)焊接變位機(jī)的發(fā)展空間還很大，主要向精密化、大型化、功能多樣化、智能化和集成化方向發(fā)展1。1.3 我國(guó)焊接輔助設(shè)備簡(jiǎn)介1.3.1我國(guó)焊接輔助設(shè)備的發(fā)展歷程焊接輔助

20、設(shè)備與器具制造行業(yè)自設(shè)立以來(lái)在整個(gè) 焊接行業(yè)中占有重要地位，并受到業(yè)內(nèi)人士的高度重視。十五年來(lái)我國(guó)焊接輔助設(shè)備與器具制造行業(yè)在原有基礎(chǔ) 上有了較快的發(fā)展，焊接輔助設(shè)備品種已從傳統(tǒng)的三大機(jī)- 焊接操作機(jī)、變位機(jī)、滾輪架擴(kuò)大到各種焊接專用成套設(shè)備， 機(jī)器人工作站配套設(shè)備、焊接生產(chǎn)線和柔性焊接生產(chǎn)系統(tǒng)等。從事焊接裝備設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高。焊接輔助設(shè)備確切的名稱應(yīng)為焊接工藝裝備。凡生產(chǎn)焊接結(jié)構(gòu)的加工設(shè)備和裝置均屬于焊接工藝裝備， 其中包括備料設(shè)備，焊接裝配工夾具，焊接變位機(jī)械、焊件 后處理設(shè)備等。與焊接工序直接有關(guān)的焊接工藝裝備主要有坡口加工設(shè) 備，焊接裝配工夾具、

21、焊接變位機(jī)，焊接操作機(jī)、專用成套 焊接設(shè)備，機(jī)器人工作站和焊接生產(chǎn)線等。我國(guó)焊接工藝裝備制造行業(yè)起步較晚，直到二十世紀(jì)70年代初才在上海、成都、長(zhǎng)春等地陸續(xù)建成一批專門(mén)生產(chǎn)焊接工藝裝備的制造廠。進(jìn)入80年代，隨著國(guó)內(nèi)焊接工藝裝備需用量的日益增長(zhǎng)， 各地又相繼成立了多家中小型焊接裝備生產(chǎn)廠。近期又新建成或改建具有一定規(guī)模的焊接裝備生產(chǎn)企業(yè)。迄今，我國(guó)已有24家焊接裝備生產(chǎn)企業(yè)，年產(chǎn)量 2000萬(wàn) 元以上的已有10多家。有些企業(yè)發(fā)展速度較快，并已具有較大的規(guī)模，奧些焊接裝 備已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。在焊接裝備的品種、技術(shù)特性方面，80年代初期我國(guó)生產(chǎn)的焊接裝備大多是較簡(jiǎn)單的焊接操作機(jī)、滾輪架、變位機(jī)、翻轉(zhuǎn)

22、機(jī)和回轉(zhuǎn)平臺(tái)等，成套性較差、自動(dòng)化程度低。80年代后期，由于大量引進(jìn)了國(guó)外較先進(jìn)的成套焊接裝 備，促進(jìn)了國(guó)產(chǎn)焊接裝備的技術(shù)進(jìn)步，無(wú)論是裝備的成套性、自動(dòng)化程度還是設(shè)備的精度和制造質(zhì)量都有不同程度的提局。在焊接裝備的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)中廣泛采用了當(dāng)代較先進(jìn) 的交流電機(jī)變頻調(diào)速、直流電機(jī)的可控硅調(diào)速，PLC可編程控制器、伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、 微機(jī)和工業(yè)計(jì)算機(jī)控制等。焊接裝備的自動(dòng)化程度有了較大的提高。焊接操作機(jī)可按用戶的需要配備焊縫自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)和工 業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)。1.3.2焊接輔助設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)為適應(yīng)世界焊接輔助設(shè)備行業(yè)的發(fā)展，提高我國(guó)焊接輔助設(shè)備的技術(shù)水平，焊接輔 助設(shè)備將要向如下五個(gè)方向發(fā)展

23、2:1.精密化 精密化的內(nèi)涵包括高精度、高質(zhì)量和高可靠性。 從設(shè)備外觀上看有些焊接裝備幾乎接近于精密金屬切削機(jī)床，在精度要求上，以焊接機(jī)器人配套的焊接變位機(jī)為例， 最高的重復(fù)定位精度為 d0.05mm,機(jī)器人和精密操作機(jī)的行 走機(jī)構(gòu)定位精度為 ±0.1mm,移動(dòng)速度的控制精度為 W.1%。2 .大型化 焊接裝備的大型化是焊接結(jié)構(gòu)向高參數(shù)、重 型化和大型化發(fā)展的需要。如重型厚壁容器焊接中心的立柱橫梁操作機(jī)的最大規(guī)格 已達(dá) 12.5m X10m。龍門(mén)式操作機(jī)的規(guī)格為 8 mx 8m。大型造船廠使用的門(mén)架式鋼板縱縫焊機(jī)最大行程為12m o集裝箱外殼整體組裝焊接中心門(mén)架式操作機(jī)的工作行程達(dá)

24、16m。重型H型鋼和箱型梁生產(chǎn)線占地面積可達(dá)整個(gè)車(chē)間。3 .多功能化 為充分發(fā)揮自動(dòng)化焊接設(shè)備的效率，一臺(tái) 焊接裝備可按工藝要求裝備各種焊頭，如單絲和多絲埋弧 焊，單絲或雙絲窄間隙埋弧焊頭，MIG/MAG 焊頭和帶極堆焊頭等，與滾輪架，變位器或翻轉(zhuǎn)機(jī)配套可以完成筒體內(nèi) 外縱環(huán)縫，封頭拼接縫，內(nèi)壁堆焊、大直徑接管環(huán)縫焊接等。4 .數(shù)字化 焊接裝備的數(shù)字化控制雖然比傳統(tǒng)的金屬切 削加工復(fù)雜得多，但實(shí)施數(shù)字控制的意義則更為重要，不僅 提高了效率而且確保了批量生產(chǎn)過(guò)程中穩(wěn)定的焊接質(zhì)量還 改善了操作環(huán)境。目前在焊接裝備控制系統(tǒng)中， 采用PLC可編程控制器已成 為最普通的控制器件，為提高焊接裝備自動(dòng)控制的

25、功能和精 度已開(kāi)始采用基于 PC機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)和直接數(shù)字控制系 統(tǒng)，同時(shí)也為焊接裝備的網(wǎng)絡(luò)化控制和管控一體化提供了可 能。5 .智能化和集成化 焊接裝備的智能化控制是焊接過(guò)程 自動(dòng)控制的高級(jí)形式，通過(guò)各種專用的計(jì)算機(jī)軟件可按原始工件和焊接參數(shù)對(duì)焊接工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選擇對(duì)于厚壁接頭、智能化控制可根據(jù)實(shí)測(cè)接頭的幾何尺寸自 動(dòng)編制焊接程序和焊接工藝參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的全自動(dòng) 化。1.4 關(guān)于焊接機(jī)器人 1.4.1國(guó)內(nèi)焊接機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展 我國(guó)開(kāi)發(fā)工業(yè)機(jī)器人晚于美國(guó)和日本，起于20世紀(jì)70年代，早期是大學(xué)和科研院所的自發(fā)性的研究。到80年代中期，全國(guó)沒(méi)有一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人問(wèn)世。而在國(guó)外，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)

26、是個(gè)非常成熟的工業(yè)產(chǎn)品，在 汽車(chē)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。鑒于當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)外形勢(shì)，國(guó)家七五”攻關(guān)計(jì)劃將工業(yè)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)列入了計(jì)劃，對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了攻關(guān)，特別是把 應(yīng)用作為考核的重要內(nèi)容，這樣就把機(jī)器人技術(shù)和用戶緊密 結(jié)合起來(lái)，使中國(guó)機(jī)器人在起步階段就瞄準(zhǔn)了實(shí)用化的方 向。與此同時(shí)于1986年將發(fā)展機(jī)器人列入國(guó)家 “863高科技計(jì) 劃。在國(guó)家“863計(jì)劃實(shí)施五周年之際，鄧小平同志提由了發(fā)展高科技，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”的目標(biāo)。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)發(fā)展的推動(dòng)下，以及對(duì)機(jī)器人技術(shù)研究的技術(shù) 儲(chǔ)備的基礎(chǔ)上，863主題專家組及時(shí)對(duì)主攻方向進(jìn)行了調(diào)整 和延伸，將工業(yè)機(jī)器人及應(yīng)用工程作為研究開(kāi)發(fā)重點(diǎn)之一，提由了以應(yīng)用帶動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)和

27、基礎(chǔ)研究的發(fā)展方針，以后又 列入國(guó)家八五”和九五”中。經(jīng)過(guò)十幾年的持續(xù)努力，在國(guó)家的組織和支持下，我國(guó)焊 接機(jī)器人的研究在基礎(chǔ)技術(shù)、控制技術(shù)、關(guān)鍵元器件等方面 取得了重大進(jìn)展，并已進(jìn)入使用化階段，形成了點(diǎn)焊、弧焊 機(jī)器人系列產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)小批量生產(chǎn)。1.4.2 我國(guó)焊接機(jī)器人的應(yīng)用狀況我國(guó)焊接機(jī)器人的應(yīng)用主要集中在汽車(chē)、摩托車(chē)、工程機(jī)械、鐵路機(jī)車(chē)等幾個(gè)主 要行業(yè)。汽車(chē)是焊接機(jī)器人的最大用戶，也是最早用戶。早在70年代末，上海電焊機(jī)廠與上海電動(dòng)工具研究所， 合作研制的直角坐標(biāo)機(jī)械手，成功地應(yīng)用于上海牌轎車(chē)底盤(pán) 的焊接。汽”是我國(guó)最早引進(jìn)焊接機(jī)器人的企業(yè)， 1984起先后從 KUKA公司引進(jìn)了 3

28、臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人，用于當(dāng)時(shí) 紅旗牌”轎車(chē) 的車(chē)身焊接和 解放牌”車(chē)身頂蓋的焊接。1986年成功將焊接機(jī)器人應(yīng)用于前圍總成的焊接，并于1988年開(kāi)發(fā)了機(jī)器人車(chē)身總焊線。80年代末和90年代初，德國(guó)大眾公司分別與上海和一汽 成立合資汽車(chē)廠生產(chǎn)轎車(chē)，雖然是國(guó)外的二手設(shè)備，但其焊 接自動(dòng)化程度與裝備水平，讓我們認(rèn)識(shí)到了與國(guó)外的巨大差 距。隨后二汽在貨車(chē)及輕型車(chē)項(xiàng)目中都引進(jìn)了焊接機(jī)器人?？梢哉f(shuō)90年代以來(lái)的技術(shù)引進(jìn)和生產(chǎn)設(shè)備、工藝裝備的 引進(jìn)使我國(guó)的汽車(chē)制造水平由原來(lái)的作坊式生產(chǎn)提高到規(guī) ?；a(chǎn)，同時(shí)使國(guó)外焊接機(jī)器人大量進(jìn)入中國(guó)。由于我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展帶動(dòng)了工程機(jī)械行業(yè) 的繁榮，工程機(jī)械行業(yè)也成為

29、較早引用焊接機(jī)器人的行業(yè)之" O近年來(lái)由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，能源的大量需求，與能 源相關(guān)的制造行業(yè)也都開(kāi)始尋求自動(dòng)化焊接技術(shù)，焊接機(jī)器 人逐漸嶄露頭角。鐵路機(jī)車(chē)行業(yè)由于我國(guó)貨運(yùn)、客運(yùn)、城市地鐵等需求量的 不斷增加，以及列車(chē)提速的需求，機(jī)器人的需求一直處于穩(wěn) 步增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。進(jìn)入21世紀(jì)由于國(guó)外汽車(chē)巨頭的不斷涌入，汽車(chē)行業(yè)迅 猛發(fā)展，我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的機(jī)器人安裝臺(tái)數(shù)迅速增加，2002、2003、2004年每年都有近千臺(tái)的數(shù)量增長(zhǎng)。目前在我國(guó)應(yīng)用的機(jī)器人主要分日系、歐系和國(guó)產(chǎn)三種。日系中主要有安川、 OTC、松下、FANUC、不二越、川崎 等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國(guó)的 KUKA、CLOOS

30、、瑞典的 ABB、意 大利的COMAU及奧地利的IGM公司。國(guó)產(chǎn)機(jī)器人主要是沈陽(yáng)新松機(jī)器人公司產(chǎn)品。目前在我國(guó)應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人中，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的數(shù)量不 足100臺(tái)，特別是近兩年新安裝的機(jī)器人焊接系統(tǒng)中已經(jīng)看 不到中國(guó)機(jī)器人的身影，雖然我國(guó)已經(jīng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 焊接機(jī)器人系列產(chǎn)品，但卻不能批量生產(chǎn)，形成規(guī)模2。1.4.3 應(yīng)用焊接機(jī)器人的意義焊接機(jī)器人之所以能夠占據(jù)整個(gè)工業(yè)機(jī)器人總量的 40%以上，與焊接這個(gè)特殊的行業(yè) 有關(guān)，焊接作為工業(yè) 裁縫工是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的加工 手段，同時(shí)由于焊接煙塵、弧光、金屬飛濺的存在，焊接的 工作環(huán)境又非常惡劣，焊接質(zhì)量的好壞對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起決定性 的影響。歸納起來(lái)

31、采用焊接機(jī)器人有下列主要意義：(1)穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，保證其均一性。焊接參數(shù)如焊接電流、電壓、焊接速度及焊接干伸長(zhǎng)度等 對(duì)焊接結(jié)果起決定作用。采用機(jī)器人焊接時(shí)對(duì)于每條焊縫的焊接參數(shù)都是恒定的， 焊縫質(zhì)量受人的因素影響較小，降低了對(duì)工人操作技術(shù)的要求，因此焊接質(zhì)量是穩(wěn)定的。而人工焊接時(shí)，焊接速度、干伸長(zhǎng)等都是變化的，因此很 難做到質(zhì)量的均一性。(2)改善了工人的勞動(dòng)條件。采用機(jī)器人焊接工人只是用來(lái)裝卸工件，遠(yuǎn)離了焊接弧 光、煙霧和飛濺等，對(duì)于點(diǎn)焊來(lái)說(shuō)工人不再搬運(yùn)笨重的手工焊鉗，使工人從大強(qiáng)度的體力勞動(dòng)中解脫由來(lái)。(3)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。機(jī)器人沒(méi)有疲勞，一天可24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，另外隨著高速高效焊接

32、技術(shù)的應(yīng)用，使用機(jī)器人焊接，效率提高的更加 明顯。(4)產(chǎn)品周期明確，容易控制產(chǎn)品產(chǎn)量。機(jī)器人的生產(chǎn)節(jié)拍是固定的，因此安排生產(chǎn)計(jì)劃非常明 確。(5)可縮短產(chǎn)品改型換代的周期，減小相應(yīng)的設(shè)備投資。可實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動(dòng)化。機(jī)器人與專機(jī)的最大區(qū)別就是他可以通過(guò)修改程序以適 應(yīng)不同工件的生產(chǎn)。1.4.4 我國(guó)焊接機(jī)器人應(yīng)用工程焊接機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)是機(jī)器人技術(shù)、焊接技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)的融合，焊接機(jī)器人 能否在實(shí)際生產(chǎn)中得到應(yīng)用，發(fā)揮其優(yōu)越的特性，取決于人 們對(duì)上述技術(shù)的融合程度。經(jīng)過(guò)近10年的努力，我國(guó)在機(jī)器人焊裝夾具設(shè)計(jì)方面積 累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)，機(jī)器人周邊設(shè)備實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，具有年 產(chǎn)300余套焊接

33、機(jī)器人工作站的能力?？梢哉f(shuō)國(guó)內(nèi)的系統(tǒng)集成商在機(jī)器人工作站及簡(jiǎn)單的焊裝 線的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方面具有了與國(guó)外系統(tǒng)集成商抗衡的能力，近 幾年為國(guó)內(nèi)汽車(chē)零部件等企業(yè)提供了大量的機(jī)器人焊接系但是另外一個(gè)嚴(yán)重的事實(shí)是，我們還不具備制造高水平的 機(jī)器人成套焊裝線的能力。國(guó)內(nèi)幾大汽車(chē)廠的車(chē)身焊裝線都是由國(guó)外機(jī)器人系統(tǒng)集 成商設(shè)計(jì)制造的。作為焊接機(jī)器人的最大用戶，預(yù)計(jì)未來(lái)的10年我國(guó)汽車(chē)年產(chǎn)量要達(dá)到千萬(wàn)輛，現(xiàn)在的焊接裝備遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了生產(chǎn)需 求，對(duì)焊接裝備的需求量將大幅增加，焊裝生產(chǎn)線要求更加 自動(dòng)化和柔性化，以適應(yīng)多品種、小批量的生產(chǎn)要求，機(jī)器 人將大量應(yīng)用于焊接生產(chǎn)線中。1.4.5 焊接機(jī)器人的最新應(yīng)用技術(shù)（1） TCP（tool centerpoint工具中心點(diǎn)）自動(dòng)校零技術(shù) TCP自動(dòng)校零是用在機(jī)器 人焊接中的一項(xiàng)新技術(shù)，它的硬件設(shè)施是由一梯形固定支座 和一組激光傳感器組成。當(dāng)焊槍以不