焊接操作機設計方案

　　焊接操作機一般是與(yu) 焊接滾輪架、焊接變位機等組合使用的，多在些製造焊接之類的工廠使用，這種機器使用起來方便快捷，人隻需要在操控台操控它工作。這種高科技智能產(chan) 品是怎麽(me) 設計的呢？今天必威app手机下载重工帶我們(men) 來探究竟。
　　一、焊接操作機設計方案應遵循6大原則
　　1、工藝性
　　僅(jin) 有合理的結構設計而無良好的工藝性，必然導致操作機性能的降低和成本的提高。焊接操作機是種高精度、高集成度的自動機械係統，良好的加工和裝配工藝性是設計時要體(ti) 現的重要原則之。
　　2、高強度材料選用
　　由於(yu) 操作機從(cong) 手腕、小臂、大臂到機座是依次作為(wei) 負載起作用的，選用高強度材料時應以減輕零部件的質量為(wei) 準則。
　　3、可靠性
　　一般來說，元器件的可靠性應高於(yu) 部件的可靠性，而部件的可靠性應高於(yu) 整機的可靠性。可以通過概率設計方法設計出可靠度滿足要求的零件或結構，也可以通過係統可靠性綜合方法評定操作機係統的可靠性。焊接操作機因機構複雜、環節較多，可靠性問題顯得尤為(wei) 重要。
　　4、剛度設計
　　操作機設計中剛度是比強度更重要的問題，要使剛度大，必須恰當地選擇杆件剖麵形狀和尺寸，提高支承剛度和接觸剛度，合理地安排作用在臂杆上的力和力矩，盡量減少杆件的彎曲變形。
　　5、尺度規劃優(you) 化原則
　　當設計要求滿足定工作空間要求時，通過尺度優(you) 化以選定小的臂杆尺寸，這將有利於(yu) 焊接操作機剛度的提高，使運動慣量進步降低。
　　6、運動慣量
　　由於(yu) 焊接操作機運動部件多，運動狀態經常改變，必然產(chan) 生衝(chong) 擊和振動，采用小運動慣量原則，可增加操作機運動平穩性，提高操作機動力學性。為(wei) 此，在設計時應注意在滿足強度和剛度的前提下，盡量減小運動部件的質量，並注意運動部件對轉軸的質心配置。
　　二、焊接操作機設計方案的基本要求
　　1、工裝夾具應具備足夠的強度和剛度
　　夾具在生產(chan) 中投入使用時要承受多種力度的作用，所以工裝夾具應具備足夠的強度和剛度；
　　2、夾緊的可靠性
　　夾緊時不能破壞工件的定位位置和保證產(chan) 品形狀、尺寸符合圖樣要求。既不能允許工件鬆動滑移，又不使工件的拘束度過大而產(chan) 生較大的拘束應力；
　　3、焊接操作的靈活性
　　使用夾具生產(chan) 應保證足夠的裝焊空間，使操作人員有良好的視野和操作環境，使焊接生產(chan) 的過程處於(yu) 穩定的工作狀態；
　　4、便於(yu) 焊件的裝卸
　　操作時應考慮製品在裝配定位焊或焊接後能順利的從(cong) 夾具中取出，還要製品在翻轉或吊運使不受損害；
　　5、良好的工藝性
　　所設計的夾具應便於(yu) 製造、安裝和操作，便於(yu) 檢驗、維修和更換易損零件。設計時還要考慮車間現有的夾緊動力源、吊裝能力及安裝場地等因素，降低夾具製造成本。

　　三、焊接操作機設計方案 

　　本次設計的是異型管自動焊接機得設計，機器人係統包括：由移動式或固定式的操作機、電源、控製係統以及操作並監控機器人的裝置、外部設備或傳(chuan) 感器的通訊接口所組成的機器人控製裝置（硬件和軟件）；末執行器；機器人完成作業(ye) 所需的外部設備、裝置或傳(chuan) 感器。

　　所用的外部設備均由機器人的控製係統管理。機床底座的設計采用機床主軸旋轉的設計方式以帶動待焊接工件的勻速旋轉進行焊接。另外帶焊接工件夾具則采用夾爪可延導軌左右調節的方式以滿足異型管的通用夾具要求。

　　1、驅動方式的選擇

　　目前所采用的方式是氣壓驅動、液壓驅動、電動機驅動。此次設計選用的是步進、伺服電動機。步進電動機輸出力較小，伺服電動機可大些，適用於(yu) 運動控製要求嚴(yan) 格的中、小型機器人。控製性能好，控製靈活性強，可實現速度、位置的控製，對環境無影響。體(ti) 積小，需減速裝置。維修使用較複雜，成本較高，率為(wei) 0.5左右。

　　2、焊接部分自由度的選取

　　根據工廠現有的自動焊接手臂的實例，本次設計將機器人機體(ti) 分為(wei) 5部分組：

　　（1）機器人底座：機器人的底座是由兩(liang) 部分組成的，分為(wei) 上下兩(liang) 部分，下部分的作用是固定和支撐，屬於(yu) 不動體(ti) ，用螺絲(si) 固於(yu) 與(yu) 地上；上部分是個(ge) 轉台作用是支撐和旋轉，帶動大臂以上部分做旋轉運動，是圓弧形的。

　　（2）焊接機器人大臂設計：大臂上的諧波減速器采用的是柔輪不動，剛輪動的方式；諧波減速器的剛輪與(yu) 機器人的大臂用螺栓相連，柔輪通過支撐法蘭(lan) 固定在臂座上，驅動電機的輸出軸用鍵與(yu) 驅動軸相連，軸與(yu) 套筒用鍵連接，並同轉動。波發生器與(yu) 套筒用法蘭(lan) 剛性連接，套筒通過鍵與(yu) 固定 在支撐法蘭(lan) 盤上的電磁製動器相聯。帶內(nei) 圈的從(cong) 動剛輪與(yu) 大臂殼體(ti) 相固聯。因此大臂殼體(ti) 與(yu) 剛輪起在軸承上轉動。這種伺服電機經諧波減速器減速後驅動的手臂關(guan) 節結構緊湊，手臂的轉角範圍大。

　　（3）焊接機器人小臂設計：小臂上的諧波減速器也采用的是柔輪不動，剛輪動的方式；諧波減速器的剛輪與(yu) 機器人的大臂用螺栓相連，柔輪通過支撐法蘭(lan) 固定在臂座上，驅動電機的輸出軸用鍵與(yu) 驅動軸相連，軸與(yu) 套筒用鍵連接，並同轉動。波發生器與(yu) 套筒用法蘭(lan) 剛性連接，套筒通過鍵與(yu) 固定在支撐法蘭(lan) 盤上的電磁製動器相聯。帶內(nei) 圈的從(cong) 動剛輪與(yu) 小臂殼體(ti) 相固聯。因此小臂殼體(ti) 與(yu) 剛輪起在軸承上轉動。這種伺服電機經諧波減速器減速後驅動的手臂關(guan) 節結構緊湊，手臂的轉角範圍大。

　　（4）機器人焊接手腕的設計：本次設計選用手腕具有兩(liang) 個(ge) 自由度的設計，即手腕可以作選裝運動和上下擺動。手腕的驅動電動機安裝在大臂關(guan) 節上，經諧波減速器用兩(liang) 鏈傳(chuan) 動將運動通過小臂關(guan) 節傳(chuan) 遞到手腕軸上的鏈輪。帶傳(chuan) 動鏈條將運動經帶輪鏈輪軸和圓錐齒輪帶動軸 (其上裝有機械接口法蘭(lan) 盤)作回轉運動，帶傳(chuan) 動鏈條將運動經帶輪鏈輪直接帶動手腕殼體(ti) 實現上下俯仰擺動。當帶傳(chuan) 動鏈條和帶輪鏈輪不動，使帶傳(chuan) 動鏈條和帶輪鏈輪單轉動時，由於(yu) 軸不動，轉動的殼體(ti) 將迫使圓錐齒輪作行星運動，即齒輪隨殼體(ti) 作公轉(上下俯仰夕)，同時還繞軸作附加的自轉運動。

　　（5）焊接燃料導管：綜上所述此次設計的產(chan) 品是五自由度的焊接機器人，因此它的未執行元件是焊槍，隨著氣保焊的廣泛運用，氣體(ti) 保護焊更容量實現自動化，因此我選用的是2co氣體(ti) 保護焊，用末法蘭(lan) 盤將其固定於(yu) 手腕末。

　　3、機床結構設計

　　（1）機床部分要求能夠穩定的支撐起焊接手臂部分和異型管通用夾具部分，並且能夠帶動夾具及帶焊接圓管旋轉和上下調節。

　　（2）另外為(wei) 了滿足機械手臂焊接不同位置的需要需要把焊接手臂安裝在機床滾軸絲(si) 杠上使手臂可以左右滑動。

　　（3）機床可以帶動夾具上下小範圍移動，以滿足不同直徑圓管焊接的需要。

　　4、待焊接圓管說明

　　就是在不同位置有凹凸的長圓管，夾爪要能左右調節避開凹凸部分。

　　5、夾具部分設計

　　夾具同樣是本次設計的重點，要滿足這次設計的要求針對異型圓管（在水平麵上在不同位置 有彎度的圓管）進行焊接，因此這次自動焊接機夾具部分將采用兩(liang) 個(ge) 夾爪可延導軌調節位置的設計方案。

　　（1）焊接工裝夾具應動作迅速、操作方便，操作位置應處在工人容易接近、適宜操作的部位。別是手動夾具，其操作力不能過大，操作頻率不能過高，操作高度應設在工人易用力的部位，當夾具處於(yu) 夾緊狀態時，應能自鎖。

　　（2）焊接工裝夾具應有足夠的裝配，焊接空間，不能影響焊接操作和焊工觀察，不妨礙焊件的裝卸。所有的定位元件和夾緊機構應與(yu) 焊道保持適當的距離，或者布置在焊件的下方或側(ce) 麵。夾緊機構的執行元件應能夠伸縮或轉位。

　　（3）夾緊可靠，剛性適當。夾緊時不破壞焊件的定位位置和幾何形狀，夾緊後既不使焊件鬆動滑移，又不使焊件的拘束度過大而產(chan) 生較大的應力。

　　（4）為(wei) 了保證使用安，應設置必要的安連鎖保護裝置。

　　（5）夾緊時不應損壞焊件的表麵質量，夾緊薄件和軟質材料的焊件時，應限製夾緊力，或者采取壓頭行程限位、加大壓頭接觸而積、加添銅、鋁襯墊等措施。

　　（6）接近焊接部位的夾具，應考慮操作手把的隔熱和防止焊接飛濺物對夾緊機構和定位器表麵的損傷(shang) 。

　　（7）夾具的施力點應位於(yu) 焊件的支承處或者布置在靠近支承的地方，要防止支承反力與(yu) 夾緊力、支承反力與(yu) 重力形成力偶。

　　（8）注意各種焊接方法在導熱、導電、隔磁、緣等方麵對夾具提出的殊要求。例如，凸焊和閃光焊時，夾具兼作導電體(ti) ；釺焊時，夾具兼作散熱體(ti) ，因此要求夾具本身具有良好的導電、導熱性能。再如，真空電子束焊所使用的夾具，為(wei) 了不影響電子束聚焦，在槍頭附近的夾具零件，不能用磁性材料製作，夾具也不能帶有剩磁。

　　（9）用於(yu) 大型板焊結構的夾具，要有足夠的強度和剛度，別是夾具體(ti) 的剛度，對結構的形狀精度、尺寸精度影響較大，設計時要留有較大的餘(yu) 度。

　　（10）在同個(ge) 夾具上．定位器和夾緊機構的結構形式不宜過多，並且盡量隻選用種動力源。

　　（11）工裝夾具本身應具有較好的製造工藝性和較高的機械率。

　　（12）盡量選用已通用化、標準化的夾緊機構以及標準的零部件來製作焊接工裝夾具。

　　6、電氣設備概述

　　本焊接機械人可實現異型管的自動焊接的運動，即PLC和光電編碼器相協調控製，程序的選擇可在電氣操作的轉換由要安裝在機器的傳(chuan) 感器進行控製。

　　這個(ge) 就是焊接操作機設計方案，從(cong) 不同的角度分析，製定合適的設計方案，設計出更好更合適的產(chan) 品，要考慮多方麵的因素。台機器的設計是很複雜繁瑣的。