20T焊接夹紧器及焊接小车的设计

1毕业设计说明书题目：20T焊接夹紧器及焊接小车的设计二级学院（直属学部）：专业：班级：学生姓名：学号：指导教师姓名：职称：评阅教师姓名：职称：年月2摘要：简要介绍了机器人焊接技术发展历程,设计的焊接小车，及焊接工装设备的设计，焊接小车采用了部分已有的产品，对焊接小车行走机构进行了设计，焊接小车将装在焊接操作机上，跟随焊接操作机的动作来实现相关的焊接。焊接工装设备采用了一些现有的夹具，及焊接基础件，装在焊接变位机上，用来固定工件，跟焊接操作机一起实现工件的焊接。关键词：焊接小车焊接工装夹具焊接机器人Stract:Thesynopsisintroducedrobottoweldthetechniquedevelopmentprocess,designofweldasmallcar,andthewelderequipthedesignforhave,weldingaKeywords:WeldasmallcarthewelderpackstongsWeldrobot目录第一章绪论………………………………………………………………………………41.1引言…………………………………………………………………………………41.2焊接机器人的最新应用技术………………………………………………………61.3焊接机器人的运动控制系统……………………………………………………71.4焊接工装夹具的分类与组成………………………………………………………113第二章焊接小车的设计方案…………………………………………………………132.1焊接小车的组成…………………………………………………………………132.1.1焊接小车的行走机构………………………………………………………132.1.2关节式机器人腕部传动系统………………………………………………132.1.3焊枪…………………………………………………………………………132.2焊接工装夹具的设计……………………………………………………………17第三章传动设计…………………………………………………………………………223.1齿轮齿条传动机构的计算………………………………………………………………223.2焊接所需夹紧力的确定…………………………………………………………25结论…………………………………………………………………………………………28致谢…………………………………………………………………………………………29参考文献…………………………………………………………………………………30第一章绪论1.1引言我国焊接机器人的工程应用工业机器人技术的研究、发展与应用，有力地推动了世界工业技术的进步。特别是焊接机器人在高质高效的焊接生产中，发挥了极其重要的作用。4我国开发工业机器人晚于美国和日本，起于20世纪70年代，早期是大学和科研院所的自发性的研究。到80年代中期，全国没有一台工业机器人问世。而在国外，工业机器人已经是个非常成熟的工业产品，在汽车行业得到了广泛的应用。鉴于当时的国内外形势，国家“七五”攻关计划将工业机器人的开发列入了计划，对工业机器人进行了攻关，特别是把应用作为考核的重要内容，这样就把机器人技术和用户紧密结合起来，使中国机器人在起步阶段就瞄准了实用化的方向。应联系一下几个方面进行考虑：1）焊件的整体尺寸和制造精度以及组成焊件的各个坯件的形状，尺寸和精度。其中，形状和尺寸是确定夹具设计方案，夹紧机构类型和结构形状的主要依据，并且直接影响其几何尺寸的大小；制造精度是选择定位器结构形式和定位器配制方案以及确定定位器本身制造精度和安装精度的主要依据。2）装焊工艺对夹具的要求。例如与装配工艺有关的定位基面，装配次序，夹紧方向对夹具结构提出的要求。再如，不同的焊接方法对夹具提出的要求，向埋弧焊，可能要求在夹具上设置焊剂垫；电渣焊要求夹具保证能在垂直位置上施焊；电阻焊要求夹具本身就是电极之一等。3）装，焊作业可否在同一夹具上完成，或是需要单独设计装配夹具和焊接夹具。这往往与下述因素有关：①在装焊夹具上，焊件的所有焊缝能否在最有利的施焊位置上焊完。②从装配夹具上取下由装配点定好位的部件时，是否会破坏各零件的相互位置。若部件刚性不好，则会发生整体变形，甚至定位焊点发生开列，使已装配好的零件发生位置变化。③装配时不需要使焊件翻转变位，而在焊接时，则需要使焊件翻转变位，这样，若才采用装焊夹具方案，是否会使夹具结构复杂化。④装配夹具，其定位器和夹紧机构较多，若用与焊接，是否影响焊接机头的焊接可达性；焊接夹具，为了防止焊接变形，虽具有较大的刚度和强度，但用与装配时，能否承受装配时的捶击力。⑤装，焊作业若在同一夹具上完成，能否合理的组织装配工人，焊接工人相互协调作业。⑥车间的作业面积和起重运输设备的负荷能力是否允许装配和焊接作业分别的各自的夹具上进行。4）焊件的产量。例如，在大批量生产中，应选用专用，高效，省力的夹具结构，像各种有动力源的夹具和联动夹具就属此类。在中下批量生产中，夹具主要以保证焊接质量为主，效率的高低是较为次要的问题，因此应选用结构简单，实用性广的通用夹具，使夹具的结构方案与焊件的产量匹配。焊件所需夹紧力的确定在进行焊接工装夹具的设计计算时，首先要确定装配，焊接时焊件所需的夹紧力，然后根据夹紧力的大小，焊件的结构形式，夹紧点的布置，安装空间的大小，焊接机头的焊接可达性等因素来选择夹紧机构的类型和数量，最后对所选夹紧机构和夹具体的强度和刚度进行必要的计算或验算。装配，焊接焊件时，焊件所需的夹紧力，按性质可分为四类：第一类是在焊接及随后的冷却过程中，防止焊件发生焊接残余变形所需的夹紧力；第二类是为了减少或消除焊接残余变形，焊前对焊件施以反变形所需的夹紧力；第三类是在焊件装配时，为了保证安装精度，使各相邻焊件互相紧贴，消除它们之间的装配间隙所需的夹紧力，或者，根据图样要求，保证给定间隙的位置所需的夹紧力；第四类是在具有翻转或变位功能的夹具或胎具上，为了防止焊件翻转变位时在重力作用下不致坠落或移位所需的夹紧力。上述四类可用理论计算得不完善性，焊件结构的复杂性，装配施焊条件的不稳定性等因素的制约，往往计算结果与实际相差很大，对有些复杂结构的焊件，甚至无法精确计算。因此，在工程上，5往往采用模拟件或试验件的方法来确定夹紧力，它的方法有两种：一种是经试验得到试件焊接残余变形的类型和尺寸后，通过理论计算，求出使焊件恢复原状所需的变形力，也就是焊件所需的夹紧力。这种方法，对于梁，柱，拼接大板等一些简单结构的焊件还比较有效，计算出的夹紧力与工程实际较接近；但对于复杂结构的焊件，例如，机座，床身，大型内燃机缸体，减速机机壳等焊接机器零件，计算仍然是困难的。另一种方法是在上述试验的基础上，实测出矫正焊接残余变形所需的力和力矩，以作为焊件所需夹紧力的依据。焊件所需夹紧力的确定方法，要随焊件结构形式不同而异。所确定的夹紧力要适度，既不能过小而失去夹紧作用，又不能过大而使焊件在焊接过程中的拘束作用太强，以至出现焊接裂纹。因此在设计夹具时，应使夹紧机构的夹紧力能在一定范围内调节，这在气动，液压，弹性等夹紧机构中是不难实现的。Motoman-L106关节式工业机器人技术数据与性能执行系统控制系统结构形式和自由度数关节6个控制自由度数6个单独控制运动范围及最大运动速度机身绕S轴的回转±150°96°/s数据储存IC存储器下臂绕L轴的俯仰-40°+45°1000mm/s视教方法逐点，逐线，圆弧视教和插补上臂绕U轴的俯仰-20°+45°1400mm/s记忆点数2200点腕部绕R轴的滚转±180°240°/s驱动系统控制PWN控制腕部绕B轴的俯仰±140°240°/s输入，输出信号数量输入64，输出31腕部扰T轴的偏转±185°385°/s显示装置9时绿色屏幕显示P点工作空间范围见作业空间图插补功能直线插补，弧线插补腕部搭载能力10kg定位功能递增的数字定位重复运动精度±0.2mm工作环境温度0～45°C自重350kg电源AC,200/220/230V,+10%-15%50/60Hz±1Hz3相，5KVA注：1该机器人是一机多用的工业机器人，除用于电弧焊外，若改换腕部的操作机头及配套设备，还可进行打磨，探伤，喷漆，装配等多种作业。62由上下简图看知，上下臂构成了一个平行四边形机构，上臂为短边，下臂为长边，他们可同时驱动，也可单独驱动，上臂运动时不会改变下臂的姿态，下臂运动时也不会改变上臂的姿态。上下臂无论同时运动，还是单独运动，均不发生运动干涉。3在R2图上给出了法兰接盘的连接尺寸，设计者根据此尺寸设计操作工具的夹持装置。4该机器人是日本安川商事株式会社1985年的产品。型号为Motoman-L106型，是该公司工业机器人Motoman大系中的子系产品，属于此子系的还有L3,L10,WA,L10W,L30,L60W,L100,L120等机器人，其结构形式相同，主要区别是搭载重量和作业空间范围不同。