【正文】 人本體、計算機控制系統(tǒng)、示教盒和點焊焊接系統(tǒng)幾部分組成，由于為了適應(yīng)靈活動作的工作要求，通常點焊機器人選用關(guān)節(jié)式工業(yè)機器人的基本設(shè)計，一般具有六個自由度：腰轉(zhuǎn)、大臂轉(zhuǎn)、小臂轉(zhuǎn)、腕轉(zhuǎn)及腕捻。通過對自動進給工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計，進一步認識幾點產(chǎn)品的設(shè)計過程，不但提高了自身的設(shè)計能力，也為將來更好地工作奠定了良好的基礎(chǔ)。某導(dǎo)彈發(fā)射筒上、下半筒的現(xiàn)在的焊接過程及焊點 數(shù)量、點焊過程十分復(fù)雜，既有雙層板焊接，也有三層板焊接；既有圓周方向的焊接，也有沿軸向的焊接。 Work table。根據(jù)工作臺要完成的功能，工作臺需要具有 4 個自由度，即 3 個平動加 1 個轉(zhuǎn)動，才能實現(xiàn)對半筒的進給，為此 提出了 3 種可行方案。通過分析對比，每一種方案都有自己的優(yōu)缺點，考慮到進出焊接系統(tǒng)容易、拆卸方便、易于搬遷這一方面，最終確定采用主工作臺和輔助工作臺相結(jié)合的總體結(jié)構(gòu)。 Translation。并且焊點數(shù)量多，焊接過程中不能一次完成，需要兩次裝卡。 國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀 點焊機器人是用于點焊自動作業(yè)的工業(yè)機器人。其驅(qū)動方式有液壓驅(qū)動和電氣驅(qū)動兩種。點焊方法還是主要依靠人工來操作完成，不僅效率低下而且不能保證質(zhì)量。 （ 3）應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)焊點達到 Ⅱ 級焊接接頭質(zhì)量要求。 移動速度 ： X 向 ≤10 m/min； Y 向 ≤5 m/min； Z 向 ≤5 m/min；自轉(zhuǎn) ≤10 r/min。首先進行加強框與蒙皮的焊接，每個加強框兩端各焊兩個點，由于機構(gòu)上的限制，半筒只能口朝下安裝，口朝上時半筒與焊極干涉。其中靠近 加強框初始 2 6 個焊點處的 2 6 個焊點無法焊接，必須將半筒再翻轉(zhuǎn) 180176。 通過對焊接過程的分析，可以看出：由于焊機電極的機構(gòu)限制，給焊接過程增加了兩次水平翻轉(zhuǎn)運動，而工件的長度又過大，所以對自動機械來說，實現(xiàn)這樣的運動，在結(jié)構(gòu)上必然要非常復(fù)雜，因此在進行工作臺的設(shè)計時，半筒的翻轉(zhuǎn)運動將由人工來完成。 車載平臺 的結(jié)構(gòu)總體方案 通過對點焊過程的詳細分析與理解，考慮采用半自動進給工作臺來實現(xiàn)半筒的點焊， 車載平臺可以實現(xiàn)兩個平動和一個小角度轉(zhuǎn)動，因此車載平臺至少應(yīng)具有三個自由度。 車載平臺的工作原理簡介 導(dǎo)軌固定在基礎(chǔ)的四塊平板上，一層運動平臺在導(dǎo)軌上的進給運動由伺服電動機驅(qū)動，經(jīng)減速器減速帶動鏈輪在導(dǎo)軌上移動。二層工作臺為左右立柱提供運動輔助，在電機的驅(qū)動下，通畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 過絲杠的轉(zhuǎn)動在一層輔助工作臺上移動。在一層運動平臺下方裝有四個輪子，在電機、減速器的驅(qū)動下，通過鏈條的傳動，使其在導(dǎo)軌上平穩(wěn)的傳動。 氣動 氣動 用來實現(xiàn)一層運動平臺與一層輔助輔助運動平臺的制動。 (3) 適應(yīng)性：抗過載能力強，能承受三倍于額定轉(zhuǎn)矩的負載，有瞬間負載波動和 要求快速啟動的場合特別適用。 簡單點說就是：我們平?？吹降哪欠N普通電機斷電后它還會因為自身慣性再轉(zhuǎn)一會兒后停下， 而伺服電機和步進電機說走就走，說停就停，但是步進電機有失步現(xiàn)象。還對各結(jié)構(gòu)組成部分做了系統(tǒng)的設(shè)計，并對工作原理做了簡單的介紹。 對一層工作臺的計算分析 半筒長度約為 2500 ㎜，為了減小主工作臺的長度可以將其分為三個工位，這樣既保證了每個工作焊點的位置精度，同時也縮短了主工作臺的長度。 水平最大速度為 10 m/min 帶入得 n1=1000010 =1000r/min （ 2）絲杠軸向載 由于進給狀態(tài)不變所以有 F1=3761N （ 3）當(dāng)量轉(zhuǎn)速 nm=n1 t1100+n12 t2100+Λ +nn tn100 （ 33） 畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 式中 nm當(dāng)量轉(zhuǎn)速 r/min； t1， t2， Λ ， tn工作時百分比 。 已知： Lh=2160h 代入得 ??????= （ 2）擬采用預(yù)緊滾珠絲杠，按最大負載 Fmax計算： Cam=feFmax (36） 式中 fe預(yù)加載荷系數(shù) 按表得：預(yù)加載荷系數(shù) fe=。由于行程較大可分兩段，每段 1400 ㎜得 L=1640 ㎜ F0=11283N d2m= ㎜ 確定滾珠絲杠的規(guī)格代號 選擇內(nèi)循環(huán)浮動式法蘭，直筒雙螺母型墊片預(yù)緊形式，由計算出的 Ph、Cam、 d2m在樣本中取規(guī)格的滾珠絲杠 FFZD20213。 可得軸承 Famax是正常平動工作載荷的 3 倍。 查樣本上的剛度 N/μm； Fp滾珠絲杠預(yù)緊力 N； Ca額定動載荷 N。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 驗算臨界轉(zhuǎn)速 nc= fd2LC22107 (326) 式中 nc臨界轉(zhuǎn)速 r/min； f與支撐形式有關(guān)的系數(shù)； d2絲杠底徑； Lc2臨界轉(zhuǎn)速計算長度㎜。 P=ωmM （ 328） 其中 ωm=2πnm Mm=Mi i 為傳動比 帶入得 Mm= 畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 滾珠絲杠壽命校核 回轉(zhuǎn)壽命（以回轉(zhuǎn)次數(shù)為單位） 回轉(zhuǎn)壽命 在額定動載荷及平均轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，在 90%達到 106 轉(zhuǎn)（ 100 萬次回轉(zhuǎn)）情況下不產(chǎn)生材料的疲勞破壞的滾珠絲杠的壽命。 Lh= Lnm60 (330) 式中 Lh時間壽命（以小時為單位）； L回轉(zhuǎn)壽命（以回轉(zhuǎn)次數(shù)為單位）； nm平均轉(zhuǎn)速。 Lh=10660n（fT 由于徑向力很小，不用考慮，只需要考慮軸向力 Fa = 3761N P=XFr+YFa=0+3671= 帶入得 Lh=2160h故滿足條件。 可得一直只有一種狀態(tài)，有 t1 = 100 帶入得 畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 nm=1000 r/min （ 4）當(dāng)量載荷 Fm=√F13 n1t1nm100+F23 n2t2nm100+Λ+F33 n3t3nm100+Fn3 nntnnm1003 (34) 式中 Fm當(dāng)量載荷 N。 帶入得 Cam= 取以上兩種結(jié)果的最大值 Cam= 畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 確定允許的最小螺紋底徑 （ 1）估算絲杠允許的最大軸向變形量 δm≤（ 14~15） 定位精度 (37) 式中 δm最大軸向變形量 μm。 Ph=5 Ca=28300Cam= d2=d2m= 確定滾珠絲杠的預(yù)緊力 Fp=13Fmax (39) 式中 Fmax=F0（靜摩擦力） 畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 Fp≈ 行程補償值與拉伸力 （ 1）行程補償值 C=?tLu103 （ 310） 式中 Lu=行程 +（ 8~10） Ph=450 ㎜ ?t溫差取 ℃ C≈ （ 2）預(yù)拉伸力 Ft=?td22 (311) (3)帶入得 Ft≈ 確定滾珠絲杠支撐用的軸承代號、規(guī)格 （ 1）軸承所承受的最大軸向載荷 FBmax=Ft+Fmax （ 312） 帶入得 FBmax=1762 （ 2）軸承類型 兩端固定的支撐形式，選背對背 600角接觸推力球軸承 （ 3）軸承內(nèi)徑 d 略小于 d2= ㎜， FBP=13FBmax （ 313） 取 d=17 ㎜ 帶入得 FBmax=587N （ 4）軸承預(yù)緊力 預(yù)加負荷 ≥FBP （ 5）按樣本選擇軸承型號規(guī)格 畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 當(dāng) d=20 ㎜，預(yù)加載和為 650N 所以選擇 7003C 軸承 預(yù)加載和為 650FBP=587N 滾珠絲杠工作圖設(shè)計 （ 1）絲杠螺紋長度：考慮到安裝和運行安全取 Ls=1190㎜ （ 2）兩固定支撐距離 L1 按樣本查出螺母安裝連接尺寸 絲杠全長 L （ 3）行程起點離固定支撐距離 L0 由工作圖得 L1=995㎜ L=1190 ㎜ L0=85 ㎜ 電機選擇 有由之前選取 3000 r/min，運行功率為 Pm=FV=1243 560= 考慮傳遞過程中有能量損失，所以有 η=η1η22η3η4 （ 314） η1為減速器， η2為軸承， η3為絲杠， η4為聯(lián)軸器 經(jīng)查表得 η1=， η2=， η3=， η4=。 可得軸承 Famax是正常平動工作載荷的 3 倍。 查樣本上的剛度 N/μm； Fp滾珠絲杠預(yù)緊力 N； Ca額定動載荷 N。 驗算臨界轉(zhuǎn)速 nc= fd2LC22107 (326) 式中 nc臨界轉(zhuǎn)速 r/min； f與支撐形式有關(guān)的系數(shù)； d2絲杠底徑； Lc2臨界轉(zhuǎn)速計算長度㎜。 P=ωmM （ 328） 其中 ωm=2πnm Mm=Mi i 為傳動比 帶入得 Mm= 滾珠絲杠壽命校核 回轉(zhuǎn)壽命（以回轉(zhuǎn)次數(shù)為單位） 回轉(zhuǎn)壽命 在額定動載荷及平均轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，在 90%達到 106 轉(zhuǎn)（ 100 萬次回轉(zhuǎn)）情況下不產(chǎn)生材料的疲勞破壞的滾珠絲杠的壽命。 Lh= Lnm60 (330) 式中 Lh時間壽命（以小時為單位）； L回轉(zhuǎn)壽命（以回轉(zhuǎn)次數(shù)為單位）； nm平均轉(zhuǎn)速。 Lh=10660n（fT 由于徑向力很小，不用考慮，只需要考慮軸向力 Fa = 3761N P=XFr+YFa=0+1243= 帶入得 Lh=10122h2160h故滿足條件。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 第 4 章 優(yōu)化與經(jīng)濟分析 車載平臺的結(jié)構(gòu)優(yōu)化 由于焊接件質(zhì)量與點焊機工作臺上的各部件質(zhì)量都很大，而且導(dǎo)軌的材料又是鋼材，在客觀因素的存在下致使在焊接過程中工作臺肯定會出現(xiàn)定位的誤差?；蛘弋?dāng)工作臺進給過程中，超過了指定位置，通過傳 感器的信息反饋，可以讓控制中心下發(fā)指令，使私服電機反轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)工作臺的位置，讓工件到達指定的焊接位置。再如，在車載平臺數(shù)量上，可選一輛車對部件進行承載，但最后我選擇了兩輛車，是因為這樣既滿足了點焊的工作原理要求， 也使在焊接過程中的穩(wěn)定性更高。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 本章總結(jié) 本章 對車載平臺在使用過程中的細節(jié)精度問題進行了具體的優(yōu)化闡述，而且對車載平臺制造的經(jīng)濟效益上進行了分析。因為，伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉(zhuǎn)一個角度，都會發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖?；谶@種工作原理，伺服電機當(dāng)接收到信號時就可以快速反應(yīng)，沒有普通電機那種滯后性和步進電機失步的現(xiàn)象。 其實無論是電機的選擇還是氣動的應(yīng)用等等，都是為了保證在電焊機工作過程中精度的要求，這也是此次設(shè)計最難完成的項目。 此外，我還要向幫助過我的同學(xué)表示感謝。 減輕工人的勞動強度 。第1 臺電阻焊機用于對接焊。 1964 年， Unimation 生產(chǎn)的首批用于電阻點焊的機器人在通用汽車公司使用。值得注意的是，由于成本較高，剛開始人們不怎么使用藥皮焊條。因為熔渣會冷卻、凝固，所以一旦焊縫焊完（或在熔敷下個焊道前）就必須從焊道上清除熔渣。 操作靈活方便。 （ 3）釬焊 釬焊，將焊件及熔點低于焊件的釬焊材料同時加熱，至焊料融化，并與相鄰的焊件相互作用、擴散，冷凝后實現(xiàn)連接的方法。 二、焊接技術(shù)的應(yīng)用 焊接技術(shù) 在機床行業(yè) 的應(yīng)用 機床行業(yè)的焊接技術(shù)的應(yīng)用是隨著國外引進產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展起來的。 此外，焊接技術(shù)在建筑行業(yè)、汽車行業(yè) 鐵路 、 造船和醫(yī)藥工業(yè) 、 能源和電子工 業(yè) 、 機器設(shè)備制造和食品工業(yè) 都得到廣泛應(yīng)用。甚至目前在國際上比較熱門的攪拌摩擦焊技術(shù)，也已經(jīng)應(yīng)用到產(chǎn)品的生產(chǎn)上。 中國制造業(yè)中以焊接為主要工藝技術(shù)的企業(yè)約有 7000 家，其中特大型、大型和中型企業(yè)約占 1/3，它們的焊接機械化 自動化情況明顯要好于眾多的小型企業(yè)。但是目前全國焊接用的關(guān)節(jié)式工業(yè)機器人 90％以上是進口的，基本上囊括了世界各國工業(yè)機器人的品種。目前約有 20％的焊接機器人是由國內(nèi)的工程師組成工作站的。工程機械用的高強度鋼（ 900 ～ 1100 ＭＰａ）的氣體保護焊焊絲也主要依靠畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 進口。 電弧焊仍是當(dāng)今焊接的主要方法，焊接電源的性能直接影響到焊接過程的穩(wěn)定性和 效率以及材料和能源的消耗，最終體現(xiàn)在焊接接頭的質(zhì)