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正文內(nèi)容

01t普通座式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì)-畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-12-11 15:21 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 產(chǎn) 焊接變位機(jī)的 企業(yè)。德國的 CLOOS、奧地利 Igm、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 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。這個公司生產(chǎn)的焊接變位機(jī),主要類型為傾翻 —回轉(zhuǎn)式、傾翻 —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 kg~ 1810噸。 德國 LCOOS 公司是國際上生產(chǎn)焊接設(shè)備的大型公司之一。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,除可見到與焊接機(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)器人配套的變位機(jī),如立式多工位 2179。臥式單回轉(zhuǎn) RWPV 2 型( 3軸)、 立式多工位 2179。 C型雙回轉(zhuǎn)式 R WPV2CD( 5 自由度)、立式多工位 2179。傾翻 回轉(zhuǎn) GRWPK 2( 5 軸)、立式多工位 2xx 交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 5 頁 179。傾翻 回轉(zhuǎn)179。單回移動轉(zhuǎn)式 GRWPK 2CD( 9軸)等。 日本松下公司也是機(jī)器人制造公司。這個公司生產(chǎn)的機(jī)器人外部設(shè)備 —焊接變位機(jī)有 12 個系列。他們把傳動裝置、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 年代初期我國生產(chǎn)的焊接裝備大多是較簡單的焊接操作機(jī)、滾輪架、變位機(jī)、翻轉(zhuǎn)機(jī)和回轉(zhuǎn)平臺等,成套性較差、自動化程度低,只能算作機(jī)械化的焊接設(shè)備。目前焊接變位機(jī)已系列化生產(chǎn),最大 承載能力達(dá) 100t,每年都有各種汽車、機(jī)車、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) 。 現(xiàn)在我國生產(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、無錫市陽通機(jī)械設(shè)備有限公司、長沙海普公司、威達(dá)自動化焊接設(shè)備公司等單位生產(chǎn)的變位機(jī)在國內(nèi)占有較大市場。到 2020 年,國內(nèi)已開發(fā)的變位機(jī)產(chǎn)品約 70 余品種規(guī)格??梢姡瑖鴥?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]。 我國焊接輔助設(shè)備簡介 我國焊接輔助設(shè)備的發(fā)展歷程 焊接輔助設(shè)備與器具制造行業(yè)自設(shè)立以來在整個焊接行業(yè)中占有重要地位,并受到業(yè)內(nèi)人士的高度重視。十五年來我國焊接輔助設(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、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xx 交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 6 頁 都、長春等地陸續(xù)建成一批專門生產(chǎn)焊接工藝裝備的制造廠。進(jìn)入 80 年代,隨著國內(nèi)焊接工藝裝備需用量的日益增長,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,我國已有 24家 焊接裝備生產(chǎn)企業(yè),年產(chǎn)量 2020 萬元以上的已有 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,某些焊接裝備已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。 在焊接裝備的品種、技術(shù)特性方面, 80 年代初期我國生產(chǎn)的焊接裝備大多是較簡單的焊接操作機(jī)、滾輪架、變位機(jī)、翻轉(zhuǎn)機(jī)和回轉(zhuǎn)平臺等,成套性較差、自動化程度低。 80 年代后期,由于大量引進(jìn)了國外較先進(jìn)的成套焊接裝備,促進(jìn)了國產(chǎn)焊接裝備的技術(shù)進(jìn)步,無論是裝備的成套性、自動化程度還是設(shè)備的精度和制造質(zhì)量都有不同程度的提高。在焊接裝備的驅(qū)動和控制系統(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跟蹤系統(tǒng)和工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)。 焊接輔助設(shè)備的發(fā)展趨勢 為適應(yīng)世界焊接輔助設(shè)備行業(yè)的發(fā)展,提高我國焊接輔助設(shè)備的技術(shù)水平,焊接輔助設(shè)備將要向如下五個方向發(fā)展 [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177。 ,機(jī)器人和精密操作機(jī)的行走機(jī)構(gòu)定位精度為177。 ,移動速度的控制精度為177。 %。 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) 179。 10m。龍門式操作機(jī)的規(guī)格為 8m179。 8m。大型造船廠使用的門架式鋼板縱縫焊機(jī)最大行程為 12m。集裝箱外殼整體組裝焊接中心門架式操作機(jī)的工作行程達(dá) 16m。重型 H 型鋼和箱型梁生產(chǎn)線占地面積可達(dá)整個車間。 xx 交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 7 頁 3.多功能化 為充分發(fā)揮自動化焊接設(shè)備的效率,一臺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.?dāng)?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控制的功能和精度已開始采用基于 PC 機(jī)的自動控制系統(tǒng)和直接數(shù)字控制系統(tǒng),同 時也為焊接裝備的網(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程自動控制的高級形式,通過各種專用的計(jì)算機(jī)軟件可按原始工件和焊接參數(shù)對焊接工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選擇。對于厚壁接頭、智能化控制可根據(jù)實(shí)測接頭的幾何尺寸自動編制焊接程序和焊接工藝參數(shù),以實(shí)現(xiàn)焊接過程的全自動化。 關(guān)于焊接機(jī)器人 國內(nèi)焊接機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展 我國開發(fā)工業(yè)機(jī)器人晚于美國和日本,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,全國沒有一臺工業(yè)機(jī)器人問世。而在國外, 工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)是個非常成熟的工業(yè)產(chǎn)品,在汽車行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。鑒于當(dāng)時的國內(nèi)外形勢,國家 “七五 ”攻關(guān)計(jì)劃將工業(yè)機(jī)器人的開發(fā)列入了計(jì)劃,對工業(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,使中國機(jī)器人在起步階段就瞄準(zhǔn)了實(shí)用化的方向。與此同時于1986 年將發(fā)展機(jī)器人列入國家 “863”高科技計(jì)劃。在國家 “863”計(jì)劃實(shí)施五周年之xx 交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 8 頁 際,鄧小平同志提出了 “發(fā)展高科技,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化 ”的目標(biāo)。在國內(nèi)市場發(fā)展的推動下,以及對機(jī)器人技術(shù)研究的技術(shù)儲備的基礎(chǔ)上, 863 主題專家組及時對主 攻方向進(jìn)行了調(diào)整和延伸,將工業(yè)機(jī)器人及應(yīng)用工程作為研究開發(fā)重點(diǎn)之一,提出了以應(yīng)用帶動關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)研究的發(fā)展方針,以后又列入國家 “八五 ”和 “九五 ”中。經(jīng)過十幾年的持續(xù)努力,在國家的組織和支持下,我國焊接機(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)。 我國焊接機(jī)器人的應(yīng)用狀況 我國焊接機(jī)器人的應(yīng)用主要集中在汽車、摩托車、工程機(jī)械、鐵路機(jī)車等幾個主要行業(yè)。汽車是焊接機(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)用于上海牌轎車底盤的焊接。 “一汽 ”是我國最早引進(jìn)焊接機(jī)器人的企業(yè), 1984 起先后從KUKA 公司引進(jìn)了 3 臺點(diǎn)焊機(jī)器人,用于當(dāng)時 “紅旗牌 ”轎車的車身焊接和 “解放牌 ”車身頂蓋的焊接。 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 年開發(fā)了機(jī)器人車身總焊線 。 80 年代末和 90 年代初,德國大眾公司分別與上海和一汽成立合資汽車廠生產(chǎn)轎車,雖然是國外的二手設(shè)備,但其焊接自動化程度與裝備水平,讓我們認(rèn)識到了與國外的巨大差距。隨后二汽在貨車及 輕型車項(xiàng)目中都引進(jìn)了焊接機(jī)器人。可以說 90 年代以來的技術(shù)引進(jìn)和生產(chǎn)設(shè)備、工藝裝備的引進(jìn)使我國的汽車制造水平由原來的作坊式生產(chǎn)提高到規(guī)?;a(chǎn),同時使國外焊接機(jī)器人大量進(jìn)入中國。由于我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展帶動了工程機(jī)械行業(yè)的繁榮,工程機(jī)械行業(yè)也成為較早引用焊接機(jī)器人的行業(yè)之一。近年來由于我國經(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)也都開始尋求自動化焊接技術(shù),焊接機(jī)器人逐漸嶄露頭角。鐵路機(jī)車行業(yè)由于我國貨運(yùn)、客運(yùn)、城市地鐵等需求量的不斷增加,以及列車提速的需求,機(jī)器人的需求一直處于穩(wěn)步增長態(tài)勢 。 進(jìn)入 21 世紀(jì)由于國外汽車巨頭的不斷涌入,汽車行業(yè)迅猛發(fā)展,我國汽車行業(yè)的機(jī)器人安裝臺數(shù)迅速增加, 20 20 2020 年每年都有近千臺的數(shù)量增長。 目前在我國應(yīng)用的機(jī)器人主要分日系、歐系和國產(chǎn)三種。日系中主要有安川、xx 交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 9 頁 OTC、松下、 FANUC、不二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國的 KUKA、CLOOS、瑞典的 ABB、意大利的 COMAU 及奧地利的 IGM 公司。國產(chǎn)機(jī)器人主要是沈陽新松機(jī)器人公司產(chǎn)品。 目前在我國應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人中,國產(chǎn)機(jī)器人的數(shù)量不足 100 臺,特別是近兩年新 安裝的機(jī)器人焊接系統(tǒng)中已經(jīng)看不到中國機(jī)器人的身影,雖然我國已經(jīng)具有自主知識產(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]。 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)整個工業(yè)機(jī)器人總量的 40%以上,與焊接這個特殊的行業(yè)有關(guān),焊接作為工業(yè) “裁縫 ”,是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的加工手段,同時由于焊接煙塵、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)量的好壞對產(chǎn)品質(zhì)量起決定性的影響。歸納起來采用焊接機(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度等對焊接結(jié)果起決定作用。采用機(jī)器人焊接時對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,焊接速度、干伸長等都是變化的,因此很難做到質(zhì)量的均一性。 (2) 改善了工人的勞動條件。采用機(jī)器人焊接工人只是用來裝卸工件,遠(yuǎn)離了焊接弧光、煙霧和飛濺等,對于點(diǎn)焊來說工人不再搬運(yùn)笨重的手工焊鉗,使工人從大強(qiáng)度的體力勞動中解脫出來。 (3) 提高勞動生產(chǎn)率。機(jī)器人沒有疲勞,一天可 24 小時 連續(xù)生產(chǎn),另外隨著高速高效焊接技術(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??蓪?shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動化。機(jī)器人與專機(jī)的最大區(qū)別就是他可以通過修改程序以適應(yīng)不同工件的生產(chǎn)。 xx 交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 10 頁 我國焊接機(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 上述技術(shù)的融合程度。經(jīng)過近 10 年的努力,我國在機(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 余套焊接機(jī)器人工作站的能力。可以說國內(nèi)的系統(tǒng)集成商在機(jī)器人工作站及簡單的焊裝線的設(shè)計(jì)開發(fā)方面具有了與國外系統(tǒng)集成商抗衡的能力,近幾年為國內(nèi)汽車零部件等企業(yè)提供了大量的機(jī)器人焊接系統(tǒng)。但是另外一個嚴(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。國內(nèi)幾大汽車廠的車身焊裝線都是由國外機(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)未來的 10 年我國汽車 年產(chǎn)量要達(dá)到千萬輛,現(xiàn)在的焊接裝備遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了生產(chǎn)需求,對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。 焊接機(jī)器人的最新應(yīng)用技術(shù) (1) TCP(tool center point 工具中心點(diǎn) )自動校零技術(shù) TCP 自動校零是用在機(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)焊槍以不同姿態(tài)經(jīng)過 TCP 支座時,激光傳感器都將記錄下的數(shù)據(jù)傳遞到 CPU 與最初設(shè)定值進(jìn)行比較與計(jì)算。當(dāng) TCP 發(fā)生偏離時,
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