大学毕业设计论文-自动焊接小车的设计论文.doc

1 前言 1.1 课题研究的目的和意义 作为现代制造业最重要的工艺技术之一，焊接技术在机械制造、航空航天、能源交通、石油化工及建筑和电子等行业中的应用越来越广泛。随着科学技术的发展，焊接已经发展成为制造业中的一项基础工艺技术。 随着科技水平的进步，人们对焊接质量的要求也越来越高。而传统的人工焊接方式，由于受到个人技术水平、疲劳程度、责任心等各种因素的影响，难以长时间保持焊接工作的质量和速率。而且，由于焊接恶劣的工作条件，从事手工焊接的工人在减少，熟练的技术工人更出现了严重的不足。传统的手工焊接已经不能满足现代高科技制造产业对于焊接质量和速率的要求。因此，现代焊接工艺的发展需要解决保证焊接产品质量的稳定性、提高生产率和改善劳动条件等多个手工焊接工艺无法解决的问题[1]。现代电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展已经进入到了焊接工艺的各个方面，为焊接过程自动化为焊接的自动化提供了有力的技术基础。过去的20年间，自动化焊接技术已经取得了众多的科研和实用的研究成果。从今后先进制造业的生产技术发展要求来看，焊接的自动化是大势所趋，是制造业发展的必要条件。焊接机器人的出现是自动焊接技术的一项重要的突破，它创造了一种新的柔性自动化的生产方式，比起传统方式更适用于中小批量的产品的自动化生产[2]。 工业机器人自上世纪60年代在美国诞生，发展十分迅速，其中大半是焊接机器人，随着计算机控制技术的不断进步，焊接机器人由单一的示教再现型向多传感、智能化方向发展[3]。焊接机器人的技术水平在不断的进步，目前，焊接机器人几乎全部采用交流伺服电机驱动，控制器中大部分采用32位的计算机，除可以控制机器人本体外，还可以控制外围设备和机器人一起协调联动。配套焊接系统也有很多新的进展，各种焊接方式和技术都被应用于焊接机器人之上[4]。 相对于传统的手工焊接方式，自动化焊接技术的发展可以解决生产中以下三个方面的问题： 第一是焊接质量的提升，由于待焊工件在下料，加工和装配时会产生一定的误差，在焊接过程中也会产生无法预测的热变形。传统的焊接技术无法根据焊缝的细微变化改变焊接参数以适应实时的焊接条件，而自动化焊接技术的引入则可以通过高灵敏度的传感器和快速反应的控制系统对焊接轨迹进行实时调节，可以更好地保证焊接质量。 第二是生产人员生产环境的改善，在传统的焊接工艺条件下，生产人员需要在焊接现场进行焊接生产，加剧了生产人员的疲劳程度，而焊接过程中会产生大量的烟尘和强烈弧光与辐射，对生产人员的健康也会产生不利的影响。焊接过程的自动化则可以让生产人员远离焊接工艺的生产现场，远离恶劣的手工焊接环境，降低工人的工作强度。 第三是可以提高生产效率。传统的手工焊接效率很低，工人无法保持长时间的焊接生产，而焊接的质量也是由焊接工人的劳动熟练度所决定的，从而导致焊缝质量差异很大，产品质量的稳定性无法保证。自动化焊接不但焊接速度和效率高于传统方式，焊缝的质量也好于传统焊接产生的焊缝，从而保证了效率的同时，使产品质量得到稳定的保证[5]。 1.2 国内外研究现状 工业机器人自上世纪60年代在美国诞生，发展十分迅速，其中大半是焊接机器人，随着计算机控制技术的不断进步，焊接机器人由单一的示教再现型正在向多传感、智能化的方向不断发展。焊接机器人的技术水平在不断的进步，目前，焊接机器人大部分采用交流伺服电机驱动，控制器中大部分采用32位的计算机，功能上除可以控制机器人本体外，还可以控制外围设备和机器人一起协调联动。相应的配套焊接系统也有很多新的发展和革新，各种焊接方式和技术都被应用于焊接机器人之上[6]。 我国的自动化焊接起步较晚，2000年时我国焊接生产的机械化和自动化程度只有30%，而欧美发达国家焊接的自动化比率已经达到了65%以上，焊接工艺的自动化和焊接机器人的开发已经成为我国制造业发展的重要课题。。最近几年，我国的焊接工艺自动化程度也在不断快速发展，目前，自动化焊接技术在国内大型船厂已得到广泛应用，在工程机械行业，我国已经开发出多种成熟的焊接机器人的技术。如焊丝接触传感功能，它包括具有位置纠正功能的三方向传感，即开始点传感、焊接长度传感、圆弧传感。在铁路车辆行业，自2002年起，采用焊接机器人焊接铝合金车体的技术开始迅速发展，由于其拥有标准化程度高，持枪牢固等特点，近几年被铁路车辆行业大量使用，新投设备的80%以上都应用于这个方面[7]。 1.3 自动焊接小车的应用范围及技术性能指标 1.3.1 自动焊接小车的用途 用于焊接开坡口或不开坡口的对接直线焊缝，可以焊接位于水平面和铅垂面上的直线焊缝。 1.3.2 自动焊接小车的技术参数 （1） 图2.1 自动焊接小车总体系统框图 由系统框图和自动焊接小车小车所需要实现的功能，可以得出所设计的自动焊接小车的基本机构和功能框架，如图2.2所示。 图