自动焊接机械手设计毕业设计（可编辑）.doc

自动焊接机械手设计毕业设计 2焊接机械手设计的总体构想 2.1 焊接机械手的组成 所谓焊接机器人,一般指6轴机器人本体,夹持重量为6kg,也就有6个自由度:X,Y,Z用于定位,偏转yaw角,俯仰pitch角和旋转roll角用于定向,能够沿着三维曲线运动,到达任意角度的任意位置;另外,还包括一套控制系统和焊接系统(焊接电源、焊枪、焊接软件系统等)。为完成一项点焊机器人工程,除需要点焊机器人以外,还需要使用的后边设备。点焊机器人与周边设备组成的系统,称点焊机器人集成系统。 经济型点焊机器人主要应用在焊点分布简单,焊接工作量大,焊接劳动强度大、焊接环境恶劣的工作。一般焊接机器人要求周边设备的传动精度偏高。 。 图2.1 自动焊接设备的结构 整机结构:自动焊接设备由焊接机头、行走环行导轨、控制系统组成,结构上个为一体。(如上图2.1) 控制系统:包括微型计算机(或笔记本电脑)和控制箱,微型计算机由朱基、键盘、显示器、输入设备、输入输出接口等组成;控制箱由输入输出接口电路、功率驱动电路和焊枪位置控制的各种模板组成。 焊枪位置控制:采用焊枪位置信号、送死控制模板、弧压控制模板、机械电弧摆动模板等实现焊枪位置的控制。在管道全方位自动焊接时,生产工人需要跟随焊接机头对焊枪位置作适当的调整。 焊枪作业方式: 焊接电源:控制焊接工艺参数的旋钮、按键都集中在控制盒或焊接机头上,通过旋钮、按键操作改变焊接工艺参数,因此,弧焊电源是一个专用的焊接电源。 对成熟焊接工艺的继承和再现:焊接执行部件是焊接机头,其在焊接过程中应作多种复合远动,是焊枪保持一定的姿态。但受焊接机头运动自由度的限制,不易实现多种的复合远动。因此,焊接工艺参数的制定需要工艺试验,一般采用分段法,需要生产工人跟随焊接机头对焊枪位置作适当的调整,对成熟焊接工艺的继承和再现性差。 2.2 总体方案的确定 所谓的方案,就是为了实现某种运动而专门对装置本身作出的总体实现思路和具体的实践内容。 机械手系统总体方案的内容包括:系统运动方式的确定,伺服系统的选择,执行机构的结构及传动方式的确定,计算机系统的选择等内容。应根椐设计任务和要求提出系统的总体方案,对方案进行总体分析和论证,最后确定总体方案。 系统运动方式的确定: 焊接机械手按运动方式已经由题目归定好了,选用5轴联动式。 伺服系统的选择: 旋转、摆动机构采用开环控制系统,选用快速步进电机。开环控制系统无检测元件,系统结构简单,造价低,调整和维修都容易。 执行机构传动方式的确定: 为保证系统的传动精度和工作平稳性,在设计机械传动装配时,应考虑以下几点: (1)尽量采用低摩擦的传动和导向元件。 (2)尽量消除传动间隙。 (3)缩短传动链。缩短传动链可以提高系统的传动刚度,减小传动误差。可以采用预紧以提高系统的传动刚度。例如,在丝杠的两支承端轴向固定,并加预紧拉伸的结构等来提高传动刚度。 2.2.1总体布局的确定 总体布局就是解决装置各个部件间的相对运动和相对位置,并使装置有一个协调完美的造型。 总体布局的依据:工件尺寸、形状、重量、加工方法及工艺要求。 本课程设计的题目为5轴机械手,其运动机构为摆动机构及其减速机构和旋转机构。其总体布局有如下图2.2 装置的总体布局要通过联系尺寸来体现,联系尺寸也是结构设计的关键。初步确定的联系尺寸是个部件的设计依据,并通过部件的设计,还应对联系尺寸进行必要的修改,最后确定装配总图。 联系尺寸包括: 1.机械手的外型尺寸,长宽高,及个部分的轮廓尺寸。 2.各部件的连结、配合和相关位置尺寸。 3.移动部件的行程和极限位置,调整位置。 4.驱动装置和控制器以及执行器的位置和间距等。 图2.2 运动简图如下: 图2.3 2.2.2设计的具体步骤 选定总体方案后,初确定执行件的材料、大小或型号,计算出步进电机的最大输出转矩,选择步进电机的型号。由电机的输出转矩来校核执行件的强度,并最后确定其基本尺寸的大小。 选定执行件的支撑件并进行强度校核或寿命计算。其它一些辅助支承、固定、连接件等,都可查手册进行选择。 关于转动惯量的计算参阅了《理论力学》第五版下册95页,强度校核参阅《材料力学》和《机械设计》第三版,选取步进电机参阅了《机电传动控制》第三版359页 减速机构的确定:拟采用少齿差行星齿轮减速器。少齿差传动包括渐开线少齿差、摆线少齿差、圆弧少齿差、活齿少齿差传动等。H型星轮减速器(JB/T 8712-1998)代替原混合少齿差星轮减速器属于少