焊接机械手臂设计
焊接机械手毕业设计
焊接机械手毕业设计【篇一：自动焊接机械手设计(毕业设计)】自动焊接机械手设计1 绪论1.1 技术概述工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。
特别适合于多品种、变批量的柔性生产。
它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。
机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。
机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。
1.2 现状及国内外发展趋势国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：(1)工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10．3万美元降至97年的6．5万美元。
(2）机械结构向模块化、可重构化发展。
例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。
(3)工业机器人控制系统向基于pc机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。
(4)机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。
fa钢丝网架焊接机械手的结构设计
fa钢丝网架焊接机械手的结构设计绪论根据建材市场的需求和国家关于创新发展新型墙体材料政策的实施，国家对建筑用材有了更加严格的要求，建筑节能越来越得到人们的高度重视。
我国全面展开了建筑节能工作，迄今为止国家已对全国50%以上的地区下达节能强制性标准和要求的文件。
传统的通过高温烧结黏土形成的红砖作为墙体材料的生产过程严重破坏生态环境，并极度浪费资源与能源，成为经济社会可持续发展的最大障碍之一]1[。
钢丝网架珍珠岩夹芯板是一种新型墙体材料，它以其自重轻、保温、隔热、隔音、抗震能力高、施工方便、价格低廉等优点，广泛应用于工业建筑与民用建筑框架结构中的非承重墙体和防火要求高的防火通道、防火墙等部位。
工业机器人技术的研究、发展与应用，使得在生产生活中很多人力难以实现任务通过机器人得以完成，同时也提高了生产效率，有力地推动了世界工业技术的发展。
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。
在当前服役的各类工业机器人中，焊接机器人占了很大比例，其中日本是世界上拥有机器人最多的国家，焊接机器人占到日本机器人总量的35%[2]。
工业机器人又称机械手，由机械本体、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置组成，是一种仿人操作、自动控制、能在三维空间完成各种作业任务的机电一体化设备，它不但具有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，同时还具有机器长时间工作、精确度高、抗恶劣环境强的能力。
它对提高生产效率，改善劳动条件和产品的更新换代起着十分重要的作用[3]。
目前，我国的珍珠岩行业整体水平较差，大多以小企业为主，生产设备比较陈旧，能耗高，生产效率较低，综合起来并不能体现钢丝网架珍珠岩夹芯板的优越性。
尤其在钢丝网架生产最后一道工序的焊接作业中采用手工焊接，自动化程度低，影响了企业的长远发展。
本文在吸取已有生产设备优点的基础上，为提高钢丝网架焊接作业的自动化程度设计了焊接机械手，使珍珠岩墙体的制备机械达到较高的自动化水平，以大力提高生产效率。
移动焊接装备机械臂设计分析
移动焊接装备机械臂设计分析摘要移动焊接装备采用行走机构与焊接机械臂相结合的形式，行走机构用来实现整个焊接装备的运动，焊接机械臂进行焊接工作，从而实现了对大型结构件的移动焊接。
该类设备不仅可以代替工人完成大型结构件的焊接工作，而且相对于大型机器人工作站，还具有低成本、低能耗等优点，满足大型结构件焊接行业的焊接生产需求，因此具有非常重要的意义。
关键词移动；焊接装备；机械臂；设计前言对于船体、管道以及罐体等大型结构件的焊接加工，焊件不但结构庞大，其焊缝直线度也较差，此种焊接工作一般在野外进行，不仅危险性高，而且劳动强度也高，加之焊接工作环境差、粉尘多以及焊接过程中的辐射都会对焊接工人的身体健康造成影响。
利用焊接机器人代替工人进行焊接工作显得尤为重要。
1 移动焊接的意义、应用和分类焊接是用加热或加压，或加热又加压的方法，在使用或不使用填充金属的情况下，使两块金属连接在一起的一种加工工艺方法。
焊接是现代工业生产中不可缺少的先进制造技术，随着科学技术的发展，焊接技术越来越受到各行各业的密切关注，广泛应用于机构、冶金、电力、锅炉和压力容器、建筑、桥梁、船舶、汽车、电子、航空航天、军工和军事装备等生产部门。
焊接的分类方法很多，若按焊接过程中金属所处的状态不同，可把焊接方法分为熔焊、压焊和钎焊三大类，每一类又包括许多焊接方法。
熔焊是在焊接过程中，将焊件接头加热至融化状态而不加压力完成的焊接方法。
如气焊、手工电弧焊等。
压焊是在焊接过程中，对焊件施加压力以完成焊接的方法。
如电阻焊、摩擦焊等。
钎焊是在焊接过程中，采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料但低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，充填接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法[1]。
2 技术特点用于点焊自动作业的工业机器人。
点焊机器人由机器人本体、计算机控制系统、示教盒和点焊焊接系统几部分组成，具有六个自由度：腰转、大臂转、小臂转、腕转、腕摆及腕捻。
SolidWorks Motion焊接机械臂设计流程
SolidWorks Motion焊接机械臂设计流程•SolidWorks Motion焊接机械臂设计流程一、焊接机械臂装配和注意事项焊接机械臂的整体构造如图1所示。
其中各个零部件建模过程将不做详细的介绍。
但是其装配体的装配过程需要注意以下几点。
1.熟悉机械结构原理熟悉其关节的结构运动形式，了解其运动原理，这是在做运动分析之前必要步骤。
这里不做详细的解说，在后面通过运动图解说明。
2.建议使用子装配体当装配体的零件数量达到一定的程度，建议使用子装配体来进行装配。
但是，为了后续的Motion分析能顺利地进行而不出错，必须合理的布局;并在总装配体中将其改为柔性装配体。
图2即为机械臂的子装配体和设计树。
图2机器臂中的子装配体3.避免循环配合处理大型装配体对三维软件和计算机硬件的要求是一项艰巨的挑战，合理的配合顺序及逻辑关系，对后续修改有着至关重要的作用，读者可以查阅相关SolidWorks大型装配体处理技巧的资料。
对于机械臂，同样要避免循环配合，否则会造成潜在的错误，很难排除，如图3所示。
图3零件之间存在死循环的情况4.定义初始位置利用配合关系将某些角度、距离等进行限定，使装配体一开始就处于初始位置;当进入Motion分析时，将约束关系压缩，避免运动冲突。
限定机械臂的配合关系，角度分别为0°、200°和0°，如图4所示。
二、机械臂运动形式及结果图解当机械臂以一定的形式运动时，其速度、加速度、位移和力等变量之间有着严格的依赖关系，可以通过动力学仿真分析图解形式直观地表达，并且为后续的强度校核和优化设计提供参考数据。
1.添加马达SolidWorksMotion提供了两种形式的马达，一种是旋转马达，另一种是线性马达(驱动器)。
这两种马达基本上能满足一般的运动分析需求。
由于机械臂的关节较多，在下面的分析中将添加5个旋转马达和1个线型马达。
对于初学者来说，往往会容易忽略马达“相对移动零件”选项，而导致后续各零件之间运动的混乱。
焊接机械手的结构创新与设计
焊接机械手的结构创新与设计摘要根据相关资料的统计，全球用于焊接加工的机械手占据了近五成以上的市场份额。
焊接机械手主要分为两类广泛应用，即点焊和电焊。
通常所指的焊接机械手是指一种自动化技术装置，用于代替人工操作，执行焊接任务。
有些焊接机械手专为特定环境和工序而设计，但总体而言，大多数焊接机械手都使用工业机械手上常见的焊接工具。
在高危或复杂环境下，工业机械手能够执行复杂任务，如工件抓取、运输、装配、焊接和卸载。
因此，可以说工业机械手的发展历程实际上是焊接机械手领域的发展历程的一部分。
关键词：焊接；工业机械手；齿形带传动；1焊接机械手的发展前景随着时间的延长，机械手领域的核心技术会日益完善，它通过人手的模拟和计算机程序控制的方式去完成一些复杂的工作，我们也可以根据指标和要求进行相关程序的修改，因此这种比较适合多品种小批量的生产。
随着技术的提升，可以不用在使用人手而全依靠机械手就可以进行焊接任务，并且随着机械手数量的增多，甚至可以看到焊接工厂中无人焊接的场面。
伴随着焊接机械手技术的发展，我们对于工作的精度和效率都会相应地提升，这有利于减轻对于焊接行业的人才需求。
2工业机械手的研究状况纵观国内外工业机械手的研究现状，目前主要集中于以下8个方面的研究:（1）机械手的结构。
我们需要依照实际的要求去进行机械手的结构形式的选择与设计。
只有严格考察每个工种的机械手的选择过程，那么我们指定机械手选择方案的时候就可以应用于各种领域（2）因特网与无线通信技术。
通过这俩个技术可以实现纯机械化的焊接生产线和无人焊接，我们可以用计算机来进行程序的编写，自主规划好机械手的运动路径和功能。
也就不在需要恩门在那种高风险的环境下进行看守。
人们的生命安全也因此得到了一定的保障。
（3）实时视觉技术。
它有对视觉信号的接收，识别和处理的功能。
不但如此，它对视觉信息处理的能力的好坏也可以决定焊接机械手的综合性能。
（4）运动控制技术。
我们需要运用动力学和运动学等方法来进行机械手的控制过程描绘，要使机械手可以进行转变多种的工作状态的话，需要通过某种特定控制规律的建立过程。
移动焊接机器人焊接手臂设计(文献综述)【优秀】
移动焊接机器人焊接手臂设计（文献综述）【优秀】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑推荐下载）移动焊接机器人焊接手臂设计（文献综述）研究目的和意义近年来随着工业自动化的发展机械手逐渐成为一门新兴的学科，并得到了较快的发展。
机械手广泛地应用于锻压、冲压、铸造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。
特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中，机械手由于其显著的优点而受到特别重视。
总之，机械手是提高劳动生产率，改善劳动条件，减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段，国内外都很重视它的应用和发展。
焊接是机械制造工业的基本生产手段之一，提高焊接质量的稳定性和可靠性是至关重要的。
采用自动焊接技术是达到上述目的的唯一途径。
随着机械、电子计算机、自动控制技术的发展，工业机器人这一融合多学科技术的高科技产品得到了很大的发展，许多工业生产领域都应用了工业机器人，弧焊机器人就是其中的一种。
通用型弧焊机器人由机械系统、控制系统、驱动系统组成。
其中，机械系统包括机身、关节型手臂、焊接工具。
控制系统一般分为两部分：一部分是主控微型计算机和从微型计算机或单片微型计算机，微型计算机一般由主机、键盘、显示器、输入设备、输入/输出接口组成；另一部分为控制柜，由输入/输出接口、功率驱动放大电路组成。
驱动系统一般为液压驱动或电动驱动，常以动力站的形式单独放置，控制程序编程多采用示教编程。
这种结构形式的通用型弧焊机器人在国内流水生产作业线上得到了比较广泛的使用。
在石油化工、水利电力等企业许多焊接生产作业需要在室外或野外进行，有些还需要在狭小的生产作业空间内完成，外界环境恶劣，焊接生产作业条件十分苛刻，目前完成这些焊接生产一般都还采用手工操作。
能完成这样的焊接生产作业任务的自动焊接设备，弧焊机器人是首选的，但如沿用通用型弧焊机器人又受到机器人本体结构、体积、重量、抗干扰能力以及机器人价格的限制。
焊接机械手手臂设计及分析
焊接机械手手臂设计及分析本文对焊接机器人小臂部分进行结构设计，该部分的关键部件是中心轴，但中心轴是细长轴，将产生较大的挠度，这对机器人的运动精度及寿命是相当不利的。
可通过对其建立有限元模型，用ANSYS对计算输出的结果进行处理，对结构性能的好坏以及设计的合理性进行评估，并作相应的改进和优化，以达到最终的目的。
标签：焊接机器人；手臂；轴；强度；分析汽车工业是点焊机器人系统一个典型的应用领域，在装配每台汽车车体时，大约60%的焊点是由机器人完成。
焊接机器人是工业机器人最大的应用领域，它占工业机器人总数的25%左右。
由于对许多构件的焊接精度和速度等提出越来越高的要求，一般工人已难以胜任这一工作；此外，焊接时的火花及烟雾等对人体造成危害，因而，此课题的提出就有十分重要的意义。
1焊接机器人驱动与控制系统的选择通常根据机器人各部分的功能，其机械部分的组成如图1所示。
机器人各关节（即各轴）的运动，最终都归结为相应各轴的驱动电动机的转动。
根据本课题的要求，选用交流伺服电动机来驱动。
根据一些资料和电动机规格（SGMGH-44A/A21）最终确定电动机的参数如表1所示。
2 小臂部分的设计方案确定系统结构点焊机器人示意图如图2所示。
根据机器人整体的功能要求，小臂部分需要3个电机分别完成3个自由度（U轴管的转动、腕部的转动、腕部的摆动）。
三个电机工作若用三根独立的轴会占用很大的空间、增加机器人的重量。
于是产生了三轴同心的结构——四轴机构，并采用同步带传动。
由此，确定小臂部分结构方案如图3。
本机构承担着三个自由度的动力输出：a、电机1的动力通过中心轴直接传到腕部提供腕部转运动所需的动力；b、电机2通过同步齿型带、中心轴管把动力传到腕部，提供腕部摆动所需的动力；c、电机3通过同步齿型带、RV减速器把动力传到U轴管，提供U轴管转动动力。
3 轴的设计及强度校核对于中心轴和中轴管两个零件的设计对机器人的性能影响至关重要，根据电机以及联轴器的直径得d1=20，查《机械手册》第四卷，设计出轴的尺寸。
焊接机械手的结构设计
中期报告图1设计整体为4个自由度。
分别为：焊枪相对于小臂回转；小臂相对大臂回转；大臂相对机架回转；机架在水平有一个腰部回转。
电机采用伺服电机。
4.设计的工作原理如下：5.首先腰部回转使机械手和焊点处于同一平面；接着大臂回转，小臂回转，调节焊枪和焊点的距离，使焊枪能够接触到焊点。
最后腕部回转，使焊枪能够垂直于焊点，以完成焊接作业。
6.设计出机械手腕部回转，小臂回转的机械结构如图2。
图2左侧为电机，带动轴转动，轴和腕部刚性连接，从而带动腕部回转。
轴和小臂壳体之间加一个深沟球轴承，以抵消径向力，达到相对转动的目的；小臂壳体和腕部加一个角接触球轴承，以抵消径向力和轴向力，从而使他们可以产生相对转动。
7.腰部回转结构设计如图3图3电机安装在底座上，带动一个小齿轮，小齿轮带动大齿轮，大齿轮和壳体刚性连接。
壳体和底座间加一个角接触球轴承以实现相对转动。
存在问题及解决措施:1.确定大体参数。
机械臂为大臂小臂两节，要求工作区间0cm-45cm，为满足工作区间要求，所以需要扩大1/3倍。
因为A2+B2≥2ab。
所以当c一定时，a=b机械臂为最短。
602=2A2。
即A ≈42.43cm，取60cm。
2.大臂相对于腰部回转应该采用什么方式传动？由于一般的电机驱动系统输出的力矩较小，需要通过传动机构来增加力矩，提高带负载能力。
对机器人的传动机构的一般要求有:(l)结构紧凑，即具有相同的传动功率和传动比时体积最小，重量最轻。
(2)传动刚度大，即由驱动器的输出轴到连杆关节的转轴在相同的扭矩时。
角度注：1）正文：宋体小四号字，行距20磅，单面打印；其他格式要求与毕业论文相同。
2）中期报告由各系集中归档保存，不装订入册。
开题报告难点：各个部分的准确定位；合理的机械结构以满足设计要求；前期已开展工作：在对焊接机械手有足够的了解之后，对设计提出构想，初步构想如图：在设计中，机械手的关节均采用转动关节的形式，每个关节由两个箱体所组成。
焊接机械手的设计及动力学仿真
如图１所示：关节１￣６为机械手的 ６个关节，每个关节实现一个自由度， ６个关节运动的结果分别是：１－肩部回 转；２－大臂俯仰；３－小臂俯仰；４－ 小臂回转；５－手腕俯仰；６－手腕回转。 １．３ 机械手关节的设计
计算出电机在不同关节所处各个位置 时的输出转矩，并为实际设计物理样 机时提供了可靠的选择电机参数。
４ 结束语
本文阐述了利用虚拟样机技术对 小型焊接机械手的设计和仿真分析， 得出的仿真结果可对机械手机构的动 力学特性进行直观的检验。从而对机 械手结构的进一步优化设计提供了可 靠的依据，对提高该机械手的研制效 率、可靠性及其性价比均有非常重要的 意义。
１ 机械手本体的设计
１．１ 机械手的设计要求及主要参数 １．１．１ 末端载荷：根据需要，机械手 主要用于焊接（点焊或弧焊）其末端 载荷要求不高，能够承受焊枪重量即 可，以１ｋｇ为依据进行设计。 １．１．２ 机械手的本体重量：考虑机械
作者简介：李雷阵（１９８６－）男，合肥工业大学硕士研究生， 研究方向：材料焊接及其数值模拟。
参考文献
［１］ 王宗杰． 熔焊方法及设备［Ｍ］． 北京： 机械工业出版 社， ２００６． ［２］ 董巍，单际国，谭稳达等． Ｎｉ－Ａｌ粉末直流ＴＩＧ电弧堆 焊层的稀释率及其控制［Ｊ］．金属热处理，２００７，３２（７）． ［３］ 国旭明，钱百年，薛小怀等． 电磁搅拌对管线钢埋弧 焊熔覆金属低温韧性的影响［Ｊ］． 金属学报，２０００，３６（２）． ［４］ 国旭明，钱百年，张艳等．外场处理细化管线钢埋弧 焊缝的显微组织［Ｊ］． 焊接学报，２００１，２２（２）． ［５］ Ｙｕ． Ｍ． Ｇｅｌｆｇａｔ． Ｒｏｔａｔｉｎｇ ｆｉｅｌｄｓ ａｓ ｍｅａｎｓ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ ａｎｄ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｆ ｂｕｌｋ ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ ｇｒｏｗｔｈ ［Ｊ］． Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ， １９９９，８（１９８／１９９）． ［６］ 罗键，贾昌申，王雅生等． 外加纵向磁场ＧＴＡＷ焊接 熔池流动机理［Ｊ］． 机械工程学报，２００１，３７（４）．
机械设计基础机械设计中的机械手臂设计
机械设计基础机械设计中的机械手臂设计机械设计是工程领域中非常重要的一个分支，它涉及到了众多领域，其中包括机械手臂设计。
在许多工业应用中，机械手臂的设计与性能直接关系到生产效率和质量。
因此，本文将介绍机械设计中的机械手臂设计，并提供一些建议和注意事项。
1. 机械手臂的定义机械手臂是一种能够模仿人类手臂运动的装置，它通常由一系列的关节和执行器组成。
机械手臂具有广泛的应用，可以用于物料搬运、装配、焊接、喷涂、剪裁等工业任务。
机械手臂设计需要考虑到其结构、动力系统以及控制系统。
2. 机械手臂设计的基本原则在机械手臂的设计过程中，需要遵循一些基本原则：2.1 结构强度和刚度机械手臂的结构应具备足够的强度和刚度，以承受任务中的载荷和外部力。
结构的选材和设计应根据任务需求进行优化。
2.2 运动特性机械手臂的运动特性包括速度、精度和可重复性。
设计时需要考虑到要执行的任务，并选用合适的传动装置和控制系统，以实现所需的运动要求。
2.3 安全性机械手臂在工作过程中需要保证操作人员的安全。
设计中应考虑到防护装置、碰撞检测等安全措施，以减少事故发生的可能性。
2.4 紧凑性和灵活性机械手臂通常需要在有限的空间内操作。
因此，设计时应尽量减小机械手臂的体积，并保证其具备足够的灵活性，以适应不同的工作环境。
3. 机械手臂设计的关键要素在机械手臂设计中，以下几个要素非常重要：3.1 末端执行器选择机械手臂的末端执行器根据不同的任务来选择，常见的末端执行器包括夹爪、电磁吸盘、喷涂枪等。
在选择时需要考虑到负载能力、操作精度、工作环境等因素。
3.2 关节设计机械手臂的关节通常采用电机和传动装置进行驱动，设计时需要考虑到功率需求、速度范围以及精度要求。
3.3 传动装置机械手臂的传动装置负责将电机的旋转运动转换为机械手臂的运动。
在选择传动装置时需要考虑到精度、扭矩传递能力以及运动的平稳性。
3.4 控制系统机械手臂的控制系统负责协调各个关节的运动，使机械手臂能够按照预定的路径和速度执行任务。
焊接机械臂结构设计强度研究
焊接机械臂结构设计强度研究摘要：随着科技的发展，自动化技术已经在我国工业化生产当中广为应用，其中自动化机械臂就是当前工业化生产当中应用最为广泛的一种设备。
因此本文针对焊接机械臂现阶段的发展情况展开了研究，主要对现阶段焊接机械臂的结构设计以及关键部件的强度展开了研究，进一步保障工业机器人在结构设计方面的合理性，以供参考。
关键词：焊接机械臂；结构设计；关键部件科技的发展和进步推动了我国工业生产领域的转型和改革，自动化技术的应用提高了我国工业化生产的效率，工业机器人成为了我国工业生产当中重要的帮手。
工业机器人具有较高的灵活性和智能化水平，能够完成大量的重复性工作，同时在运行上也能够保障独立性，因此在工业生产上发挥了很重要的作用。
在当前我国工业化生产当中所应用的工业机器人当中，焊接机械臂是重要的组成部分，这种工业机器人能够在恶劣的生产环境下完成大量的工作，降低了人力的负担，同时还能够提升工业生产的效率和质量，保障生产人员的安全性，获得了广泛应用，因此针对焊接机械臂在结构设计以及重要部件的强度方面展开研究十分必要。
一、我国焊接机械臂发展现状（一）焊接机械臂的重要性。
焊接机械臂主要应用于焊接工作当中，相较于传统的人力焊接工作，机械臂焊接的精确度更高，同时不会受到工作状态的影响，工作失误少，同时工作效率高。
在进行焊接施工的过程中，焊接机械臂面临的作业风险更低，对于企业来说，能够在节约工作成本的基础上实现工作效率的提升。
此外，相较于人工焊接，操控焊接机械臂对于工作人员的工作强度、工作压力以及操作难度等的要求更低，因此相较于人力焊接，采用焊接机械臂要更加适应当前我国工业化生产的背景。
我国对于焊接机械臂的研究历史已经经过了数十年，自上世纪八十年代，我国就已经针对焊接机械臂展开了研究，因此很多焊接机械臂产品已经在当前我国的工业化生产当中被广泛应用。
在当前我国的生产建设当中，自动化焊接技术已经在汽车零件、土木工程、电子产品等诸多领域获得了广泛的应用。
毕业设计(论文)-基于proe的焊接机械手的设计[管理资料]
![毕业设计(论文)-基于proe的焊接机械手的设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/e15f6e7783d049649a665845.png)
前言焊接机器手占据整个工业机器人总量的40%以上，焊接作为工业“裁缝”，是工业生产中非常重要的加工手段，同时由于焊接烟尘、弧光、金属飞溅的存在，焊接的工作环境又非常恶劣，焊接质量的好坏对产品质量起决定性的影响。
采用焊接机器手可以稳定和提高焊接质量,保证其均一性，改善了工人的劳动条件，提高劳动生产率，产品周期明确，容易控制产品产量，可缩短产品改型换代的周期,减小相应的设备投资。
在焊接机械手的设计过程中引进基于PRO/ENGINEER的CAD/CAE技术可以大大缩短焊接机械手的研发周期、降低机械手的研发成本、提高机械手的可靠性。
因此,利用PRO/E 对焊接机械手进行设计、装配、仿真、分析,对于保证焊接机械手的质量,提高生产率,推动焊接机械手功能部件的发展,加快产品的更新换代具有重要意义。
目前，我国的焊接机械手行业无论从控制水平还是可靠性等方面与国外公司还存在一定的差距。
国外工业机器人是个非常成熟的工业产品，经历了30多年的发展历程，而且在实际生产中不断地完善和提高[1]。
要想在短时间内赶超外国的产品，形成有自主知识产权的焊接机械手产品就必须借助先进的工具，在实际生产中不断完善和提高。
本设计将以PRO/E软件为平台，探讨焊接机械手的计算机辅助设计方法，并利用PRO/E 软件的强大仿真功能对焊接机械手进行运动分析、装配、仿真，以保证焊接机械手结构的准确性与合理性。
1. 绪论PRO/E的简介PRO/Engineer是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。
1)真实3D模型在PRO/E中，设计出的模型是真实的3D模型，弥补了传统面结构、线结构的不足。
这些3D实体模型除了可以将用户的设计思想以最真实的模型在计算机上表现出来之外，借助于系统参数，用户还可随时计算出产品的体积、面积、重心重量、惯性大小等，以了解产品的真实性，并可以进一步的组建装配等的运算[2]。
电子焊接生产辅助机械臂设计
———————————————收稿日期：2016－12－06电子焊接生产辅助机械臂设计马琪（海军驻昆明七五〇试验场军事代表室，云南 昆明 650051）摘要：电子焊接生产中有较多两人合作才能完成的情况，比如插头/插座焊接，需要一人拿着插头/插座，另外一人拿着电线完成焊接。
电路板焊接也经常出现翻转、移动等操作以求得到较好工作位置的情形。
因此，设计一种电子焊接生产辅助机械手臂以及末端夹具，能够夹持被焊接件，其末端位置、姿态能够被操作者轻松变动，同时该位置能够很好保持，具有一定阻尼，满足操作者焊接需求。
关键词：电子焊接；辅助机械臂；阻尼中图分类号：TH122；TG439.9 文献标志码：A doi ：10.3969/j.issn.1006-0316.2017.05.016文章编号：1006－0316 (2017) 05－0049－04Design of Auxiliary Manipulator for Electronic Welding ProductionMA Qi( Navy Representative Office Stationed in Kunming 750 Test Range, Kunming 650051, China ) Abstract ：In order to complete electronic welding such as plug and socket ，Two people were needed. One complete the electronic component’ welding when the other one holding it. Circuit board should be moved frequent to get a suitable location. So, one kind of auxiliary manipulator and fixture was designed. The weldment was clamped and it’s attitude can be changed easily, at the same time, it’s attitude can be maintained because the auxiliary manipulator has suitable damping ，this can meet the operator’s requirements. Key words ：electronic welding ；auxiliary manipulator ；damping在电子焊接小批量生产过程中，某些工艺需两人配合才能完成，比如插头/插座焊接。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
焊接机械手臂课程设计
专业：机械设计与制造
班级： 15级机械5班
设计题目：焊接机械手臂设计
指导教师：
组别：
学号：
姓名：
成绩：
2016年5月
目录
一、技术参数 (2)
二、设计要求 (2)
三、设计过程 (4)
四、设计结果 (5)
五、设计总结 (7)
六、心得体会 (9)
一、技术参数：
执行标准： GB8366-87 GB15579-1995
额定输入电源： 380V 50Hz 3相额定输入电流： 5A
最大负载：50Kg 额定负载持续率： 80%
液压杆上升速度：20mm/s 最大上升高度：500mm
摆臂最大摆角：150°摆速：10°/s
旋转臂转速：30r/min
二、设计要求：
背景：在现代化的生产中，各个环节日益要求机械化、智能化。
特别是那些工作环境不好，工作条件恶劣的工种对机械化、智能化的要求更为强烈。
实现生产加工的机械化智能化不仅可以很好的保护工人们免受工作环境对身体的伤害，同时还可以提高生产效率和生产质量，实现量与质的双提高。
其中，焊接生产就特别需要这样的改进。
焊接生产过程存在焊接烟尘大，焊接保护气体和焊接过程中产生的气体对焊接工人的身体都会造成不同程度的伤害。
并且手工操作焊接对焊件结构存在局限性，导致焊接质量的不稳定性。
这些因素都反
应出了焊接生产对机械化与智能化的需求，所以焊接机器人应时而生。
焊接机器人主要优点如下：
1)稳定和提高焊接质量,保证其均匀性；
2)提高劳动生产率,一天可24小时连续生产；
3)改善工人劳动条件,可在有害环境下工作；
4)降低对工人操作技术的要求；
5)缩短产品改形换代的准备周期,减少相应的设备投资；
6)可实现小批量产品的焊接自动化；
7)能在空间站建设，核能设备维修，深水焊接等极限条件下完成人工难以进行的焊接作业；
8)为焊接柔性生产线提供技术基础；
焊接作为机械制造业中仅次与装备加工和切削加
工的第三大加工作业，对其进行机器人柔性加工技术及其相关的控制器PC化，网络化和智能化的应用研究已成为焊接自动化发展的必然趋势。
基于此课题，我设计的是一个焊接机械手臂。
具体内容如下：
1）体积：不大于1m×1m×2m（长×宽×高）
2）如左图所示，具有六个自由度，能够实现多方位的焊接。
3)适用于中低碳钢板、不同厚度的金属板材、圆
钢、小直径线材、钢板与工件的焊接。
只需要更换
在机械手臂前端夹手上的焊枪和调整焊接电源的参数即可实现埋弧焊、TIG焊、MIG焊等焊接方法的转换。
4）腰座有足够大的安装基面，以保证在工作时整体安装的稳定性。
三、设计过程
1、机器人底座：由两部分组成，分为上下两部分，下部分的作用是固定和支撑，属于不动体，用螺栓固定于地上，可选用铸铁材料；上部分是一个圆柱形台子，用于配重以及支撑和控制液压杆。
2、液压杆：采用普通的伸缩式液压杆即可，满足机械手在竖直方向上的自由度。
要求平稳精准。
3、水平杆：承载能力大、刚性好、自重轻。
手臂的刚性直接影响到手臂进行焊接工作时动作的平稳性、运动的速度和定位精度。
如刚性差则会引起手臂在垂直平面内的弯曲变形和水平面内侧向扭转
变形，机械手手臂就要产生振动，或动作时工件卡死无法工作。
为此，手臂一般都采用刚性较好的导向杆来加大手臂的刚度，以保证能承受所需要的驱动力。
4、摆臂：结构应该紧凑小巧，才能使手臂运动轻快灵活，因此采用刚度较大的短杆，满足机械手在竖直平面上的摆动。
5、旋转臂：采用轴承连接与摆杆相连，满足机械手的在空间上的旋转。
6、机械夹手：夹持焊枪，完成焊接操作，是焊接命令的最终输出部分。
多台机器合作生产时可用于夹持被焊件以调整焊件方位辅助完成焊接。
四、设计结果
1.实物图
2，三视图
五、设计总结
本设计为焊接机械手臂的结构设计，主要研究内容：底座及液压杆的设计；摆臂的设计、转臂回转的结构设计和机械夹手的多功能配合运用。
本设计由整体布局入手，参考现有关节型机械臂的相关设计，初步确定底座的相关性能，从而确定液压杆的选型，安装等相关设计，之所以选择液压机构，是为很好的利用液压装置的平稳、静音、准确的优点。
在机械臂的灵活和精度的前提下完成总体结构的设计，然后
根据总体结构，从而确定本设计的机械臂各个主要零部件的设计。
在六个自由度的设计中，充分考虑了机械手臂在上下左右前后的整个三维立体空间的灵活抓取和焊接的工作动作。
通过预先的程序编写输入，精确的控制机械手臂的每个动作，确定每个位置的坐标。
在单台机器进行工件定位焊接时完成单动的工作内容；多台机械手臂配合工作时，一般三台机器配合使用的情况很普遍，一般采取一台机器负责焊接，另外两台负责共同操控工件以变换工件的位置与方向。
在主要零部件的设计中，主要包括横臂的设计、转臂和夹手的结构设计、轴承的选择等。
焊接机器人设计重点是大臂和小臂的设计, 手臂和手腕是
机器人操作机中的基本部件，它由旋转运动和往复运动的机构组成。
其结构形式是多种多样的，但多数机器人的手臂和手腕是由关节和杆件构成的空间机构，一般由3-10个自由度组成，工业机器人一般为3-6个自由度。
由于机器人具有多自由度手臂、手腕的机构，使操作运动具有通用性和灵活性，这也是区别于一般自动机的特点
本设计整体在现有关节型机械臂的结构上做了修改，使得它能够更好的满足本设计的设计要求。
本设计结构简单、重量轻、外形尺寸小、设备费用低、运转安全、操作方便、便于维修和管理。
六、心得与体会
任何一种机器的诞生都离不开人们不懈努力，大到航空母舰，小到螺栓螺帽，都经过了设计者的精心策划和计算。
在机械手臂设计前两天是一段磨合进入设计状态的过程，刚开始的任务并不重，只是初步了解一下各自小组的题目、设计任务等等，接着就是借绘图板、各种参考手册，这次设计采用的是分小组兼队长负责制。
以小组为单位，说明接下来的工作会很重。
且问题层出不穷，为了保证在规定的时间完成老师布置的相应的任务，我们决定放弃一些有歧义的问题，把一个大概的轮廓样本给弄出来，之后的空余时间就用来解决那些没有搞懂的问题上，例如，对毛坯某些尺寸的加工余量的不懂确定，而解决这些问题的行之有效的方法便是去找老师指导了。
课程设计的前期的主要任务是手绘零件、毛坯图，填写工艺、工序卡；后期的任务是在机房完成对零件夹具的设计还有编写设计说明书。
不知不觉中，课程设计已渐步入尾声，总而言之，这次课程设计让我学到了许多知识，锻炼了自己学以致用的能力，深刻体会到了个人在小组中发挥的作用的重要性以及团结的力量是何其强大，大家各司其职，相互帮忙，互相学习；令我想起高中生涯与同学们一起探讨攻克难题的那种乐趣；正所谓学在其中，乐在其中。
最后也要感谢我们的指导老师以及小组的每位同学们，因为大家的不懈努力，我们的手臂设计才完美收尾。